高中物理人教版 (2019)必修 第三册5 实验：练习使用多用电表学案设计

实验：练习使用多用电表

实验目标：1．通过观察了解多用电表的结构和测量功能，会根据测量需要选择正确挡位。2．通过实验操作学会使用多用电表测量电压、电流和电阻，养成良好的使用多用电表的习惯。3．会用多用电表测量二极管的正反电阻，并会据此判断二极管的正负极。

一、实验原理与方法

1．认识多用电表

下图为一种多用电表的外形图。

2．使用多用电表

(1)机械调零：用小螺丝刀轻轻转动表盘下面的机械调零螺丝，使指针处于左端零刻度位置。

(2)选好正确挡位及量程：测量前一定要明确测量的物理量，然后转动选择开关，确定挡位并选择一个合适的量程。

(3)正确接入测量电路：正确选好挡位和量程后，将红、黑表笔接入电路。

①测量电压时要与电路并联。

②测量电流时要与电路串联。

③测量电阻时，应将电阻与其他电路断开，测量前先将多用电表的选择开关旋至欧姆挡，选择合适的倍率挡，将两表笔短接，进行欧姆调零，若需要换挡时，必须重新进行欧姆调零。

④测量完毕，应将选择开关置于“OFF”挡或交流电压的最高挡，并拔出表笔，若长期不用，还应将电池取出。

3．数字式多用电表

如图是某种数字式多用电表。数字式多用电表的测量值以数字形式直接显示，使用方便。

数字式多用电表

二、实验器材

多用电表、电学黑箱、直流电源、开关、导线若干、小灯泡、二极管，定值电阻(大、中、小)三个。

三、实验步骤

1．测量直流电压

(1)将功能选择开关旋转到直流电压挡。

(2)根据待测电压的估计值选择量程。如果难以估计待测电压值，应按照由大到小的顺序，先将选择开关旋转到最大量程上试测，然后根据测量出的数值，重新确定适当的量程再进行测量。

(3)测量时，用红、黑测试表笔使多用电表跟待测电路并联，注意使电流从“＋”插孔流入多用电表，从“－”插孔流出多用电表，检查无误后再闭合开关S，如图所示。

(4)根据挡位所指的量程以及指针所指的刻度值，读出电压表的示数。

2．测量直流电流

(1)多用电表直流电流挡与电流表原理相同，测量时应使电表与待测电路串联。

(2)红表笔插入“＋”插孔，黑表笔插入“－”插孔。测量时，使电流从红表笔流入(即红表笔接与电源的正极相接的一端)，从黑表笔流出(即黑表笔接与电源负极相接的一端)，如图所示。

(3)需要注意多用电表直流电流挡是毫安挡，不能测量比较大的电流。

(4)选择适当的量程，使指针偏转角尽量大一些，这样测量结果相对较准。

3．测量导体的电阻

使用多用电表测电阻的步骤

(1)机械调零：使用前若表针没有停在左端“0”刻度位置，要用螺丝刀转动指针定位螺丝，使指针指向零刻度。

(2)选挡：估计待测电阻的大小，旋转选择开关，使其尖端对准欧姆挡的合适倍率。

(3)欧姆调零：将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指在表盘右端“0”刻度处。

(4)测量读数：将两表笔分别与待测电阻的两端接触，表针示数乘以倍率即为待测电阻阻值。

(5)测另一电阻时重复(2)(3)(4)三步。

(6)实验完毕：应将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡。

4．测量二极管的正、反向电阻

二极管的全称叫晶体二极管，是用半导体材料制成的电子元件，它有两根引线，一根叫正极，另一根叫负极，二极管的表示符号如图所示。

(1)二极管的单向导电性

电流从正极流入时电阻比较小，处于导通状态，相当于一个接通的开关；电流从负极流入时电阻比较大，相当于一个断开的开关。

(2)测量正向电阻

将多用电表的选择开关旋至低倍率的电阻挡，进行欧姆调零，将黑表笔接二极管正极，红表笔接二极管负极，把读得的数值乘以电阻挡倍率，即为二极管的正向电阻。

(3)测量反向电阻

将多用电表的选择开关旋至高倍率的电阻挡，进行欧姆调零，将黑表笔接二极管负极，红表笔接二极管正极，把读得的数值乘以电阻挡倍率，即为二极管的反向电阻。

四、误差分析

1．电池用旧后，电动势会减小，内电阻会变大，致使电阻测量值偏大，要及时换电池。

2．欧姆表的表盘刻度不均匀，估读时易带来误差。

3．由于欧姆表刻度的非线性，表头指针偏转过大或过小都会使误差增大，因此要选用恰当挡位，使指针指中值附近。

4．读数时的观测易形成偶然误差，要垂直表盘正对指针读数。

五、注意事项

1．用多用电表电压挡、电流挡测电压、电流时要注意红、黑表笔与电源的正、负极相连。

2．需要注意多用电表直流电流挡是毫安挡，不能测量比较大的电流。选择适当的量程，使指针偏转角尽量大一些，这样测量结果相对较准。

3．测电阻时应注意的问题

(1)选挡后要进行欧姆调零。

(2)换挡后要重新进行欧姆调零。

(3)被测电阻要与电源等其他元件分离，不能用手接触表笔的金属杆。

(4)被测电阻阻值等于指针示数乘以倍率。

(5)使用后，要将两表笔从插孔中拔出，并将选择开关旋至“OFF”挡或交流电压最高挡，若长期不用，应将电池取出。

(6)选择倍率时，应使指针尽可能指在中央刻度线附近。

类型一　多用电表的操作步骤及读数

【典例1】　某同学用多用电表测量一只电阻的阻值，多用电表电阻挡有4个倍率，分别为“×1 k”“×100”“×10”“×1”，该同学将选择开关旋转到“×100”位置时，用正确的操作步骤测量，发现指针偏转角度太大(图中虚线所示)。

(1)为了较精确地进行测量，请你补充完整下列依次应进行的主要操作。

a．将选择开关旋转到________位置；

b．将两表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指在0 Ω处；

c．重新测量并读数，若这时刻度盘上的指针位置如图中实线所示，则该电阻的测量值是________Ω；

d．将选择开关旋转到“OFF”位置(或交流电压最高挡)，拔出表笔。

(2)该同学进行了这样的思考，如果选择开关指向“直流50 V”测量电压，指针还是图中实线所示，则所测的电压是________V。

[解析]　(1)将选择开关旋转到“×100”位置时，指针偏转角度太大，即所测电阻较小，所选挡位太大，为了较精确地进行测量，应把选择开关旋转到“×10”位置；由题图可知测量结果是13×10 Ω＝130 Ω。

(2)如果选择开关指向“直流50 V”测量电压，则根据题图可知所测电压为26.9 V。

[答案]　(1)“×10”　130　(2)26.9(26.9～27.0均正确)

用多用电表的欧姆挡测电阻时选挡的方法

(1)应先估测电阻的大小，选择合适的挡位。

(2)若无法估测电阻的大小，可以先用中等倍率的某个欧姆挡试测，然后根据读数的大小选择合适的挡位。

(3)若选择的挡位不合适，则应重新选挡，即若指针偏角较小，则应选倍率高一挡的挡位，反之则选低一挡的挡位。

类型二　电学黑箱

【典例2】　(2021·北师大附中期中)“黑箱子”表面有a、b、c三个接线柱，箱内总共有两个电学元件，每两个接线柱之间只可能连接一个元件。为了探明箱内元件的种类及连接方式，某位同学用多用电表进行了如下探测：

第一步：用电压挡，对任意两个接线柱正、反向测量，指针均不发生偏转。

第二步：用电阻“×100”挡，对任意两个接线柱正、反向测量，指针偏转情况如图1所示。

(1)　　　(2)　　　　(3)

(4)　　　(5)　　　　(6)

图1

(1)第一步测量结果表明箱内________。

(2)图2甲显示出了图1(1)和(2)中欧姆表指针所处的位置，其对应的阻值是________Ω。

图2乙显示出了图1(3)中欧姆表指针所处的位置，其对应的阻值是________Ω。

甲

乙

图2

(3)请在图3所示的接线柱间，用电路图符号画出箱内的元件及连接情况。

图3

[解析]　(1)在电压档，对任意两接线柱正、反向测量，指针均不发生偏转，说明箱内部无电源。

(2)用表盘刻度乘以相应倍率，图2甲中读数为1 200 Ω，图2乙中读数为500 Ω。

(3)由第二步测量结果可列出下表。

由上表可知黑箱内有一个二极管接在a、c之间，c为其正极。b、c间有一个1 200 Ω的电阻，共两个元件，其接法如图4所示。

图4

[答案]　(1)无电源　(2)1 200　500　(3)如图4所示

使用多用电表探测“黑箱”问题的基本思路

类型三　电路故障

【典例3】　(多选)在如图所示的电路中，闭合开关S时，灯不亮，已经确定是灯泡断路或短路引起的，在不能拆开电路的情况下(开关可闭合，可断开)，现用一个多用电表的直流电压挡、直流电流挡和欧姆挡分别对故障电路作了如下检查并做出判断(如下表所示)：

以上操作和判断正确的是(　　)

A．1　　　　　 B．2

C．3 D．都不正确

AC　[选直流电压挡时，红、黑表笔分别接高、低电势点，若指针偏转，说明a、b两点有电压，其他地方完好，而a、b之间有断路；若指针不偏转，说明a、b两点电势相等，a、b之间必短路，1正确；选欧姆挡时，已启用欧姆表内电源，必须将外电路电源断开，故2是错误的；而3显然正确，故选项A、C正确。]

在用多用电表的电压挡进行测量电压时，一定要先从量程大的电压挡开始测量，在满足量程的条件下，量程越小越好，这样可以使示数明显，减少测量误差。在用电压挡去判断断路时，无示数，说明测量点等电势，即测量点是通路，否则测量点间肯定有断路。在用欧姆挡去测量判断断路时，首先要断开测量电路，然后再进行测量，如有示数，则测量点间是通路，无示数则为断路。

1．关于多用电表欧姆挡的使用：

(1)测量电阻时，如果选择“×10”挡位发现指针偏转过大，应将选择开关S拨至倍率________的挡位，重新进行________后测量。

(2)如图为一正在测量中的多用电表表盘。

①如果是用“×10”挡测量电阻，则读数为________Ω。

②如果是用直流5 V挡测量电压，则读数为________V。

[解析]　(1)测量电阻时如果指针偏转过大，所选挡位太大，应换小挡，应将选择开关S拨至倍率较小的挡位，即为“×1”，并重新进行欧姆调零后测量。

(2)如果是用“×10”挡测量电阻，由图示表盘可知，其读数为30×10 Ω＝300 Ω。

如果是用直流5 V挡测量电压，由图示表盘可知，其分度值为0.1 V，其读数为2.20 V。

[答案]　(1)“×1”　欧姆调零　(2)①300　②2.20

2．(1)某同学利用多用电表测量一个未知电阻的阻值，由于第一次选择的欧姆挡(“×10”)，发现表针偏转角度极小。现将旋钮调至另外一挡，进行第二次测量使多用电表指针指在理想位置。下面列出第二次测量的过程中可能进行的操作：

A．将两表笔短接，并调零

B．将两表笔分别跟被测电阻的两端接触，观察指针的位置

C．将多用电表面板上旋钮调到“×100”挡

D．将多用电表面板上旋钮调到“×1”挡

E．随即记下表盘的读数，乘以欧姆表的倍率，测得电阻值

根据上述有关操作，请选择合理实验步骤并写出正确操作顺序为________。

(2)使用多用电表进行了两次测量，指针所指的位置分别如图甲中a、b所示。若选择开关处在“×10 Ω”的电阻挡时指针位于a，则被测电阻的阻值是________Ω。

(3)两位同学使用完多用电表后，分别把选择开关置于图乙和图丙位置，你认为图________的位置比较好。

[解析]　(1)第一次测量时指针偏转较小，说明所选挡位过小，应选择大挡位，应选C；在调整量程时应注意进行欧姆调零，应选A；然后进行测量，应选B；读数，应选E；步骤顺序应为：CABE。

(2)选择开关处在“×10 Ω”的电阻挡时指针位于a，则被测电阻的阻值是50×10  Ω＝500  Ω。

(3)多用电表使用完毕，应把选择开关置于OFF挡或交流电压最高挡，由图示可知，乙的位置是对的。

[答案]　(1)CABE　(2)500　(3)乙

3．如图所示，一个黑箱有A、B、C三个接点，且每两个接点间最多只接一个电器元件。已知黑箱内的电器元件是一个电阻和一个二极管。某同学利用多用电表的欧姆挡，用正确的操作方法依次进行了6次测量，将每次红、黑表笔的位置和测得的阻值都填入了下表。

由表中的数据可以判定：

(1)电阻接在________两点间，阻值为________Ω。

(2)二极管接在________两点间，其正极接在________点。二极管的正向阻值为________Ω，反向阻值为________Ω。

[解析]　(1)当两表笔正接、反接A、B两点时，阻值相同，故电阻应接在A、B两点之间，阻值为100 Ω。

(2)当两表笔正接、反接A、C两点或B、C两点间时，阻值变化均很大，但A、C间电阻小于B、C间电阻，且黑表笔接A点时的电阻要远小于红表笔接A点时的电阻，因此A、C间接二极管，且二极管的正极在A点。

[答案]　(1)A、B　100　(2)A、C　A　90　10 k

4．一同学在某次实验中，通过导线把完好的电流表、滑动变阻器、电阻Rx及三节干电池连成如图甲所示的电路。他共用了5根导线，分别为导线ab、cd、ef、gh和ij，由于混进了一根内部断开的导线，当合上开关S后，无论怎样移动变阻器的滑片，电流表读数均为零。

甲　　　　　　　　　　乙

(1)若用多用电表的直流电压挡进行检查，合上开关S，那么选择开关最好置于________挡。

A．1 V　　　　　　　 B．5 V

C．25 V D．250 V

(2)接下来在测量gh间的直流电压时，红表笔应接________端。若测试结果如图乙所示，则gh间直流电压是________V，其他四根导线两端的电压测量值为零，可以断定导线________内部断开。

(3)若改用多用电表的电阻挡进行检查，请写出操作步骤：____________________________________________________________________

___________________________________________________________________。

[解析]　(1)因三节干电池的电动势之和为4.5 V，则选择开关最好置于“5 V”挡，B正确。

(2)电流由红表笔流入，则红表笔接g端，题图乙的示数为4.50 V，电压表有示数，可知与电压表串联的电路是通路，则导线gh内部断开。

(3)用多用电表电阻挡检测电路故障的步骤：①选择“×1 Ω”挡并进行欧姆调零；②断开开关；③依次测量每段导线的电阻；④指针无偏转的为断开的导线。

[答案]　(1)B　(2)g　4.50　gh　(3)见解析

5．(1)某同学用多用电表的欧姆挡来测量一电阻阻值，先将选择开关旋至倍率“×10”挡，红、黑表笔短接调零后进行测量，结果发现欧姆表指针如图所示，则此电阻的阻值为________Ω。

(2)实验桌上放着晶体二极管、电阻、电容器各一只，性能均正常，外形十分相似，现将多用电表转换开关拨到电阻“×100”挡，并重新进行欧姆调零后，分别测它们的正负电阻加以鉴别：

测甲元件时，R正＝R反＝0.5 kΩ；

测乙元件时，R正＝0.5 kΩ，R反＝100 kΩ；

测丙元件时，开始指针偏转到0.5 kΩ，接着读数逐渐增加，最后停在表盘最左端。

则甲、乙、丙三个元件分别是________。

A．电容器、电阻、晶体二极管

B．电阻、电容器、晶体二极管

C．电阻、晶体二极管、电容器

D．晶体二极管、电阻、电容器

[解析]　(1)欧姆表指针指示刻度为26，选择开关旋到“×10”挡，即倍率为×10，则最后读数为10×26 Ω＝260 Ω。

(2)测甲元件时，R正＝R反＝0.5 kΩ，说明正反接电阻一样，所以甲元件是电阻；测乙元件时，R正＝0.5 kΩ，R反＝100 kΩ，说明正向接时阻值较小，反向接时阻值较大，因此乙元件是晶体二极管；测丙元件时，开始指针偏转到0.5 kΩ，接着读数逐渐增加，最后停在表盘最左端，说明刚开始时正在给电容器充电，阻值较小，当稳定后阻值会很大，则丙元件是电容器。故选C。

[答案]　(1)260　(2)C