2023版（教科版）高考步步高大一轮复习讲义第八章 直流电路

实验十一　练习使用多用电表一、基本原理与操作原理电路图操作要领原理：闭合电路欧姆定律I＝机械调零：指针定位螺丝测量定值电阻：先机械调零后欧姆调零；每换一挡重新欧姆调零测量小灯泡的电压和电流：选择开关置于直流电压挡和直流电流挡二、注意事项1.测量过程中严禁双手捏住两表笔金属杆。2.电流方向：红表笔进，黑表笔出。3.测电阻时，指针指中值附近较准，否则换挡；读出示数要乘倍率。4.使用完毕，选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡，长期不用应取出电池。三、误差分析1.偶然误差（1）估读时易带来误差。（2）表头指针偏转过大或过小都会使误差增大。2.系统误差（1）电池用旧后，电动势会减小，致使电阻测量值偏大，要及时更换电池。（2）测电流、电压时，由于电表内阻的影响，测得的电流、电压值均小于真实值。类型一　利用多用电表测电阻、电压、电流【例1】 （1）用如图1所示的多用电表测量电阻，要用到选择开关K和两个部件S、T请根据下列步骤完成电阻测量。图1①旋动部件　　　　，使指针对准电流的“0”刻线。②将K旋转到电阻挡“×100”的位置。③将插入“＋”“－”插孔的表笔短接，旋动部件　　　　，使指针对准电阻的　　　　（选填“0刻线”或“∞刻线”）。④将两表笔分别与待测电阻两端相接，发现指针偏转角度过小。为了得到比较准确的测量结果，请从下列选项中挑出合理的步骤，并按　　　　的顺序进行操作，再完成读数测量。A.将K旋转到电阻挡“×1 k”的位置B.将K旋转到电阻挡“×10”的位置C.将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两端相接D.将两表笔短接，旋动合适部件，对电表进行调零（2）如图2所示为多用电表的表盘，测电阻时，若用的是“×100”挡，则图示的电阻值为　　　　Ω；测直流电流时，用的是0～100 mA的量程，此时图示的电流值为　　　　mA；测直流电压时，用的是0～50 V量程，此时图示的电压值为　　　　V。图2答案　（1）①S　③T　0刻线　④ADC　（2）1 700　46　23.2（23.1～23.3均可）解析　（1）①机械调零应旋动S，使指针对准电流的“0”刻线。③欧姆调零应旋动T，使表笔短接时指针对准电阻的“0”刻线。④指针偏转角度小，说明待测电阻大，所选倍率小，应改选更大的倍率，选好新的倍率后，需对多用电表重新进行欧姆调零，然后再测电阻，所以应按A、D、C顺序操作。（2）欧姆表读数＝刻度盘读数×倍率＝17×100 Ω＝1 700 Ω；选用量程为0～100 mA的电流挡时，读数可选取中间排刻度，由图可知，此时的电流值为46 mA；选用量程为0～50 V的电压挡，读数选取中间第二排刻度，由图可知，此时的电压值为23.2 V。1.钱华同学的爸爸是个电气工程师，钱华经常看到爸爸用多用电表进行一些测量。在高中物理课堂上学习了多用电表的用法之后，爸爸给他出了一道题目，让他通过测量找到发光二极管的负极。（1）钱华同学做了如下两步具体的操作：第一，将多用电表选择开关旋转到电阻挡的“×1”挡，经过　　　　之后，他把红表笔接在二极管的短管脚上，把黑表笔接在二极管的长管脚上，发现二极管发出了耀眼的白光；然后他将两表笔的位置互换以后，发现二极管不发光。这说明二极管的负极是　　　　（选填“长管脚”或“短管脚”）所连接的一极。（2）钱华同学的好奇心一下子就被激发起来了，他琢磨了一下，然后又依次用电阻挡的“×1挡”、“×10挡”、“×100挡”、“×1 k挡”分别进行了二极管导通状态的准确的测量，他发现二极管发光的亮度越来越　　　　（选填“亮”或“暗”），请帮助他分析一下具体的原因：____________________________。答案　（1）欧姆调零　短管脚　（2）暗　见解析解析　（1）在使用多用电表的欧姆挡测量电阻时，选择挡位后首先要进行欧姆调零。二极管发光时，电流从二极管的正极流入、负极流出，从多用电表的红表笔流入、黑表笔流出，所以二极管的负极与红表笔相连，即负极是短管脚所连接的一极。（2）根据多用电表欧姆挡的原理可知，量程越大，内阻越大，根据闭合电路欧姆定律可知通过二极管的电流越来越小，二极管的亮度越来越暗。2.图3甲为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中E是电池；R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻，R6是可变电阻；表头的满偏电流为250 μA，内阻为480 Ω。虚线方框内为换挡开关，A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位，5个挡位为：直流电压1 V挡和5 V挡，直流电流1 mA挡和2.5 mA 挡，欧姆×100 Ω挡。图3（1）图甲中的A端与　　　　（填“红”或“黑”）色表笔相连接。（2）关于R6的使用，下列说法正确的是　　　　（填正确答案标号）。A.在使用多用电表之前，调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置B.使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置C.使用电流挡时，调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置（3）根据题给条件可得R1＋R2＝　　　　Ω，R4＝　　　　Ω。（4）某次测量时该多用电表指针位置如图乙所示。若此时B端是与“1”相连的，则多用电表读数为　　　　　；若此时B端是与“3”相连的，则读数为　　　　；若此时B端是与“5”相连的，则读数为　　　　　　（结果均保留3位有效数字）。答案　（1）黑 　（2）B　（3）160　880　（4）1.41 mA（1.40～1.42均可）　1.10×103 Ω　2.82 V（2.80～2.84均可）解析　（1）与欧姆表内电源正极相连的是黑表笔。（2）R6是可变电阻，它的作用就是欧姆表调零，也就是使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置。（3）换挡开关接2时，是量程较小的电流表，所以R1＋R2＝＝160 Ω；换挡开关接4时，是量程较小的电压表，这时表头与R1、R2并联组成新表头，新表头的内阻r＝＝120 Ω新表头的量程是1 mA，所以R4＝－r＝ Ω－120 Ω＝880 Ω。（4）某次测量时该多用电表指针位置如图乙所示。若此时B端与“1”相连，则多用电表是量程为2.5 mA的电流表，则读数为1.41 mA；若此时B端与“3”相连接，多用电表是欧姆×100 Ω挡，则读数为11.0×100 Ω即1.10×103 Ω；若此时B端与“5”相连接，多用电表是量程为5 V电压表，则读数为2.82 V。类型二　探测黑箱内部元件及连接方式【例2】 如图4甲所示的黑箱中有三只完全相同的电学元件，小明使用多用电表对其进行探测。图4（1）在使用多用电表前，发现指针不在左边“0”刻度线处，应先调整图乙中多用电表的　　　　（选填“A”“B”或“C”）。（2）在用多用电表的直流电压挡探测黑箱a、b接点间是否存在电源时，一表笔接a，另一表笔应　　　　（选填“短暂”或“持续”）接b，同时观察指针偏转情况。（3）在判定黑箱中无电源后，将选择开关旋至“×1”挡，调节好多用电表，测量各接点间的阻值。测量中发现，每对接点间正反向阻值均相等，测量记录如表。两表笔接的接点多用电表的示数a、b　　　　Ωa、c10.0 Ωb、c15.0 Ω两表笔分别接a、b时，多用电表的示数如图乙所示。请将记录表补充完整，并在黑箱图中画出一种可能的电路。答案　（1）A　（2）短暂　（3）5.0　见解析图解析　（1）A是机械调零，B是欧姆调零，C是功能选择开关，故选填A。（2）为防止a、b间存在高压电源并在持续接通时烧坏电表，应采用“短暂”接触的方式。（3）正反向阻值相等说明两接点间无二极管，由题图乙可以读出a、b间阻值为5.0 Ω；因黑箱内只有三个阻值相等的电阻，由表内数据b、c间电阻等于a、b间电阻与a、c间电阻之和，故可推测a、b间电阻与a、c间电阻相串联。又因a、c间阻值是a、b间阻值的2倍，故可判断出电路图如图所示。类型三　应用多用电表检测电路故障　多用电表检测电路故障的方法（1）电流挡检测：将多用电表串联在电路中，若示数为零，说明与电流表串联的部分电路断路。（2）电压挡检测：将多用电表与部分电路并联：①若示数为零，由于有多种可能原因，故无法做出具体判断；②若示数等于电动势，说明该部分电路中有断路处，进一步缩小并联范围可以找出断路的位置。（3）欧姆挡检测：将各元件与电源断开，然后接到红、黑表笔间：①若电阻无穷大说明此元件断路；②若电阻为零说明此元件短路。【例3】 如图5所示的是某同学连接的实验实物图，合上开关S后，发现A、B灯都不亮，他采用下列两种方法检查故障：图5（1）用多用电表的直流电压挡进行检查①在测试a、b间直流电压时，红表笔应接触　　　　（选填“a”或“b”）。②该同学测试结果如表所示，根据测试结果，可以判定故障是　　　　（假设只有下列中的某一项有故障）。测试点电压示数a、b有示数c、b有示数c、d无示数d、f有示数A.灯A断路      B.灯B短路C.c、d段断路     D.d、f段断路（2）用欧姆挡检查①测试前，应将开关S　　　　（选填“断开”或“闭合”）。②测试结果如表所示，由此可以断定故障是　　　　。测试点表头指示位置c、dd、ee、fA.灯A断路B.灯B断路C.灯A、B都断路D.d、e间导线断路答案　（1）①a　②D　（2）①断开　②D解析　（1）①测试时红表笔应接电势高的a点。②根据测试结果，a、b间有示数，说明b→电源→a完好；c、b间有示数，说明b→电源→a→c完好；c、d间无示数，说明c→灯→d间完好；d、f间有示数，说明f→b→电源，d→c→a→电源完好，故应是d、f段断路，另外，若灯B短路，则d、f间应无示数。故D正确。（2）①用欧姆挡检查时，测试前应首先将开关S断开。②根据表针偏转情况，接c、d时有示数，说明不是灯A断路；接e、f时有示数，说明也不是灯B断路；接d、e时有电阻无穷大，可以断定是d、e间导线断路。故D正确。3.为探究一块多用电表欧姆×100挡的工作原理及内部参数，设计了如下实验过程：图6（1）将多用电表挡位旋钮拨到欧姆×100挡，然后将两表笔短接，进行　　　　　　　　。（2）按图6中所示，若将多用电表、电压表、电阻箱进行连接，与电压表的“＋”接线柱相连接的是多用电表的　　　　（填“红”或“黑”）表笔。（3）闭合开关S，调节电阻箱的阻值为R1＝750 Ω，此时多用电表的指针指到刻度盘满偏的位置，可知欧姆×100挡的内阻r＝　　　　Ω。（4）现用该多用电表的电阻挡分析只有一处发生断路故障的电路（电源已断开），如图7所示。将多用电表的两个表笔接在电路的不同部位，多用电表的读数如表格所示，可知断路故障一定为　　　　（填选项字母）。图7两表笔位置接1、4接1、2接1、3接2、4多用电表读数无穷大1 200 Ω无穷大无穷大A.1、2间电阻断路B.2、3间导线断路C.3、4间电阻断路答案　（1）欧姆调零　（2）黑　（3）1 500　（4）B解析　（1）将多用电表挡位旋钮拨到欧姆×100挡，然后将两表笔短接，进行欧姆调零。（2）若将多用电表、电压表、电阻箱进行连接，由红进黑出可知，与电压表的“＋”接线柱相连接的是多用电表的黑表笔。（3）闭合开关S，调节电阻箱的阻值为R1＝750 Ω，此时多用电表的指针指到刻度盘满偏的位置，由Ig＝，Ig＝，解得欧姆×100挡的内阻r＝1 500 Ω。（4）多用电表的读数如表格所示，可知断路故障一定为2、3间导线断路，即选B。