专题68 多用电表的使用（原卷版+解析版）-2023届高考物理一轮复习知识点精讲与最新高考题模拟题同步训练

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专题68 多用电表的使用
第一部分 知识点精讲
一、基本原理与实验器材
1．实验原理
(1)欧姆表内部电路简化如图所示。
(2)根据闭合电路欧姆定律：
①当红、黑表笔短接时，Ig＝ eq \f(E,Rg＋R＋r) ；
②当被测电阻Rx接在红、黑表笔两端时，Ix＝ eq \f(E,Rg＋R＋r＋Rx) ；
③当I中＝ eq \f(1,2) Ig时，中值电阻R中＝Rg＋R＋r。
2．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。
部分器材用途
二、实验操作
(1)观察：观察多用电表的外形，认识选择开关的测量项目及量程。
(2)机械调零：检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的零位置。若不指零，则可用小螺丝刀进行机械调零。
(3)将红、黑表笔分别插入“＋”“－”插孔。
(4)测量小灯泡的电压和电流
①按如图甲所示的电路图连好电路，将多用电表选择开关置于直流电压挡，测量小灯泡两端的电压。
②按如图乙所示的电路图连好电路，将选择开关置于直流电流挡，测量通过小灯泡的电流。
(5)测量定值电阻
①根据被测电阻的估计阻值，选择合适的挡位，把两表笔短接，观察指针是否指在欧姆表的“0”刻度，若不指在欧姆表的“0”刻度，调节欧姆调零旋钮，使指针指在欧姆表的“0”刻度处；
②将被测电阻接在两表笔之间，待指针稳定后读数；
③读出指针在刻度盘上所指的数值，用读数乘以所选挡位的倍率，即得测量结果；
④测量完毕，将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡。
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，内阻会变大，致使电阻测量值偏大，要及时更换电池。
(2)测量电流、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。
四、注意事项
1．使用前要机械调零。
2．两表笔在使用时，电流总是“红入”“黑出”。
3．测量电阻时
(1)指针指中值附近较准，否则换挡。
(2)每换一挡必须重新欧姆调零。
(3)读出示数要乘以倍率。
4．使用完毕，将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡，长期不用应取出电池。
【创新拓展实验】
1．应用多用电表检测二极管的极性及好坏
将多用电表的选择开关拨到欧姆挡并进行欧姆调零，然后将红、黑表笔接到二极管的两极上：
(1)极性判断：当黑表笔接二极管“正”极，红表笔接“负”极时，电阻示数较小，反之电阻示数很大，由此可判断出二极管的正、负极。
(2)好坏判断：当多用电表的红、黑表笔分别接触二极管的两极对调检测时：
①一次示数较小，对调后示数较大，则可判断二极管是好的；
②一次示数较小，对调后示数也较小，则可判断二极管是击穿的；
③一次示数很大，对调后示数也很大，则可判断二极管是断路的。
2．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。
3．应用多用电表探测“电学黑箱”问题
探测电学“黑箱”内的电学元件的方法
第二部分 最新高考题精选
1.（2019全国理综III第23题）某同学欲将内阻为98.5Ω、量程为100μA的电流表改装成欧姆表并进行刻度和校准，要求改装后欧姆表的15kΩ刻度正好对应电流表表盘的50μA刻度。可选用的器材还有：定值电阻R0（阻值14kΩ），滑动变阻器R1（最大阻值1500Ω），滑动变阻器R2（最大阻值500Ω），电阻箱（0~99999.9Ω），干电池（E=1.5 V，r=1.5 Ω），红、黑表笔和导线若干。
（1）欧姆表设计
将图（a）中的实物连线组成欧姆表。欧姆表改装好后，滑动变阻器R接入电路的电阻应为 Ω：滑动变阻器选 （填“R1”或“R2”）。
（2）刻度欧姆表表盘
通过计算，对整个表盘进行电阻刻度，如图（b）所示。表盘上a、b处的电流刻度分别为25和75，则a、b处的电阻刻度分别为 、 。
（3）校准
红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向___kΩ处；将红、黑表笔与电阻箱连接，记录多组电阻箱接入电路的电阻值及欧姆表上对应的测量值，完成校准数据测量。若校准某刻度时，电阻箱旋钮位置如图（c）所示，则电阻箱接入的阻值为_______Ω。
2．（6分）（2019全国理综II第22题）某同学组装一个多用电表。可用的器材有：微安表头（量程100内阻900）；电阻箱R1 （阻值范围0999.9）；电阻箱R2 （阻值范围099 999.9）；导线若干。
要求利用所给器材先组装一个量程为1 mA的直流电流表，在此基础上再将它改装成量程为3 V的直流电压表。组装好的多用电表有电流1 mA和电压3 V两挡。
回答下列问题：
（1）在虚线框内画出电路图并标出R1和R2，其中*为公共接线柱，a和b分别是电流挡和电压挡的接线柱。
（2）电阻箱的阻值（保留到个位）
3.（9分）（2017全国III卷·23）图（a）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；、、、和是固定电阻，是可变电阻；表头 eq \\ac(○,G)的满偏电流为250，内阻为480Ω。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1V挡和5V挡，直流电流1mA挡和2.5mA挡，欧姆挡。
（1）图（a）中的A端与__________（填“红”或“黑”）色表笔相连接。
（2）关于的使用，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__________Ω，__________Ω。
（4）某次测量时该多用电表指针位置如图（b）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）。
4.（6分）（2016高考上海物理）在“用多用电表测电阻、电流和电压”的实验中
（1）（多选题）用多用电测电流或电阻的过程中
（A）在测量电阻时，更换倍率后必须重新进行调零
（B）在测量电流时，更换量程后必须重新进行调零
（C）在测量未知电阻时，必须先选择倍率最大挡进行试测
（D）在测量未知电流时，必须先选择电流最大量程进行试测
（2）测量时多用电表指针指在如图所示位置。若选择开关处于“10V”挡，其读数为 Ｖ；若选择开关处于“×10”挡，其读数为 200 Ω（选填:“大于”，“等于”或“小于”）。
第三部分 最新模拟题精选
1. （２０２２山西太原二模）某同学用一节电动势为1.50V的干电池，将量程为0~1mA、内阻为90的表头改装成倍率分别为“×1”和“×10”的双倍率欧姆表：
（1）设计电路如图a所示，可知红表笔应为________（填“A”或“B”）；
（2）分析可知当K拨到________（填“1”或“2”）时倍率为“×10”；
（3）改装后表盘的刻度如图b所示。已知欧姆档的中央刻度为“15”，则图a中定值电阻R1=_______、R2=________；
（4）改装完成后，将K拨到“×10”档，将红、黑表笔短接进行欧姆调零后测量R的值，若指针指向位置，则=________。若由于电池老化，实际电动势降为1.48V，则待测电阻的测量值________（填“大于”“小于”或“等于”）的真实值。
2. (2022广东湛江模拟)欧姆表电路简化图如图所示。电源的电动势为1.5V，内阻为0.8Ω，电流表的电阻为1.2Ω，满偏电流为100mA，R1为可变电阻。
（1）将两表笔直接接触时，调节可变电阻R1，使电流表满偏，此时R1的阻值为__________Ω；两表笔间接未知电阻R时电流表示数为30mA，则电阻R=___________Ω；（结果保留两位有效数字）
（2）改变两表笔间电阻R，电流表示数I随之改变，则R与I之间___________（选填“”或“不是”）线性关系。
3．（10分）(2022北京朝阳模拟)某同学为了自制欧姆表，设计了如图甲所示的电路，他找来以下器材：
A．电流表G（满偏电流为2mA，内阻为40Ω，图乙是电流表G的刻度盘）
B．干电池组（E＝3V，r约2Ω）
C．滑动变阻器（0～100Ω）
D．定值电阻600Ω
E．定值电阻900Ω
F．定值电阻1400Ω
G．导线若干
回答下列问题：
（1）他应选择定值电阻 F （填器材序号）接入图甲电路中R0的位置；
（2）将红黑表笔短接，调节滑动变阻器R，使电流计指针对准 2 mA处；
（3）为了直接读出待测电阻值，他用贴纸在电流刻度旁标记相应的电阻值，则电流刻度1.00mA位置标记的电阻值应为 1500 Ω；
（4）实验室的直流电压表有两个量程，分别是3V、15V，内阻分别约1.5kΩ、10kΩ，该同学想用自制的欧姆表测量其内阻，他应将电压表的“﹣”接线柱与图甲中的 B 接线柱相连（填“A”或“B”），且 3 V量程的内阻测量结果更准确。
4.（8分）(2022福建泉州三模)某同学用多用电表做了以下两个实验：
（1）用欧姆挡测量一电阻的阻值（约580Ω~610Ω）,进行了如图甲所示的a、b、c、d四个操作，正确的顺序是 ；其中步骤b的指针指在图乙所示的刻度处，该同学选择的倍率为
（选填“×1”“ ×10”或“×100”）；
（2）欧姆挡进行电阻调零后，为了测量红、黑表笔短接时流出多用电表的电流Im,该同学设计了如图丙所示的电路，但电路中有一处接线错误，请指出： ；
正确连接线路后，闭合开关，改变电阻箱的阻值，可得到多组电流表示数I和电阻箱阻值R,作出-——R图线如图丁，该图线纵轴截距为b,若忽略毫安表内阻，可得出Im= ;若考虑到毫安表内阻的影响，这个测量值 真实值（选填“大于”“等于”或“小于”）。
5. （2021浙江3月百校联考） 在“练习使用多用电表”实验中。
（1）用多用电表分别测量小灯泡两端的电压和通过的电流，如图甲所示，多用电表在测量小灯泡的_______，A、B二根表笔中_______是红表笔。
（2）用多用电表的欧姆档测量“2.5V、0.3A”小灯泡的电阻时，电表指针如图乙所示，此时欧姆表使用的倍率是_______。
（3）现用二只多用电表测量该小灯泡的伏安特性曲线，连接好电路后，测量电压用多用电表的2.5 V档，测电流用多用电表的500 mA档，如图丙中测量电流的测量值是_______A。
6．(10分) (2021高考二轮评估验收模拟15) (1)为了测量电阻，现取一只已经完成机械调零的多用电表，如图甲所示，请根据下列步骤完成电阻测量：
①将K旋转到电阻挡“×100”位置．
②将插入“＋”“－”插孔的表笔短接，旋动部件________(选填“C”或“D”)，使指针对准电阻的“0”刻度线．
③将调好零的多用电表按正确步骤测量一电学元件P的电阻，P的两端分别为a、b，指针指示位置如图甲所示．为使测量比较精确，应将选择开关旋到______(选填“×1”“×10”或“×1 k”)的倍率挡位上，并重新调零，再进行测量．
(2)多用电表电阻挡的内部电路如图乙虚线框中所示，电源电动势为E、内阻为r，R0为调零电阻，Rg为表头内阻，电路中电流I与待测电阻的阻值Rx关系式为__________________．
(3)某同学想通过多用电表中的欧姆挡去测量一量程为3 V的电压表内阻．该同学将欧姆挡的选择开关拨至“×1 k”的倍率挡，并将红、黑表笔短接调零后，应选用图丙中________(选填“A”或“B”)方式连接．在进行了正确的连接、测量后，欧姆表的读数如图丁所示，读数为________，这时电压表的读数如图戊所示．若该欧姆挡内阻为24 kΩ，则可算出欧姆挡内部所用电池的电动势为________(计算结果保留两位有效数字)．
7.(9分）（2021河南六市第二次联合调研）多用电表是实验室必备仪器，它的欧姆挡测量电阻方便简单，现某实验小组对多用电表的欧姆挡进行了研究。
（1)关于使用多用电表欧姆挡测电阻，下列说法正确的是 。
A.测量电路中某个电阻的阻值时，应该把该电阻与电路断开
B.测量电阻时，若双手手指分别与两表笔金属部分接触，则会导致测量值偏大
C.测量电阻时，若指针偏角较小，应换较大倍率后重新欧姆调零，再进行测量
D.用多用电表欧姆挡可以直接测量带电电阻的阻值
（2)多用电表欧姆挡可以等效为一个直流电源、一个可变电阻和一个电流表串联，再与红黑表笔相接。有一多用电表其欧姆挡刻度盘中值附近刻度模糊不清、而其余刻度清晰，某同学想通过实验的方法测量该多用电表内电源电动势和欧姆表“×1”挡内部总电阻，他所采用的实验电路如图甲所示。
所用实验器材如下：
待测多用电表
电压表V,量程为6V,内阻约十几千欧
滑动变阻器R,最大阻值50Ω
导线若干
根据以下操作步骤，回答有关问题：
①将待测多用电表调到欧姆“×1”挡，将表笔A、B短接，调节欧姆调零旋钮，进行欧姆挡调零；
②调零完毕，将表笔A、B分别与图中1、2两端相接，其中A为 表笔（填“红”或“黑”），不断调节变阻器滑片的位置，改变接入电路的阻值，记录多用电表的示数R和电压表的示数U;
③以为纵坐标、为横坐标，利用步骤②所得数据作出图象如图乙所示，根据图象可得电池电动势E测＝ V,欧姆“×1”挡内部总电阻r测＝ Ω(结果保留两位有效数字）；
④若仅从系统误差的角度考虑，上述实验方案对测量结果的影响：E测 E真、r测 r真（填“＞”“＝”或“＜”）。
图甲
8.（9分）（2021广东惠州第三次调研）
(1)如图甲中的螺旋测微器读数为________ mm
(2)如图乙为某多用电表的原理图。图中E是电池；R1、R2、R3、R4和R5是定值电阻，R6是可变电阻，已知R3＜R4，表头的满偏电流为250 μA，内阻为1200 Ω。图中S为转换开关，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×100Ω挡。
①图乙中的B端与 （选填“红”或“黑”）表笔相连接。
②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 （选填“左端电流”或“右端电阻”）为“0”的位置。
③某次测量时该多用电表指针位置如图丙所示，若此时B端是与“5”相连的，则读数为 Ω。（结果保留2位有效数字）
④根据题给条件可得：R1+R2= Ω，R4= Ω。
多
用
电
表
(1)多用电表可以用来测量电流、电压、电阻等，并且每一种测量都有几个量程。
(2)外形如图所示：上半部分为表盘，表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度；下半部分为选择开关，它的四周刻有各种测量项目和量程。
(3)多用电表面板上还有：欧姆表的欧姆调零旋钮(使电表指针指在右端零欧姆处)、指针定位螺丝(使电表指针指在左端的“0”位置)、表笔的正、负插孔(红表笔插入“＋”插孔，黑表笔插入“－”插孔)。
二
极
管
(1)晶体二极管是由半导体材料制成的，它有两个极，即正极和负极，它的符号如图甲所示。
(2)晶体二极管具有单向导电性(符号上的箭头表示允许电流通过的方向)。当给二极管加正向电压时，它的电阻很小，电路导通，如图乙所示；当给二极管加反向电压时，它的电阻很大，电路截止，如图丙所示。
(3)将多用电表的选择开关拨到欧姆挡，红、黑表笔接到二极管的两极上，当黑表笔接“正”极，红表笔接“负”极时，电阻示数较小，反之电阻示数很大，由此可判断出二极管的正、负极。
判断元件
应用挡位
现象
电源
电压挡
两接线柱正、反接时均无
示数说明无电源
电阻
欧姆挡
两接线柱正、反接时示数相同
二极管
欧姆挡
正接时示数很小，反接时示数很大
电容器
欧姆挡
指针先指向某一小阻值，
后逐渐增大到“∞”
电感线圈
欧姆挡
示数由“∞”逐渐减小到某一
较小固定示数