2021届高考物理粤教版一轮学案：第八章实验十一练习使用多用电表

实验十一　练习使用多用电表

一、基本原理与操作

注意事项

1.(1)操作：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。

2.测电阻时

(1)指针指中值附近较准，否则换挡。(2)读出示数要乘以倍率。

3.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。

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。

　教材原型实验

命题角度　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1

①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

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。

答案　(1)①S　③T　0刻线　④ADC　(2)1 700　46　23.2

拓展训练1 (2017·全国Ⅲ卷，23)图3(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；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(a)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(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)

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的作用，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(b)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。

答案　(1)黑 　(2)B　(3)160　880　(4)1.41 mA

1.10×103 Ω　2.82 V

命题角度　探测黑箱内部元件及连接方式

【例2】 “黑盒子”表面有a、b、c三个接线柱，盒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。为了探明盒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，对任意两接线柱正、反向测量，指针不发生偏转；

第二步：用电阻“×100 Ω”挡，对任意两个接线柱正、反向测量，指针偏转情况如图4所示。

图4

(1)第一步测量结果表明盒内___________________________________。

(2)图5标出了图4甲和乙中欧姆表指针所处的位置，其对应的阻值是__________Ω；图6标出了图丙中欧姆表指针所指的位置，其对应的阻值是__________Ω。

(3)请在图7的接线柱间，用电路图符号画出盒内的元件及连接情况。

图7

解析　(1)使用电压挡进行测量，目的是看盒内是否有电源，由于指针不发生偏转，因此盒内不存在电源。

(2)使用欧姆表读数时注意其零刻度在右侧，读出数据然后乘挡位倍率即为所测电阻阻值。所以图5示数为12×100 Ω＝1 200 Ω，图6读数为5×100 Ω＝500 Ω。

(3)使用欧姆挡进行测量时，注意黑表笔是和内部电源的正极相连的，观察图4中的甲、乙可知，在测量b、c之间的电阻时，对两个接线柱进行正反测量，其阻值相同，说明b、c之间接有一个定值电阻；观察图4中的丙、丁可知，在测量a、c之间电阻时，黑表笔接c时电阻很小，接a时电阻很大，说明a、c之间有二极管，而且c应该接二极管的正极；观察图4中的戊可知，黑表笔接b时电阻比丙中黑表笔接c时

电阻大，说明了a、c、b之间串联了二极管和电阻两个元件，由图己可知，a、b之间电阻无穷大，故盒内元件的连接如图所示。

答案　(1)不存在电源　(2)1 200　500　(3)见解析图

拓展训练2 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8

(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8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9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9

A.1、2间电阻断路

B.2、3间导线断路

C.3、4间电阻断路

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“十”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。

答案　(1)欧姆调零　(2)黑　(3)1 500　(4)B

　实验拓展创新

命题角度　多用电表与其他测量实验的综合

【例3】 某兴趣小组对市场中电线进行调查，

(1)如图10所示，采用绕线法测得该电线直径为______mm。

(2)取长度为100 m的电线，欲测其电阻：

①先用多用电表进行粗略测量，将多用电表选择开关置于“×10”挡并调零后，两表笔接触待测电阻的两端进行测量，表盘指针如图11所示。为了使测量值更准确，选择开关应置于________(选填“×1”“×100”或“×1 k”)挡，并将两表笔短接，调节图12中________(选填“A”或“B”)重新调零后进行测量。

图14

②用伏安法测量其电阻，并设计如图13所示的电路，则电压表的另一端应接________(选填“a”或“b”)，测量得电压表示数为4.50 V，而电流表示数如图14所示，则所测的电阻为________Ω。

解析　(1)由图可知，10匝线圈的直径之和为12.2 mm，则导线的直径为 mm＝1.22 mm。

(2)①欧姆表偏转角度过大，说明待测电阻的阻值较小，应换用小倍率挡；换挡后，需要重新进行欧姆调零，方法是将两表笔短接，调节图12中的B旋钮(欧姆调零旋钮)，使指针指到欧姆零刻度处。

②因待测电阻的阻值较小，应采用电流表外接法，故电压表的另一端应接a；电流表量程为3 A，分度为0.1 A，则读数为2.50 A，故电阻R＝ Ω＝1.80 Ω。

答案　(1)1.22　(2)①×1　B　②a　1.80

拓展训练3 在“测定一节干电池电动势和内阻”的实验中：

(1)甲同学仅用一只多用电表，选择欧姆挡________(填“能”或“不能”)测出干电池的内阻。

(2)乙同学用待测干电池、滑动变阻器、多用电表、电流表、开关、导线连成如图15所示电路进行实验。连接多用电表的导线c端应接在图中________(选填“a”或“b”)接线柱；选择开关位置正确的是图16中的________(选填“甲”“乙”或“丙”)。

图15

图16

(3)正确连线后，闭合开关，缓慢移动滑片至某一位置时，两表指针如图17所示，此时电流表的示数为________A，多用电表读数为________V。

图17

解析　(1)由于多用电表的欧姆挡内部存在电源，所以电池接多用电表的欧姆挡，可能烧毁多用电表，同时也不能准确测量电阻。

(2)由于干电池内阻与电流表内阻相差不多，因此电流表应采用相对电源的外接法，故导线c应接在b端；同时多用电表应作为电压表使用，故应选乙。

(3)电流表量程为0～0.6 A，分度为0.02 A，则读数为0.20 A，多用电表量程为0～2.5 V，分度为0.05 V，则读数为1.05 V。

答案　(1)不能　(2)b　乙　(3)0.20　1.05

命题角度　用多用电表判断电路故障

【例4】 如图18是某同学连接的实验电路实物图。若L1、L2灯都不亮，他采用下列两种方法进行故障检查：

图18

(1)应用多用电表的直流电压挡进行检查，那么选择开关应置于的量程是(　　)

A.0～2.5 V   B.0～10 V

C.0～50 V   D.0～250 V

(2)该同学的测试结果如表1所示，在测试a、b间直流电压时，红表笔应接触__________(填“a”或“b”)。根据测试结果，可以判定故障是  (　　)

A.灯L1短路   B.灯L2短路

C.cd段断路   D.df段断路

表1

(3)将开关断开，再选择欧姆挡测试，测试结果如表2所示，那么进一步检查出的故障是(　　)

A.灯L1断路  　　 B.灯L2断路

C.灯L1、灯L2都断路  　　 D.de段断路

表2

解析　(1)四节干电池的总电动势为6 V，应用多用电表的直流电压的10 V挡测量，故选B。

(2)在测试a、b间直流电压时，因为电流必须从多用电表正接线柱流入，所以红表笔应当接触a。

A项，若灯L1短路，L1灯不亮，而L2灯亮，与题不符，故A错误；B项，若灯L2短路，L2灯不亮，而L1灯亮，与题不符，故B错误；C项，cd段断路，则d、f间没有电压，无示数，故C错误；D项，df段断路时，电路中无电流，两灯泡都不亮，a、b和d、f间有电压，c、d间无电压，与题相符，故D正确。

(3)欧姆表的刻度无穷大在左端，0刻度在右端，电路断路时，其电阻为无穷大。根据欧姆表的读数可知，d、e间电阻无穷大，说明d、e间导线断路，故D正确。

答案　(1)B　(2)a　D　(3)D

拓展训练4 有位同学在某次实验中，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19所示的电路。他共用了5根导线：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。

(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g、h间直流电压时，红表笔应接____________端。若测试结果如图20所示，则g、h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)如果用多用电表的欧姆挡进行检查，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，则电压表选5 V挡，则B项正确。

(2)电流由红表笔流入，则红表笔接g端，图20的示数为：4.20 V，电压表有示数，则与电压表串联电路是通的，测量部分即并联导线断。

(3)用欧姆表检查：选择×1挡，欧姆调零，断开电键，用欧姆表的表笔分别测量各段的阻值，无示数为内部断开，有示数为完好。

答案　(1)B　(2)g　4.20　gh　(3)见解析