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2024届高考物理一轮复习教案第十章实验十二用多用电表测量电学中的物理量（粤教版新教材）
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这是一份2024届高考物理一轮复习教案第十章实验十二用多用电表测量电学中的物理量（粤教版新教材），共13页。
实验技能储备
1．认识多用电表
(1)多用电表可以用来测量电流、电压、电阻等，并且每一种测量项目都有几个量程．
(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．
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)．
2．用多用电表测量小灯泡的电压和电流
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，测小灯泡两端的电压．红表笔接电势高(填“高”或“低”)的点．
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．此时电流从红色表笔流入电表．
3．用多用电表测定值电阻的阻值
(1)原理
(2)注意：①黑表笔与电源的正极连接，红表笔与电源的负极连接，电流方向为“红进黑出”．
②当多用电表指针指在中央时eq \f(Ig,2)＝eq \f(E,RΩ＋R中)，知中值电阻R中＝RΩ.
(3)测量步骤
①估测待测电阻阻值，选择合适的量程．
②欧姆调零．
③将被测电阻接在红黑表笔之间．
④读数：指针示数乘以倍率．
⑤使用完毕：选择开关置于“OFF”挡，长期不用应取出电池．
(4)注意事项
①区分“机械零点”与“欧姆零点”．机械零点是表盘刻度左侧的“0”位置，机械调零对应的是表盘下边中间的指针定位螺丝；欧姆零点是指刻度盘右侧的“0”位置，欧姆调零对应的是欧姆调零旋钮．
②使指针指在中值附近，否则换挡．
③测电阻时每换一次挡必须重新欧姆调零．
④手不能接触表笔的金属杆．
⑤测量电阻时待测电阻要与其他元件和电源断开．
4．用多用电表测二极管的正、反向电阻
(1)认识二极管：晶体二极管由半导体材料制成，它的符号如图所示，左端为正极，右端为负极．
特点：当给二极管加正向电压时电阻很小，当给二极管加反向电压时电阻很大．
(2)用欧姆挡判断二极管的正负极
将多用电表欧姆挡调零之后，若多用电表指针偏角很大，则黑表笔接触二极管的正极，红表笔接触二极管的负极(如图甲)；若多用电表指针偏角很小，则黑表笔接触二极管的负极，红表笔接触二极管的正极(如图乙)．
5．探索黑箱内的电学元件
考点一 教材原型实验
考向1 多用电表原理及读数
例1 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；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．
(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)
答案 (1)黑 (2)B (3)160 880 (4)1.47 mA
1．10 kΩ 2.94 V
解析 (1)当B端与“3”连接时，内部电源与外部电路形成闭合回路，电流从A端流出，故A端与黑色表笔相连接．
(2)在使用多用电表之前，调整表头指针定位螺丝使电表指针指在表盘左端电流“0”位置，选项A错误；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，选项B正确；使用电流挡时，电阻R6不在闭合电路中，调节无效，选项C错误．
(3)根据题给条件可知，当B端与“2”连接时，表头与R1、R2组成的串联电路并联，此时为量程1 mA的电流挡，由并联电路两支路电流与电阻成反比知，eq \f(Rg,R1＋R2)＝eq \f(1－0.25,0.25)＝eq \f(3,1)，解得R1＋R2＝160 Ω.
当B端与“4”连接时，表头与R1、R2组成的串联电路并联后再与R4串联，此时为量程1 V的电压挡，表头与R1、R2组成的串联电路并联后的总电阻为120 Ω，两端电压为0.12 V，则R4两端电压为0.88 V，由串联电路中电压与电阻成正比知：R4电阻为880 Ω.
(4)若此时B端是与“1”连接的，多用电表作为直流电流表使用，量程为2.5 mA，读数为1.47 mA.
若此时B端是与“3”连接的，多用电表作为欧姆表使用，读数为11×100 Ω＝1.10 kΩ.
若此时B端是与“5”连接的，多用电表作为直流电压表使用，量程为5 V，读数为2.94 V.
考向2 欧姆表的使用
例2 (2023·广东深圳市模拟)如图(a)是某多用电表欧姆挡内部电路示意图．其中，电流表G满偏电流Ig＝100 μA、内阻Rg＝400 Ω，电池电动势E＝1.5 V，内阻忽略不计；定值电阻R0＝13 kΩ，滑动变阻器R的阻值范围为0～2 000 Ω，该多用电表测电阻的倍率为“×1 k”Ω.
(1)该多用电表的两只表笔中，________(填“A”或“B”)是黑表笔．
(2)在使用多用电表测量电阻时，先将红黑表笔短接进行欧姆调零．则当滑动变阻器R＝________ Ω时，电流表达到满偏电流(即电表指针指在表盘右端电阻“0”位置)．
(3)在红黑表笔接入待测电阻Rx，正确操作后，指针指示如图(b)所示，则Rx＝________ Ω.
(4)当电池的电动势下降到1.41 V，内阻忽略不计，欧姆表仍可调零，当测某待测电阻时，指针指示如图(b)，该待测电阻为________ Ω.(计算结果保留两位有效数字)
答案 (1)B (2)1 600 (3)1.3×104 (4)1.2×104
解析 (1)电流从黑表笔流出多用电表，因此B是黑表笔．
(2)要使电流表满偏，根据E＝Ig(Rg＋R0＋R)
代入数据可得R＝1 600 Ω.
(3)接入待测电阻Rx时，电表读数为电表指针所指示数“13”乘以倍率“×1 k”Ω，所以R＝1.3×104 Ω
(4)当电动势降为1.41 V，欧姆表调零时，根据E′＝Ig(Rg＋R0＋R′)
可得R′＝700 Ω
当指针指到图(b)位置时，若电动势为1.5 V，待测电阻Rx＝1.3×104 Ω
根据E＝I(Rg＋R0＋R＋Rx)
可求出电流I≈54 μA
而实际上电动势为1.41 V，实际上R′＝700 Ω，根据E′＝I(Rg＋R0＋R′＋Rx′)
可得Rx′≈1.2×104 Ω.
考向3 使用多用电表测量二极管
例3 钱华同学的爸爸是电气工程师，钱华经常看到爸爸用多用电表进行一些测量．钱华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，然后又依次用多用电表电阻挡的“×1”挡、“×10”挡、“×100”挡、“×1k”挡分别进行了二极管导通状态的准确的测量(多用电表内部电源电动势不变)，他发现二极管发光的亮度越来越________(选填“大”或“小”)，请帮助他分析一下具体的原因：_________________________________________.
答案 (1)欧姆调零 短管脚 (2)小 原因见解析
解析 (1)在测量电阻时，选择挡位后首先要进行欧姆调零；二极管发光时处于正向导通状态，因为黑表笔所接的长管脚为二极管的正极，故短管脚为负极．
(2)从“×1”挡、“×10”挡、“×100”挡到“×1k”挡，多用电表的内阻越来越大，根据闭合电路欧姆定律I＝eq \f(E,R＋RΩ)可知，通过二极管的电流越来越小，根据P＝I2R可知二极管的亮度越来越小．
考点二 用多用电表判断电路故障
例4 在如图甲所示的电路中，四节干电池串联，小灯泡A、B的规格均为“3.8 V 0.3 A”．合上开关S后，无论怎样移动滑片，A、B灯都不亮．
(1)用多用电表的直流电压挡检查故障：
①选择开关置于下列量程的________挡较为合适；(用字母序号表示)
A．2.5 V B．10 V C．50 V D．250 V
②测得c、d间电压约为5.8 V，e、f间电压为0，则故障是________．
A．A灯丝断开 B．B灯丝断开
C．d、e间连线断开 D．B灯短路
(2)接着用欧姆表的“×1”挡测电阻，欧姆表经过“欧姆调零”，
①测试前，一定要将电路中的开关S________；
②测c、d间和e、f间电阻时，某次测量结果如图乙所示，读数为________ Ω，此时测量的是________间电阻，根据小灯泡的规格计算出的电阻为________ Ω，它不等于测量值，原因是_____________________________________________________________________________.
答案 (1)①B ②A (2)①断开 ②6 e、f 12.7 温度高时灯丝电阻率大，计算出的电阻是灯丝温度高时的电阻(或测量出的电阻是常温下灯丝的电阻)
解析 (1)①因为电源的电动势大约为6 V，要使电压挡选择的量程安全以及准确，则选择开关应选择10 V的量程，故B正确；②测得c、d间电压约为5.8 V，接近电源电动势，e、f间电压为0，可知灯泡A断路，故A正确．
(2)①用欧姆表测量电阻时，开关应断开，使得待测电阻与电源不相连．②欧姆表的读数为6×1 Ω＝6 Ω，因为c、d间断路，知测量的是e、f间的电阻．根据R＝eq \f(U,I)得，小灯泡正常发光时的电阻为R＝eq \f(3.8,0.3) Ω≈12.7 Ω.它不等于测量值，原因是温度高时灯丝电阻率大，计算出的电阻是灯丝温度高时的电阻(或测量出的电阻是常温下灯丝的电阻)．
考点三 探索创新实验
例5 (2019·全国卷Ⅲ·23)某同学欲将内阻为98.5 Ω、量程为100 μA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15 kΩ刻度正好对应电流表表盘的50 μA刻度．可选用的器材还有：定值电阻R0(阻值14 kΩ)，滑动变阻器R1(最大阻值1 500 Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值500 Ω)，电阻箱(0～99 999.9 Ω)，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.
答案 (1)如图所示 900 R1
(2)45 5 (3)0 35 000.0
解析 (1)由题知当两表笔间接入15 kΩ的电阻时，电流表示数为50 μA，由闭合电路欧姆定律有eq \f(Ig,2)＝eq \f(E,Rg＋r＋Rx＋R0＋R)，代入数据解得R＝900 Ω，所以滑动变阻器选择R1.
(2)欧姆表的内阻Rg′＝Rg＋r＋R0＋R＝15 kΩ，当电流为25 μA时，有eq \f(Ig,4)＝eq \f(E,Rg′＋Rx′)，可得Rx′＝45 kΩ；当电流为75 μA时，有eq \f(3Ig,4)＝eq \f(E,Rg′＋Rx″)，可得Rx″＝5 kΩ.
(3)红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向0 kΩ处．题图中电阻箱读数为
35 000.0 Ω.
课时精练
1．某实验小组在练习使用多用电表时，他们正确连接好电路如图甲所示．闭合开关S后，发现无论如何调节电阻箱R0，灯泡都不亮，电流表无示数，他们判断电路可能出现故障．经小组讨论后，他们尝试用多用电表的欧姆挡来检测电路．已知保护电阻R＝15 Ω，电流表量程为0～50 mA.操作步骤如下：
①将多用电表挡位调到欧姆×1挡，再将红、黑表笔短接，进行欧姆调零；
②断开图甲电路开关S，将多用电表两表笔分别接在a、c上，多用电表的指针不偏转；
③将多用电表两表笔分别接在b、c上，多用电表的示数如图乙所示；
④将多用电表两表笔分别接在c、e上，调节R0＝20 Ω时，多用电表示数如图丙所示，电流表的示数如图丁所示．
回答下列问题：
(1)图丙中的多用电表示数为________ Ω；图丁中的电流表示数为________ mA.
(2)操作步骤④中，多用电表红表笔应接________(选填“c”或“e”)点．
(3)电路的故障可能是________．
A．灯泡短路
B．灯泡断路
C．保护电阻R短路
D．保护电阻R断路
(4)根据以上实验得出的数据，还可以计算出多用电表内部电源的电动势E′＝________ V(结果保留三位有效数字)．
答案 (1)24 38.0 (2)e (3)B (4)1.48
解析 (1)欧姆表的示数为24×1 Ω＝24 Ω，电流表的最小分度是1 mA，需估读到0.1 mA，所以题图丁中的电流表示数为38.0 mA.
(2)根据电流必须从电流表的正接线柱流入，电流从欧姆表的红表笔流入，黑表笔流出，电路中电流经过电流表的方向为d→e，则操作步骤④中，多用电表黑表笔应接c点，红表笔应接e点．
(3)将多用电表两表笔分别接在a、c上，多用电表的指针不偏转，说明a、c间有断路．将多用电表两表笔分别接在b、c上，多用电表的示数不为零，所以电路的故障是灯泡断路．
(4)操作步骤③中多用电表指针正好指在中间刻度，根据欧姆表的中值电阻等于其内阻，知欧姆表的内阻为R欧＝15 Ω.根据闭合电路欧姆定律得I＝eq \f(E′,R0＋RmA＋R欧)，又R0＋RmA＝24 Ω，故E′＝I(R0＋RmA＋R欧)＝38.0×10－3×(24＋15) V≈1.48 V.
2．某同学利用多用电表的欧姆挡进行实验研究．欧姆挡所用电池的电动势为9 V，刻度盘中央刻度值为“15”，选择旋钮打在“×1 k”挡．
(1)该同学用欧姆挡测量某一量程为15 V的电压表内阻．
①指针指在图甲所示位置，此测量值为________ kΩ；查阅资料发现该电压表内阻真实值为15 kΩ，测量值与真实值偏差较大，可能原因是该同学未进行欧姆调零就直接测量，若此时把两表笔短接，则指针应指在欧姆挡零刻度线的________侧(选填“左”或“右”)．
②进行欧姆调零后再测量，多用电表指针恰好指在“15”刻度线，此时电压表示数为________ V(结果保留2位有效数字)．
(2)该同学接着用欧姆挡探测只有一个元件的黑箱，如图乙所示，当两表笔接触黑箱接线柱a、b时，发现电表指针快速摆向右边后再摆回最左边刻度线，则该元件可能是________．
A．电阻 B．电感线圈
C．电容器 D．二极管
答案 (1)①25 左 ②4.5 (2)C
解析 (1)①指针指在题图甲所示位置，此测量值为25 kΩ；查阅资料发现该电压表内阻真实值为15 kΩ，测量值与真实值偏差较大，可能原因是该同学未进行欧姆调零就直接测量，若此时把两表笔短接，则指针应指在欧姆挡零刻度线的左侧．
②进行欧姆调零后再测量，多用电表指针恰好指在“15”刻度线，即电压表的内阻等于欧姆表的中值电阻，即电压表的内阻等于欧姆表的内阻，则此时电压表示数为欧姆表内电源电动势的一半，即4.5 V.
(2)当两表笔接触黑箱接线柱a、b时，发现电表指针快速摆向右边后再摆回最左边刻度线，即电路接通后电流又逐渐变为零，则该元件可能是电容器，电路接通后先充电，充电结束后电路中电流为零，故C正确．
3．(2023·广东中山市月考)如图所示是一多用电表的简化电路图．其电流计满偏电流Ig＝
0.5 mA、内阻Rg＝200 Ω.多用电表有两个电流挡，量程分别为0～10 mA和0～1 mA，有两个电压挡分别为0～15 V和0～3 V，有两个欧姆挡倍率分别为“×10”和“×100”，转换开关S旋转至“1”、“2”、“3”、“4”、“5”、“6”中某个位置时，即选择相应的功能．
(1)转换开关S接“1”端时，多用电表的功能是测________(填“电流”“电压”或“电阻”)，量程为________；
(2)转换开关S接“5”端时，多用电表的功能是测________(填“电流”“电压”或“电阻”)，量程为________；
(3)图中电阻R1＝________ Ω，R2＝________ Ω；
(4)转换开关S接“4”端时，多用电表可以用来测电阻，倍率为“×100”，图中电阻R4＝
1 500 Ω，滑动变阻器R5调节范围为0～2 000 Ω，电源电动势E＝2 V，内阻为r＝3 Ω，进行欧姆调零后测量电阻Rx的阻值，表盘指针正好指向中间刻度，则电阻Rx的阻值为________ Ω.
答案 (1)电流 0～10 mA (2)电压 0～3 V (3)20 180 (4)2 000
解析 (1)转换开关S接“1”端时，分压电阻R2与电流计串联后，二者再与分流电阻R1并联，所以此时多用电表的功能是测电流．
易知转换开关S接“1”和“2”端时，多用电表的功能都是测电流，且接“1”和“2”时所能测量的最大电流分别为I1＝eq \f(R1＋R2＋RgIg,R1)，I2＝eq \f(R1＋R2＋RgIg,R1＋R2)所以接“1”端时量程较大，为0～10 mA.
(2)转换开关S接“5”端时，分压电阻R6与改装后的电流表串联，所以此时多用电表的功能是测电压．
与改装后的电流表串联的分压电阻阻值越大，电压表量程越大，所以转换开关S接“5”端时对应较小的量程0～3 V.
(3)将I1＝10 mA和I2＝1 mA分别代入(1)中的表达式，可解得R1＝20 Ω，R2＝180 Ω
(4)转换开关S接“4”端时，该倍率下电表的内阻为r＝eq \f(E,I2)＝2 000 Ω
进行欧姆调零后测量电阻Rx的阻值，表盘指针正好指向中间刻度，则Rx＝r＝2 000 Ω.
4．(2023·广东珠海市四校联考)如图甲为某探究小组自制多用电表的电路图，图乙为相应的实物图．其中电流表G量程为1 mA，内阻为18 Ω，R0＝2 Ω.滑动变阻器R1的最大阻值为2 000 Ω，电源电动势E＝1.5 V，内阻不计．
(1)将图乙中未连接的实物图补充完整．
(2)图甲中，当开关S1闭合，单刀双掷开关S2接“1”时，可作为________(选填“电压表”“电流表”或“欧姆表”)使用，量程为________．
(3)图甲中，将开关S2接“2”端时，为欧姆表．若开关S1断开，欧姆调零后R1的阻值为________ Ω.
答案 (1)见解析图 (2)电流表 10 mA (3)1 482
解析 (1)实物图如图所示
(2)题图甲中，当开关S1闭合，单刀双掷开关S2接“1”时，可作为电流表使用，量程为
Im＝Ig＋eq \f(IgRg,R0)＝1 mA＋eq \f(1×18,2) mA＝10 mA
(3)题图甲中，将开关S2接“2”端时，为欧姆表．若开关S1断开，欧姆调零后，根据闭合电路的欧姆定律可得E＝Ig(Rg＋R1)
解得R1的阻值为R1＝eq \f(E,Ig)－Rg＝eq \f(1.5,1×10－3) Ω－18 Ω＝1 482 Ω.
5．(2023·广东深圳市模拟)如图甲是一个简易的多用电表内部简化电路图．
(1)作为欧姆表使用时，选择开关应接________(选填“1”“2”或“3”)，红表笔一定是________(选填“A”或“B”)；
(2)某同学想用伏安法测量电压表0～3 V挡的内阻，他将多用电表按如图乙接入电路．
①实验中多用电表示数为0.08 mA，电压表示数为2.32 V，则电压表内阻RV＝________；
②用该多用电表直接测量电压表的内阻，则开关必须________，滑动变阻器的滑动触头移至最________(选填“左”或“右”)端；
③在②的操作正确的情况下，多用电表的表盘指针所指的位置如图丙所示，说明选择旋钮打在欧姆挡________(选填“×100”“×1 k”或“×10 k”)处．
答案 (1)2 A (2)①29 000 Ω ②断开 右 ③×1 k
解析 (1)由题图甲可知，选择开关接2时电流表与电源相连，此时多用电表是欧姆表；
使用多用电表时电流从红表笔流入多用电表，即红表笔是A；
(2)①根据欧姆定律的变形公式可得R＝eq \f(U,I)＝eq \f(2.32,0.08×10－3) Ω＝29 000 Ω.
②用欧姆表直接测量电压表的内阻时只需要直接将欧姆表连接在电压表的两端，故此时开关断开，滑动变阻器移至阻值最小端，即为右端；
③由表盘指针所指的位置如题图丙所示，欧姆表示数在30左右，根据电压表内阻的估算值29 000 Ω可知，此时欧姆表旋钮打在欧姆挡“×1 k”处．电路图
I与Rx的对应关系
相当于待测电阻Rx＝0，调节R使I＝Ig＝eq \f(E,Rg＋r＋R)，此时指针指在Ig处(RΩ＝Rg＋r＋R)
相当于待测电阻Rx＝∞，此时I＝0，指针不偏转
待测电阻为Rx，I＝eq \f(E,RΩ＋Rx)，指针指到某确定位置，此时Rx＝eq \f(E,I)－RΩ
刻度特点
表头电流满偏Ig处，对应欧姆表零刻度(最右侧)
表头电流I＝0处，对应欧姆表∞刻度(最左侧)
表头电流I与电阻Rx一一对应，但不是线性关系，表盘刻度不均匀
判断目的
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
实验技能储备
1．认识多用电表
(1)多用电表可以用来测量电流、电压、电阻等，并且每一种测量项目都有几个量程．
(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．
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)．
2．用多用电表测量小灯泡的电压和电流
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，测小灯泡两端的电压．红表笔接电势高(填“高”或“低”)的点．
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．此时电流从红色表笔流入电表．
3．用多用电表测定值电阻的阻值
(1)原理
(2)注意：①黑表笔与电源的正极连接，红表笔与电源的负极连接，电流方向为“红进黑出”．
②当多用电表指针指在中央时eq \f(Ig,2)＝eq \f(E,RΩ＋R中)，知中值电阻R中＝RΩ.
(3)测量步骤
①估测待测电阻阻值，选择合适的量程．
②欧姆调零．
③将被测电阻接在红黑表笔之间．
④读数：指针示数乘以倍率．
⑤使用完毕：选择开关置于“OFF”挡，长期不用应取出电池．
(4)注意事项
①区分“机械零点”与“欧姆零点”．机械零点是表盘刻度左侧的“0”位置，机械调零对应的是表盘下边中间的指针定位螺丝；欧姆零点是指刻度盘右侧的“0”位置，欧姆调零对应的是欧姆调零旋钮．
②使指针指在中值附近，否则换挡．
③测电阻时每换一次挡必须重新欧姆调零．
④手不能接触表笔的金属杆．
⑤测量电阻时待测电阻要与其他元件和电源断开．
4．用多用电表测二极管的正、反向电阻
(1)认识二极管：晶体二极管由半导体材料制成，它的符号如图所示，左端为正极，右端为负极．
特点：当给二极管加正向电压时电阻很小，当给二极管加反向电压时电阻很大．
(2)用欧姆挡判断二极管的正负极
将多用电表欧姆挡调零之后，若多用电表指针偏角很大，则黑表笔接触二极管的正极，红表笔接触二极管的负极(如图甲)；若多用电表指针偏角很小，则黑表笔接触二极管的负极，红表笔接触二极管的正极(如图乙)．
5．探索黑箱内的电学元件
考点一 教材原型实验
考向1 多用电表原理及读数
例1 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；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．
(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)
答案 (1)黑 (2)B (3)160 880 (4)1.47 mA
1．10 kΩ 2.94 V
解析 (1)当B端与“3”连接时，内部电源与外部电路形成闭合回路，电流从A端流出，故A端与黑色表笔相连接．
(2)在使用多用电表之前，调整表头指针定位螺丝使电表指针指在表盘左端电流“0”位置，选项A错误；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，选项B正确；使用电流挡时，电阻R6不在闭合电路中，调节无效，选项C错误．
(3)根据题给条件可知，当B端与“2”连接时，表头与R1、R2组成的串联电路并联，此时为量程1 mA的电流挡，由并联电路两支路电流与电阻成反比知，eq \f(Rg,R1＋R2)＝eq \f(1－0.25,0.25)＝eq \f(3,1)，解得R1＋R2＝160 Ω.
当B端与“4”连接时，表头与R1、R2组成的串联电路并联后再与R4串联，此时为量程1 V的电压挡，表头与R1、R2组成的串联电路并联后的总电阻为120 Ω，两端电压为0.12 V，则R4两端电压为0.88 V，由串联电路中电压与电阻成正比知：R4电阻为880 Ω.
(4)若此时B端是与“1”连接的，多用电表作为直流电流表使用，量程为2.5 mA，读数为1.47 mA.
若此时B端是与“3”连接的，多用电表作为欧姆表使用，读数为11×100 Ω＝1.10 kΩ.
若此时B端是与“5”连接的，多用电表作为直流电压表使用，量程为5 V，读数为2.94 V.
考向2 欧姆表的使用
例2 (2023·广东深圳市模拟)如图(a)是某多用电表欧姆挡内部电路示意图．其中，电流表G满偏电流Ig＝100 μA、内阻Rg＝400 Ω，电池电动势E＝1.5 V，内阻忽略不计；定值电阻R0＝13 kΩ，滑动变阻器R的阻值范围为0～2 000 Ω，该多用电表测电阻的倍率为“×1 k”Ω.
(1)该多用电表的两只表笔中，________(填“A”或“B”)是黑表笔．
(2)在使用多用电表测量电阻时，先将红黑表笔短接进行欧姆调零．则当滑动变阻器R＝________ Ω时，电流表达到满偏电流(即电表指针指在表盘右端电阻“0”位置)．
(3)在红黑表笔接入待测电阻Rx，正确操作后，指针指示如图(b)所示，则Rx＝________ Ω.
(4)当电池的电动势下降到1.41 V，内阻忽略不计，欧姆表仍可调零，当测某待测电阻时，指针指示如图(b)，该待测电阻为________ Ω.(计算结果保留两位有效数字)
答案 (1)B (2)1 600 (3)1.3×104 (4)1.2×104
解析 (1)电流从黑表笔流出多用电表，因此B是黑表笔．
(2)要使电流表满偏，根据E＝Ig(Rg＋R0＋R)
代入数据可得R＝1 600 Ω.
(3)接入待测电阻Rx时，电表读数为电表指针所指示数“13”乘以倍率“×1 k”Ω，所以R＝1.3×104 Ω
(4)当电动势降为1.41 V，欧姆表调零时，根据E′＝Ig(Rg＋R0＋R′)
可得R′＝700 Ω
当指针指到图(b)位置时，若电动势为1.5 V，待测电阻Rx＝1.3×104 Ω
根据E＝I(Rg＋R0＋R＋Rx)
可求出电流I≈54 μA
而实际上电动势为1.41 V，实际上R′＝700 Ω，根据E′＝I(Rg＋R0＋R′＋Rx′)
可得Rx′≈1.2×104 Ω.
考向3 使用多用电表测量二极管
例3 钱华同学的爸爸是电气工程师，钱华经常看到爸爸用多用电表进行一些测量．钱华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，然后又依次用多用电表电阻挡的“×1”挡、“×10”挡、“×100”挡、“×1k”挡分别进行了二极管导通状态的准确的测量(多用电表内部电源电动势不变)，他发现二极管发光的亮度越来越________(选填“大”或“小”)，请帮助他分析一下具体的原因：_________________________________________.
答案 (1)欧姆调零 短管脚 (2)小 原因见解析
解析 (1)在测量电阻时，选择挡位后首先要进行欧姆调零；二极管发光时处于正向导通状态，因为黑表笔所接的长管脚为二极管的正极，故短管脚为负极．
(2)从“×1”挡、“×10”挡、“×100”挡到“×1k”挡，多用电表的内阻越来越大，根据闭合电路欧姆定律I＝eq \f(E,R＋RΩ)可知，通过二极管的电流越来越小，根据P＝I2R可知二极管的亮度越来越小．
考点二 用多用电表判断电路故障
例4 在如图甲所示的电路中，四节干电池串联，小灯泡A、B的规格均为“3.8 V 0.3 A”．合上开关S后，无论怎样移动滑片，A、B灯都不亮．
(1)用多用电表的直流电压挡检查故障：
①选择开关置于下列量程的________挡较为合适；(用字母序号表示)
A．2.5 V B．10 V C．50 V D．250 V
②测得c、d间电压约为5.8 V，e、f间电压为0，则故障是________．
A．A灯丝断开 B．B灯丝断开
C．d、e间连线断开 D．B灯短路
(2)接着用欧姆表的“×1”挡测电阻，欧姆表经过“欧姆调零”，
①测试前，一定要将电路中的开关S________；
②测c、d间和e、f间电阻时，某次测量结果如图乙所示，读数为________ Ω，此时测量的是________间电阻，根据小灯泡的规格计算出的电阻为________ Ω，它不等于测量值，原因是_____________________________________________________________________________.
答案 (1)①B ②A (2)①断开 ②6 e、f 12.7 温度高时灯丝电阻率大，计算出的电阻是灯丝温度高时的电阻(或测量出的电阻是常温下灯丝的电阻)
解析 (1)①因为电源的电动势大约为6 V，要使电压挡选择的量程安全以及准确，则选择开关应选择10 V的量程，故B正确；②测得c、d间电压约为5.8 V，接近电源电动势，e、f间电压为0，可知灯泡A断路，故A正确．
(2)①用欧姆表测量电阻时，开关应断开，使得待测电阻与电源不相连．②欧姆表的读数为6×1 Ω＝6 Ω，因为c、d间断路，知测量的是e、f间的电阻．根据R＝eq \f(U,I)得，小灯泡正常发光时的电阻为R＝eq \f(3.8,0.3) Ω≈12.7 Ω.它不等于测量值，原因是温度高时灯丝电阻率大，计算出的电阻是灯丝温度高时的电阻(或测量出的电阻是常温下灯丝的电阻)．
考点三 探索创新实验
例5 (2019·全国卷Ⅲ·23)某同学欲将内阻为98.5 Ω、量程为100 μA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15 kΩ刻度正好对应电流表表盘的50 μA刻度．可选用的器材还有：定值电阻R0(阻值14 kΩ)，滑动变阻器R1(最大阻值1 500 Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值500 Ω)，电阻箱(0～99 999.9 Ω)，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.
答案 (1)如图所示 900 R1
(2)45 5 (3)0 35 000.0
解析 (1)由题知当两表笔间接入15 kΩ的电阻时，电流表示数为50 μA，由闭合电路欧姆定律有eq \f(Ig,2)＝eq \f(E,Rg＋r＋Rx＋R0＋R)，代入数据解得R＝900 Ω，所以滑动变阻器选择R1.
(2)欧姆表的内阻Rg′＝Rg＋r＋R0＋R＝15 kΩ，当电流为25 μA时，有eq \f(Ig,4)＝eq \f(E,Rg′＋Rx′)，可得Rx′＝45 kΩ；当电流为75 μA时，有eq \f(3Ig,4)＝eq \f(E,Rg′＋Rx″)，可得Rx″＝5 kΩ.
(3)红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向0 kΩ处．题图中电阻箱读数为
35 000.0 Ω.
课时精练
1．某实验小组在练习使用多用电表时，他们正确连接好电路如图甲所示．闭合开关S后，发现无论如何调节电阻箱R0，灯泡都不亮，电流表无示数，他们判断电路可能出现故障．经小组讨论后，他们尝试用多用电表的欧姆挡来检测电路．已知保护电阻R＝15 Ω，电流表量程为0～50 mA.操作步骤如下：
①将多用电表挡位调到欧姆×1挡，再将红、黑表笔短接，进行欧姆调零；
②断开图甲电路开关S，将多用电表两表笔分别接在a、c上，多用电表的指针不偏转；
③将多用电表两表笔分别接在b、c上，多用电表的示数如图乙所示；
④将多用电表两表笔分别接在c、e上，调节R0＝20 Ω时，多用电表示数如图丙所示，电流表的示数如图丁所示．
回答下列问题：
(1)图丙中的多用电表示数为________ Ω；图丁中的电流表示数为________ mA.
(2)操作步骤④中，多用电表红表笔应接________(选填“c”或“e”)点．
(3)电路的故障可能是________．
A．灯泡短路
B．灯泡断路
C．保护电阻R短路
D．保护电阻R断路
(4)根据以上实验得出的数据，还可以计算出多用电表内部电源的电动势E′＝________ V(结果保留三位有效数字)．
答案 (1)24 38.0 (2)e (3)B (4)1.48
解析 (1)欧姆表的示数为24×1 Ω＝24 Ω，电流表的最小分度是1 mA，需估读到0.1 mA，所以题图丁中的电流表示数为38.0 mA.
(2)根据电流必须从电流表的正接线柱流入，电流从欧姆表的红表笔流入，黑表笔流出，电路中电流经过电流表的方向为d→e，则操作步骤④中，多用电表黑表笔应接c点，红表笔应接e点．
(3)将多用电表两表笔分别接在a、c上，多用电表的指针不偏转，说明a、c间有断路．将多用电表两表笔分别接在b、c上，多用电表的示数不为零，所以电路的故障是灯泡断路．
(4)操作步骤③中多用电表指针正好指在中间刻度，根据欧姆表的中值电阻等于其内阻，知欧姆表的内阻为R欧＝15 Ω.根据闭合电路欧姆定律得I＝eq \f(E′,R0＋RmA＋R欧)，又R0＋RmA＝24 Ω，故E′＝I(R0＋RmA＋R欧)＝38.0×10－3×(24＋15) V≈1.48 V.
2．某同学利用多用电表的欧姆挡进行实验研究．欧姆挡所用电池的电动势为9 V，刻度盘中央刻度值为“15”，选择旋钮打在“×1 k”挡．
(1)该同学用欧姆挡测量某一量程为15 V的电压表内阻．
①指针指在图甲所示位置，此测量值为________ kΩ；查阅资料发现该电压表内阻真实值为15 kΩ，测量值与真实值偏差较大，可能原因是该同学未进行欧姆调零就直接测量，若此时把两表笔短接，则指针应指在欧姆挡零刻度线的________侧(选填“左”或“右”)．
②进行欧姆调零后再测量，多用电表指针恰好指在“15”刻度线，此时电压表示数为________ V(结果保留2位有效数字)．
(2)该同学接着用欧姆挡探测只有一个元件的黑箱，如图乙所示，当两表笔接触黑箱接线柱a、b时，发现电表指针快速摆向右边后再摆回最左边刻度线，则该元件可能是________．
A．电阻 B．电感线圈
C．电容器 D．二极管
答案 (1)①25 左 ②4.5 (2)C
解析 (1)①指针指在题图甲所示位置，此测量值为25 kΩ；查阅资料发现该电压表内阻真实值为15 kΩ，测量值与真实值偏差较大，可能原因是该同学未进行欧姆调零就直接测量，若此时把两表笔短接，则指针应指在欧姆挡零刻度线的左侧．
②进行欧姆调零后再测量，多用电表指针恰好指在“15”刻度线，即电压表的内阻等于欧姆表的中值电阻，即电压表的内阻等于欧姆表的内阻，则此时电压表示数为欧姆表内电源电动势的一半，即4.5 V.
(2)当两表笔接触黑箱接线柱a、b时，发现电表指针快速摆向右边后再摆回最左边刻度线，即电路接通后电流又逐渐变为零，则该元件可能是电容器，电路接通后先充电，充电结束后电路中电流为零，故C正确．
3．(2023·广东中山市月考)如图所示是一多用电表的简化电路图．其电流计满偏电流Ig＝
0.5 mA、内阻Rg＝200 Ω.多用电表有两个电流挡，量程分别为0～10 mA和0～1 mA，有两个电压挡分别为0～15 V和0～3 V，有两个欧姆挡倍率分别为“×10”和“×100”，转换开关S旋转至“1”、“2”、“3”、“4”、“5”、“6”中某个位置时，即选择相应的功能．
(1)转换开关S接“1”端时，多用电表的功能是测________(填“电流”“电压”或“电阻”)，量程为________；
(2)转换开关S接“5”端时，多用电表的功能是测________(填“电流”“电压”或“电阻”)，量程为________；
(3)图中电阻R1＝________ Ω，R2＝________ Ω；
(4)转换开关S接“4”端时，多用电表可以用来测电阻，倍率为“×100”，图中电阻R4＝
1 500 Ω，滑动变阻器R5调节范围为0～2 000 Ω，电源电动势E＝2 V，内阻为r＝3 Ω，进行欧姆调零后测量电阻Rx的阻值，表盘指针正好指向中间刻度，则电阻Rx的阻值为________ Ω.
答案 (1)电流 0～10 mA (2)电压 0～3 V (3)20 180 (4)2 000
解析 (1)转换开关S接“1”端时，分压电阻R2与电流计串联后，二者再与分流电阻R1并联，所以此时多用电表的功能是测电流．
易知转换开关S接“1”和“2”端时，多用电表的功能都是测电流，且接“1”和“2”时所能测量的最大电流分别为I1＝eq \f(R1＋R2＋RgIg,R1)，I2＝eq \f(R1＋R2＋RgIg,R1＋R2)
(2)转换开关S接“5”端时，分压电阻R6与改装后的电流表串联，所以此时多用电表的功能是测电压．
与改装后的电流表串联的分压电阻阻值越大，电压表量程越大，所以转换开关S接“5”端时对应较小的量程0～3 V.
(3)将I1＝10 mA和I2＝1 mA分别代入(1)中的表达式，可解得R1＝20 Ω，R2＝180 Ω
(4)转换开关S接“4”端时，该倍率下电表的内阻为r＝eq \f(E,I2)＝2 000 Ω
进行欧姆调零后测量电阻Rx的阻值，表盘指针正好指向中间刻度，则Rx＝r＝2 000 Ω.
4．(2023·广东珠海市四校联考)如图甲为某探究小组自制多用电表的电路图，图乙为相应的实物图．其中电流表G量程为1 mA，内阻为18 Ω，R0＝2 Ω.滑动变阻器R1的最大阻值为2 000 Ω，电源电动势E＝1.5 V，内阻不计．
(1)将图乙中未连接的实物图补充完整．
(2)图甲中，当开关S1闭合，单刀双掷开关S2接“1”时，可作为________(选填“电压表”“电流表”或“欧姆表”)使用，量程为________．
(3)图甲中，将开关S2接“2”端时，为欧姆表．若开关S1断开，欧姆调零后R1的阻值为________ Ω.
答案 (1)见解析图 (2)电流表 10 mA (3)1 482
解析 (1)实物图如图所示
(2)题图甲中，当开关S1闭合，单刀双掷开关S2接“1”时，可作为电流表使用，量程为
Im＝Ig＋eq \f(IgRg,R0)＝1 mA＋eq \f(1×18,2) mA＝10 mA
(3)题图甲中，将开关S2接“2”端时，为欧姆表．若开关S1断开，欧姆调零后，根据闭合电路的欧姆定律可得E＝Ig(Rg＋R1)
解得R1的阻值为R1＝eq \f(E,Ig)－Rg＝eq \f(1.5,1×10－3) Ω－18 Ω＝1 482 Ω.
5．(2023·广东深圳市模拟)如图甲是一个简易的多用电表内部简化电路图．
(1)作为欧姆表使用时，选择开关应接________(选填“1”“2”或“3”)，红表笔一定是________(选填“A”或“B”)；
(2)某同学想用伏安法测量电压表0～3 V挡的内阻，他将多用电表按如图乙接入电路．
①实验中多用电表示数为0.08 mA，电压表示数为2.32 V，则电压表内阻RV＝________；
②用该多用电表直接测量电压表的内阻，则开关必须________，滑动变阻器的滑动触头移至最________(选填“左”或“右”)端；
③在②的操作正确的情况下，多用电表的表盘指针所指的位置如图丙所示，说明选择旋钮打在欧姆挡________(选填“×100”“×1 k”或“×10 k”)处．
答案 (1)2 A (2)①29 000 Ω ②断开 右 ③×1 k
解析 (1)由题图甲可知，选择开关接2时电流表与电源相连，此时多用电表是欧姆表；
使用多用电表时电流从红表笔流入多用电表，即红表笔是A；
(2)①根据欧姆定律的变形公式可得R＝eq \f(U,I)＝eq \f(2.32,0.08×10－3) Ω＝29 000 Ω.
②用欧姆表直接测量电压表的内阻时只需要直接将欧姆表连接在电压表的两端，故此时开关断开，滑动变阻器移至阻值最小端，即为右端；
③由表盘指针所指的位置如题图丙所示，欧姆表示数在30左右，根据电压表内阻的估算值29 000 Ω可知，此时欧姆表旋钮打在欧姆挡“×1 k”处．电路图
I与Rx的对应关系
相当于待测电阻Rx＝0，调节R使I＝Ig＝eq \f(E,Rg＋r＋R)，此时指针指在Ig处(RΩ＝Rg＋r＋R)
相当于待测电阻Rx＝∞，此时I＝0，指针不偏转
待测电阻为Rx，I＝eq \f(E,RΩ＋Rx)，指针指到某确定位置，此时Rx＝eq \f(E,I)－RΩ
刻度特点
表头电流满偏Ig处，对应欧姆表零刻度(最右侧)
表头电流I＝0处，对应欧姆表∞刻度(最左侧)
表头电流I与电阻Rx一一对应，但不是线性关系，表盘刻度不均匀
判断目的
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
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