实验11 练习使用多用电表（解析版）-高中物理.docx

1、更多资源关注微信公众号：学起而飞 实验十一实验十一练习使用多用电表（解析版）练习使用多用电表（解析版） 1.欧姆表实验原理 欧姆表的外部构造如图甲所示,内部结构如图乙所示。是内阻为 Rg、满偏电流为 Ig的电流表(表头),R 是可变电阻,也叫调零电阻,电池的电动势是 E,内阻是 r。欧姆表的原理是闭合电路欧姆定律。 甲乙 红、 黑表笔接触时,相当于被测电阻 Rx=0,如图丙所示,调节 R 使电流表达到满偏,此时满足关系 Ig= ? ?+?g+?, 这一过程叫欧姆调零,所以电流满刻度处是电阻挡的零点。 红、黑表笔不接触时,相当于被测电阻 Rx=,如图丁所示,此时电流为零,所以电流的零刻度位置是电

2、阻挡 的。 红、黑表笔接触电阻 Rx时,如图戊所示,通过电流表的电流 Ix= ? ?+?g+?+?,所以电流的 Ix处对应电阻挡的 Rx 值。 注意:Rx=R+Rg+r 时 Ix= ?g 2,指针半偏,所以欧姆表的内阻等于中值电阻。 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。 3.实验步骤 (1)在用多用电表的欧姆挡进行测量的过程中,需要先进行欧姆调零再进行测量,具体的过程用流程图可 表示为: 更多资源关注微信公众号：学起而飞 (2)探索黑箱内的电学元件 探究项 目 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

3、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“”,且指针摆动越来越慢 电感线 圈 欧姆挡示数由“”逐渐减小到某一较小固定示数 (3)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。 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。 4.注意事项 (1)红进黑出:表内电源正极接黑表笔,负极接红表笔。无论用多用电表测电压、电流还是电阻(结合内部 结构图看),电流都要经红表笔(正插孔)流入多用电表,从黑表笔流出。可以简记为“

4、红进黑出”。 (2)区分两个“零点”:机械零点是表盘刻度左侧的“0”位置,调整的是定位螺丝;欧姆零点是刻度盘右侧的“0” 更多资源关注微信公众号：学起而飞 位置,调整的是欧姆调零旋钮。 (3)测电压时,多用电表应与被测元件并联;测电流时,多用电表应与被测元件串联。 (4)勿忘欧姆调零:测电阻时,要选择合适的挡位,使指针分布在“中值”附近。每变换一次挡位,都要重新进 行欧姆调零。 (5)使用多用电表时,手不能接触测试笔的金属杆。 (6)测量电阻时,待测电阻要与其他元件及电源断开,否则不但影响测量结果,甚至可能损坏电表。 (7)多用电表使用完毕,应将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡。如果长

5、期不用欧姆表,应把表内电 池取出。 【典例 1】在“练习使用多用电表”的实验中,某同学用多用电表的欧姆挡测量阻值为十几千欧的电阻 Rx。 (1)该同学列出了以下可能的操作步骤,其中 S 为选择开关,P 为欧姆挡调零旋钮,把你认为正确步骤前的字母 按合理的顺序填写在下面的横线上:。 A.将两表笔短接,调节 P 使表针指向欧姆零点,断开两表笔 B.将两表笔分别连接到被测电阻的两端,读出 Rx的阻值后,断开两表笔 C.旋转 S 至1k 位置 D.旋转 S 至100 位置 E.旋转 S 至 OFF 位置,并拔出两表笔 (2)该同学按正确的步骤测量 Rx,表针位置如图所示,被测电阻 Rx的阻值约为。 【

6、答案】(1)CABE(2)1.4104 【针对训练 1】使用多用电表测量电阻时,多用电表内部的电路可以等效为一个直流电源(一般为电池)、一个 电阻和一表头串联,两个表笔分别位于此串联电路的两端。现需要测量多用电表内电池的电动势,给定的器材 有:待测多用电表,量程为 60 mA 的电流表,电阻箱,导线若干。实验时,将多用电表调至1 挡,调好零点,电阻 箱置于适当数值。完成下列填空: (1)仪器连线如图甲所示(a 和 b 是多用电表的两个表笔)。 若两电表均正常工作,则表笔 a 为(选填“红” 更多资源关注微信公众号：学起而飞 或“黑”)色。 (2)若适当调节电阻箱后,图甲中多用电表、电流表与电阻

7、箱的示数分别如图乙中(a)(b)(c)所示,则多用电表的 读数为,电流表的读数为mA,电阻箱的读数为。 (3)欧姆表刻度上中间刻度值为 15,计算得到多用电表内电池的电动势为V(结果保留 3 位有效数 字)。 (4)若将两表笔短接,流过多用电表的电流为mA(结果保留 3 位有效数字)。 【解析】 (1)根据多用电表“红进黑出”的一般原则有,电流从红表笔进入多用电表,从黑表笔流出多用电表, 由于设计电路图中 a 表笔接在电流表的正极,故电流经过多用电表从 a 表笔流出,即 a 表笔为多用电表的黑表 笔。 (2)欧姆表读数为 R=14 ;电流表读数为 I=53.0 mA;电阻箱读数为 41 +60

8、.1 =4.6 。 (3)欧姆表的内阻 r=R中=15 ,由欧姆定律得 E=I(R+r)1.54 V。 (4)两表笔短接,则 I0=? ?102 mA。 【答案】(1)黑(2)1453.04.6(3)1.54(4)102 附：电表的改装 小量程的电流表(表头)由于构造特点,其满偏电流(Ig)、 满偏电压(Ug)都很小,无法直接测量较大的电流、 电压,为此必须进行电表改装,扩大量程,常用的电流表、电压表、欧姆表及多用电表等都是用电流表改装而 成的。 1.电流表改装成大量程电流表 实验 原理 电流表改装成大量程电流表需要并联一个阻值较小的电阻,如图所示,如果电流表内阻为 Rg、满偏电 流为 Ig,

9、根据欧姆定律和并联电路特点,改装后的电流表量程 I=Ig+ I?R? R 。 显然,并联电阻 R 越小,量程越大 更多资源关注微信公众号：学起而飞 方法 突破 (1)分流电阻的计算:根据并联电路的特点,有 IgRg=(I-Ig)R,解得 R= I?R? I-I? (2)改装后电流表的内阻 RA= RR? R+R?,但表头内阻 Rg、表头的满偏电流 Ig没有变,只是改装后,并联的电阻 R 起到分流的作用,扩大了量程,表盘刻度相应扩大 2.电流表改装成电压表 实验 原理 当表头显示某一电流值 I 时,其两端电压 U=IRg,即内阻已知的电流表可作为电压表使用,但由于表头满 偏电流 Ig、内阻 Rg

10、都较小,则满偏电压 Ug(Ug=IgRg)也较小。如果电流表串联一个阻值较大的电阻 R, 如图所示,那么 A、B 间的电压 U=I(R+Rg)也较大,即改装后的电压表量程 U=Ig(R+Rg)。显然,串联电阻 R 越大,量程越大 方法 突破 (1)分压电阻的计算:由串联电路的特点知 U=Ig(Rg+R),解得 R=U I?-Rg (2)电压表的内阻 RV=Rg+R=nRg,但表头的内阻 Rg、表头的满偏电流 Ig没有变,只是改装后,串联的电阻 起到分压的作用,把表盘换成相应的电压刻度 3.电流表改装成欧姆表 实验 原理 欧姆表是根据闭合电路欧姆定律改装而成的,欧姆表的工作原理如图所示,其中为灵

11、敏电流表(表头), 满偏电流为 Ig,内阻为 Rg,电源电动势为 E,内阻为 r,R 为可变电阻,也叫调零电阻 (1)当红、黑表笔不接触时,电流表示数为零,指针不偏转,相当于被测电阻无穷大 (2)当红、黑表笔短接时,调节 R 使指针满偏,相当于被测电阻为零,此时有 Ig= E R?+R+r (3)当红、黑表笔间接电阻 Rx时,通过电流表的电流 I= E (R?+R+r)+Rx,每一个 Rx 对应一个电流,在刻度盘上 标出与 I 对应的 Rx的值,这样在刻度盘上就可以读出待测电阻的阻值,电流表就改装成了一个欧姆表 方法欧姆表的刻度的标注方法 更多资源关注微信公众号：学起而飞 突破刻度标注方法标注

12、位置 0 红、黑表笔相接,调节调 零电阻使指针满偏,被测 电阻 Rx=0 满偏电流 Ig处 红、黑表笔不接触,电流 表指针不偏转,被测电阻 Rx= 电流为零处 中值电 阻 R中=R内=Rg+R+r刻度盘正中央 Rx 红、黑表笔间接电阻 Rx,I= E (R?+R+r)+Rx ,Rx与 I 一一对应 与 Rx对应的 电流 I 处 注意:由 I= E R内+Rx知,I 与 Rx是非线性关系,故欧姆表的刻度是不均匀的 【典例 2】图甲为某同学改装和校准毫安表的电路图,其中虚线框内是毫安表的改装电路。 甲乙 (1)已知毫安表表头的内阻为 100 ,满偏电流为 1 mA;R1和 R2为阻值固定的电阻。若

13、使用 a 和 b 两个接 线柱,电表量程为 3 mA;若使用 a 和 c 两个接线柱,电表量程为 10 mA。由题给条件和数据,可以求出 R1= ,R2=。 (2)现用一量程为 3 mA、内阻为 150 的标准电流表对改装电表的 3 mA 挡进行校准,校准时需选取的刻 度为 0.5 mA、1.0 mA、1.5 mA、2.0 mA、2.5 mA、3.0 mA。电池的电动势为 1.5 V,内阻忽略不计;定值电阻 R0有两种规格,阻值分别为 300 和 1000 ;滑动变阻器 R 有两种规格,最大阻值分别为 750 和 3000 。则 R0应选用阻值为的电阻,R 应选用最大阻值为的滑动变阻器。 (3

14、)若电阻 R1和 R2中有一个因损坏而阻值变为无穷大,利用图乙的电路可以判断出损坏的电阻。图乙中 的R0为保护电阻,虚线框内未画出的电路为图甲虚线框内的电路。 则图中的d点应和接线柱(选填“b” 更多资源关注微信公众号：学起而飞 或“c”)相连。判断依据是:。 【解析】(1)设使用 a 和 b 两接线柱时,电表量程为 I1,使用 a 和 c 两接线柱时,电表量程为 I2,则 使用 a 和 b 时有 ?g?g ?1+?2+Ig=I1 使用 a 和 c 时有 ?g(?g+?2) ?1 +Ig=I2 得 R1=15 ,R2=35 。 (2)校准时电路中的总电阻的最小值 R小= 1.5 3.010-3

15、 =500 ,总电阻的最大值 R大= 1.5 0.510-3 =3000 ,故 R0 选 300 的电阻,R 选用最大阻值为 3000 的滑动变阻器。 (3)d 接 b 时,R1和 R2串联,不论是 R1还是 R2损坏,电表都有示数且示数相同,故应将 d 接 c。 根据 d 接 c 时 的电路连接情况可知:闭合开关,若电表指针偏转,则损坏的电阻是 R1;若电表指针不动,则损坏的电阻是 R2。 【答案】(1)1535 (2)3003000 (3)c闭合开关时,若电表指针偏转,则损坏的电阻是 R1;若电表指针不动,则损坏的电阻是 R2 【针对训练 2】在把电流表改装成电压表的实验中,把量程 Ig=

16、300 A,内阻约为 100 的电流表改装成 电压表。 (1)采用如图甲所示的电路测电流表的内阻 Rg,可选用器材有: A.电阻箱:最大阻值为 999.9 B.电阻箱:最大阻值为 99999.9 C.滑动变阻器:最大阻值为 200 D.滑动变阻器:最大阻值为 2 k E.电源:电动势约为 2 V,内阻很小 F.电源:电动势约为 6 V,内阻很小 G.开关、导线若干 为提高测量精度,在上述可供选择的器材中,可变电阻 R1应该选择;可变电阻 R2应该选 择;电源 E 应该选择。(选填器材的字母代号) (2)测电流表内阻 Rg的实验步骤如下: 更多资源关注微信公众号：学起而飞 a.连接电路,将可变电

17、阻 R1调到最大; b.断开 S2,闭合 S1,调节可变电阻 R1使电流表满偏; c.闭合 S2,调节可变电阻 R2使电流表半偏,此时可以认为电流表的内阻 Rg=R2。 设电流表内阻 Rg的测量值为 R测,真实值为 R真,则 R测(选填“大于”“小于”或“等于”)R真。 (3)若测得 Rg=105.0 ,现串联一个 9895.0 的电阻将它改装成电压表,用它来测量电压,电流表表盘指针 位置如图乙所示,则此时所测量的电压的值应是V。 【解析】(1)利用半偏法测量电流表的内阻,要保证总电流基本不变,则 R1的阻值远大于 R2的阻值,电动 势选择大一些的,故可变电阻 R1应该选择 B;可变电阻 R2

18、应该选择 A;电源 E 应该选择 F。 (2)由于并联 R2后,总电阻减小,则总电流增大,所以通过 R2的实际电流大于通过电流表的电流,则 R2的 阻值小于电流表的阻值,所以电流表 R测R真。 (3)由图乙知电流表示数 I=230 A,根据欧姆定律得 U=I(Rg+R)=2.30 V。 【答案】(1)BAF(2)小于(3)2.30 【典例 3】灵敏电流计的量程为 500 A,内阻未知,某小组要将该电流计的量程扩大至 5 mA,有下列器 材可选: A.干电池一节 B.电压表(量程为 1.5 V,内阻为几千欧) C.滑动变阻器 R1(0100 ) D.电阻箱 R2(0999.9 ) E.开关、导线

19、若干 (1)甲同学设计了如图甲所示的电路测电流计的内阻,判断是否可行并分析原因:。 (2)乙同学设计了如下实验: 用如图乙所示电路测量电流计和电压表的内阻。 a.将 R1滑片滑到左端,断开 S2,闭合 S1,调节 R1,使电流计满偏,此时电压表的示数为 1.0 V; b.将 R2调至最大,闭合S2,调节R1、 R2,当电压表示数为1.2 V时,电流计的示数为300 A,R2的阻值为18 。 由以上数据可得电压表的内阻 RV=,电流计的内阻 Rg=。 用灵敏电流计和电阻箱改装电流表,请在虚线框内画出改装电路图,此时电阻箱的阻值应调为 更多资源关注微信公众号：学起而飞 。 【解析】(1)甲同学设计

20、的电路图中,电流计与电阻箱串联,不考虑电流计内阻,最小电流 Imin= ? ?2max= 1.5 999.9 A1.510-3A=1500 A,电流计内阻较小,约为几十欧姆或几欧姆,考虑电流计内阻时,电路最小电流也远大于 500 A,电路最小电流超过了电流计量程,则应用图甲所示电路测电流计内阻不可行。 (2)由实验步骤 a 可知:U=IgRV 由实验步骤 b 可知:U=IRV=(I+IR2)RV= ? + ?g ?2 RV 解得 RV=2000 ,Rg=18 。 把灵敏电流计改装成量程为 5 mA 的电流表需要并联分流电阻,并联电阻阻值 R= ?g?g ?-?g=2 ,改装后的电 路图如图丙所

21、示。 丙 【答案】(1)不可行,流过电流计的最小电流超过了其量程 (2)200018电路图如图丙所示2 【针对训练 3】某实验小组利用如图甲所示电路,可测量多用电表内电池的电动势和电阻“1”挡内部电路的 总电阻。使用的器材有:多用电表,电流表,滑动变阻器,导线若干。 回答下列问题: (1)将多用电表挡位调到电阻“1”挡,再将红表笔和黑表笔短接进行欧姆调零。随后按图甲所示把多用电表、 电流表、 滑动变阻器连接起来,如果图甲中接线正确,那么与多用电表的 a 接线柱相接的是(选填“黑” 更多资源关注微信公众号：学起而飞 或“红”)表笔。 (2)调节滑动变阻器的滑片,从图甲所示位置向右滑动的过程中,电

22、流表的示数(选填“增大”“减小”或 “不变”)。 (3)调节滑动变阻器的过程中,某次欧姆表指针位置如图乙所示,示数为,对应电流表的指针位置如 图丙所示,示数为A。经过多次测量,将电流表示数的倒数1 ?和与之对应的欧姆表示数 R 描点作图,得 到如图丁所示的图象,由此可得多用电表内电池的电动势为V,选择“1”挡时内部电路的总电阻为 。(计算结果保留 3 位有效数字) 【解析】(1)红正黑负,电流从红表笔流入电表,从黑表笔流出电表,电流从电流表正接线柱流入,由图甲所 示电路图可知,与多用电表的 a 接线柱相接的是黑表笔。 (2)调节滑动变阻器的滑片,从图甲所示位置向右滑动过程中,滑动变阻器接入电路

23、的阻值减小,电路总电 阻变小,由欧姆定律可知,电路电流增大,电流表的示数增大。 (3)由图乙可知,欧姆表示数为 32.01 =32.0 ;由图丙所示电流表表盘可知,其量程为 0.6 A,分度值为 0.02 A,示数为 0.200 A。电源电动势 E=I(R+R 内),则 1 ?= 1 ?R+ ?内 ? ,则1 ?-R 图象的斜率 k= 1 ?= 10-0 80-(-16)= 5 48,电源电动势 E=9.60 V,由图丁图象可知,当1 ?=0 时,R=-16.0 ,即 1 ?(-16)+ ?内 ? =0,解得 R内=16.0 【答案】(1)黑(2)增大(3)32.00.2009.6016.0

24、【典例 4】 某学习小组在练习使用多用电表的同时,对多用电表进行了探究(以下问题中均使用同一多用电表)。 (1)该学习小组先使用多用电表测量电压,若选择开关处在“10 V”挡位,指针的位置如图甲所示,则测量结果为 V。 (2)学习小组随后便对多用电表进行了探究,将多用电表选择开关旋至某倍率欧姆挡,测未知电阻阻值的电路 如图乙所示,通过查找资料,了解到表头的满偏电流为10 mA,并通过测量作出了电路中电流I与待测电阻阻 更多资源关注微信公众号：学起而飞 值 Rx的关系图象如图丙所示,由此可确定电池的电动势 E=V,该图象的函数关系式为 I=。 综上可判定学习小组使用了多用电表倍率的欧姆挡。 A.1B.10C.100D.1 k 【解析】(1)若用多用电表直流 10 V 挡测量电压,其分度值为 0.2 V,对应读数是 4.60 V。 (2)对题图乙所示的电路由欧姆定律有 I= ? ?g+?+?滑+r,当欧姆调零时,Rx=0。 I= ? ?滑+?g+r=10.0 mA;而指针指向中值电阻时,R 滑+rg+r=Rx=150 ,则 I1= ? 150+150=5.0 mA,故 E=1.5 V;故电 流的表达式为 I= 1.5 150+?;由欧姆表的内阻为 150 ,可知选择的是10 的倍率。 【答案】(1)4.60(2)1.5 1.5 150+? B