2022届高考物理一轮突破实验十三 用多用电表测量电学中的物理量.docx

1、实验十三 用多用电表测量电学中的物理量【实验过程】(1)实验前准备。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。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。将红、黑表笔分别插入“”“”插孔。(2)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。(3)测量定值电阻。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

2、，使指针指在欧姆表的“0”刻度处。将被测电阻接在两表笔之间，待指针稳定后读数。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。测量完毕，将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡。(4)二极管的单向导电性。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。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。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，电阻较小

3、，反之电阻很大，由此可判断出二极管的正、负极。(5)用多用电表检测电路故障。断路故障的检测方法将多用电表拨到直流电压挡作为电压表使用。a.将电压表与电源并联,若电压表示数不为零,说明电源良好,若电压表示数为零,说明电源损坏。b.在电源完好时,再将电压表与外电路的各部分电路并联。若电压表示数等于电源电动势,则说明该部分电路中有断点将多用电表拨到直流电流挡作为电流表使用,将电流表串联在电路中,若电流表的示数为零,则说明与电流表串联的部分电路断路用欧姆挡检测。各元件与电源断开,然后接到红、黑表笔间,若有阻值(或有电流)说明元件完好,若电阻无穷大(或无电流)说明此元件断路短路故障的检测方法将电压表与电

4、源并联,若电压表示数为零,说明电源被短路;若电压表示数不为零,则外电路的部分电路未被短路或不完全被短路用电流表检测,若串联在电路中的电流表示数不为零,故障应是短路【数据处理】1测电阻时，电阻值等于指针的示数与倍率的乘积。指针示数的读数一般读两位有效数字。2测电压和电流时，如果所读表盘的最小刻度为 1、0.1、0.01 等，读数时应读到最小刻度的下一位；若表盘的最小刻度为 0.2、0.02、0.5、0.05 等，读数时只读到与最小刻度位数相同即可。【误差分析】1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，要及时更换新电池。(2)测电流、电压时，由于电表内阻的影响，测得的电流、电

5、压值均小于真实值。2偶然误差：(1)欧姆表的表盘刻度不均匀，估读时易带来误差，要注意其左密右疏的特点。(2)读数时易形成偶然误差，要垂直表盘正对指针读数。(3)由于欧姆表刻度的非线性，表头指针偏转过大或过小都会使误差增大，因此要选用恰当挡位，使指针指中值附近。【注意事项】多用电表使用的“八大注意”(1)使用前要机械调零。(2)两表笔在使用时，电流总是“红进”“黑出”。(3)选择开关的功能区域，要分清是测电压、电流还是电阻，还要分清是交流还是直流。(4)电压、电流挡为量程范围挡，欧姆挡为倍率挡。(5)刻度线有三条：上为电阻专用，中间为电流、电压直流、交流共用，下为电压交流 2.5 V 专用。(6

6、)测电阻时：待测电阻与电路、电源一定要断开。两手一定不要同时接触两表笔金属杆。指针指中值附近较准，否则换挡。每换一挡必须重新欧姆调零。读出示数要乘以倍率才为电阻阻值。(7)测电学黑箱时，一定要先用大量程电压挡判断其内部有无电源，无电源方可用欧姆挡。(8)使用完毕，选择开关要置于 OFF 挡或交流电压最高挡，长期不用应取出电池。【实验创新】用多用电表能测量电压、电流、电阻，本实验的创新有三个视角。视角一：不变装置变目的(检测电路故障)视角二：不变装置变目的(探测黑箱)视角三：不变目的变装置(电流表改装成欧姆表)教材原型实验【典例 1】某探究小组进行“练习使用多用电表”的实验，请帮他们完成下列几个

7、问题。(1)如图甲是多用电表的刻度盘，当选用量程为 050 mA 的电流挡测量电流时，表针指示图示刻度，则所测电流为_mA；当选用量程为 0250 V 的电压挡测电压时，其示数为_V。(2)图乙是图甲中多用电表的简化电路图，当转换开关 S 旋转到位置 3 时，可用来测量_；转换开关接 2 时，多用电表为一个倍率为“10”的欧姆表，若图甲中 E 为该量程对应表盘刻度的中间位置，刻度值为 15，则欧姆表内阻为_；若表头 A 的满偏电流为 50 mA，则图乙中电源的电动势为_V。(3)将红、黑表笔分别插入正、负表笔插孔，将一个二极管的两极分别记作 a 和 b，红表笔接 a 端、黑表笔接 b 端时，表

8、针几乎不转；红表笔接 b 端、黑表笔接 a 端时，表针偏转角很大。则该二极管的正极是_(选填“a”或“b”)端。创新型实验类型一 不变装置变目的(检测电路故障)【典例 2】某同学通过实验制作一个简易的温控装置，实验原理电路图如图甲所示，继电器与热敏电阻 Rt、滑动变阻器 R 串联接在电源 E 两端，当继电器的电流超过 15 mA 时，衔铁被吸合，加热器停止加热，实现温控。继电器的电阻约20，热敏电阻的阻值 Rt 与温度 t 的关系如表所示。t/30.040.050.060.070.080.0Rt/199.5145.4108.181.862.949.1(1)提供的实验器材有：电源 E1(3 V，

9、内阻不计)、电源 E2(6 V，内阻不计)、滑动变阻器 R1(0200)、滑动变阻器 R2(0500)、热敏电阻 Rt、继电器、电阻箱(0999.9)、开关 S、导线若干。为使该装置实现对 3080 之间任一温度的控制，电源 E 应选用_(选填“E1”或“E2”)，滑动变阻器 R 应选用_(选填“R1”或“R2”)。(2)实验发现电路不工作。某同学为排查电路故障，用多用电表测量各接点间的电压，则应将如图乙所示的选择开关旋至_(选填“A”“B”“C”或“D”)。(3)合上开关 S，用调节好的多用电表进行排查。在图甲中，若只有 b、c 间断路，则应发现表笔接入 a、b 时指针_(选填“偏转”或“不

10、偏转”)，接入 a、c时指针_(选填“偏转”或“不偏转”)。(4)排除故障后，欲使衔铁在热敏电阻为 50 时被吸合，下列操作步骤的正确顺序是_(填写各步骤前的序号)。将热敏电阻接入电路观察到继电器的衔铁被吸合断开开关，将电阻箱从电路中移除合上开关，调节滑动变阻器的阻值断开开关，用电阻箱替换热敏电阻，将阻值调至 108.1 类型二 不变装置变目的(探测黑箱)【典例 3】(2021潍坊模拟)如图所示，已知黑箱外有 A、B、C三只接线柱，黑箱内有一只定值电阻和一个二极管，它们的两端都直接接在接线柱上。用多用电表依次测三只接线柱间的阻值，结果如表所示。请判定黑箱内的结构。红表笔AABCCB黑表笔BCC

11、BAA阻值/100150502 0002 100100类型三 不变目的变装置(电流表改装成欧姆表)【典例 4】某同学欲将内阻为 98.5、量程为 100 A 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 k 刻度正好对应电流表表盘的 50 A 刻度。可选用的器材还有：定值电阻 R0(阻值 14 k)，滑动变阻器 R1(最大阻值 1 500)，滑动变阻器 R2(最大阻值 500)，电阻箱(099 999.9)，干电池(E1.5 V，r1.5)，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_；滑动变阻

12、器选_(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_k 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_。答案解析教材原型实验【典例 1】某探究小组进行“练习使用多用电表”的实验，请帮他们完成下列几个问题。(1)如图甲是多用电表的刻度盘，当选用量程为 050 mA 的电流

13、挡测量电流时，表针指示图示刻度，则所测电流为_mA；当选用量程为 0250 V 的电压挡测电压时，其示数为_V。(2)图乙是图甲中多用电表的简化电路图，当转换开关 S 旋转到位置 3 时，可用来测量_；转换开关接 2 时，多用电表为一个倍率为“10”的欧姆表，若图甲中 E 为该量程对应表盘刻度的中间位置，刻度值为 15，则欧姆表内阻为_；若表头 A 的满偏电流为 50 mA，则图乙中电源的电动势为_V。(3)将红、黑表笔分别插入正、负表笔插孔，将一个二极管的两极分别记作 a 和 b，红表笔接 a 端、黑表笔接 b 端时，表针几乎不转；红表笔接 b 端、黑表笔接 a 端时，表针偏转角很大。则该二

14、极管的正极是_(选填“a”或“b”)端。【解析】(1)当选用量程为 050 mA 的电流挡测量电流时，其分度值为 1 mA，示数为 31.0 mA；当选用量程为 0250 V 的电压挡时，其分度值为 5 V，示数为 155 V。(2)当转换开关 S 旋到位置 3 时，相当于给电流表加了一个分压电阻，可用来测量电压；转换开关接 2 时，由图甲所示，指针指在 E 处时，E 处对应电阻为中值电阻，则欧姆表内阻为 Rg150，由于表头 A 满偏电流为 Ig50 mA，指针指E 时，表头电流为 I25 mA，由 IERRg，则电源电动势 EI(RRg)0.025300 V7.5 V。(3)二极管的正向电

15、阻很小，反向电阻无穷大，红表笔接 b 端、黑表笔接 a 端时，电流从 a 端流入 b 端流出，指针偏转角很大说明电阻很小，故正极是 a 端。答案：(1)31.0 155(2)电压 150 7.5(3)a创新型实验类型一 不变装置变目的(检测电路故障)【典例 2】某同学通过实验制作一个简易的温控装置，实验原理电路图如图甲所示，继电器与热敏电阻 Rt、滑动变阻器 R 串联接在电源 E 两端，当继电器的电流超过 15 mA 时，衔铁被吸合，加热器停止加热，实现温控。继电器的电阻约20，热敏电阻的阻值 Rt 与温度 t 的关系如表所示。t/30.040.050.060.070.080.0Rt/199.

16、5145.4108.181.862.949.1(1)提供的实验器材有：电源 E1(3 V，内阻不计)、电源 E2(6 V，内阻不计)、滑动变阻器 R1(0200)、滑动变阻器 R2(0500)、热敏电阻 Rt、继电器、电阻箱(0999.9)、开关 S、导线若干。为使该装置实现对 3080 之间任一温度的控制，电源 E 应选用_(选填“E1”或“E2”)，滑动变阻器 R 应选用_(选填“R1”或“R2”)。(2)实验发现电路不工作。某同学为排查电路故障，用多用电表测量各接点间的电压，则应将如图乙所示的选择开关旋至_(选填“A”“B”“C”或“D”)。(3)合上开关 S，用调节好的多用电表进行排查

17、。在图甲中，若只有 b、c 间断路，则应发现表笔接入 a、b 时指针_(选填“偏转”或“不偏转”)，接入 a、c时指针_(选填“偏转”或“不偏转”)。(4)排除故障后，欲使衔铁在热敏电阻为 50 时被吸合，下列操作步骤的正确顺序是_(填写各步骤前的序号)。将热敏电阻接入电路观察到继电器的衔铁被吸合断开开关，将电阻箱从电路中移除合上开关，调节滑动变阻器的阻值断开开关，用电阻箱替换热敏电阻，将阻值调至 108.1【解析】(1)为保持继电器的灵敏度，即电路中的电流易超过 15 mA，应选电动势大的电源 E2；当温度为 80 时，滑动变阻器接入电路的最小电阻为 RE2IRt350.9，故滑动变阻器应选

18、 R2。(2)因电路中有电源，排查电路故障应选用多用电表的直流电压挡，故选 C。(3)只有 b、c 间断路，表笔接入 a、b 间时，电表与电源之间不能形成闭合电路，则电表指针不偏转，表笔接入 a、c 间时，能形成闭合电路，电表指针发生偏转。(4)欲使衔铁在 50 被吸合，由表中数据可知，此时热敏电阻的阻值为 108.1，操作步骤应是先断开开关，用电阻箱替换热敏电阻，将阻值调至 108.1，闭合开关，调节滑动变阻器的阻值，观察到继电器的衔铁被吸合，然后断开开关，将电阻箱从电路中移除，再将热敏电阻接入电路原位置，故步骤顺序应为。答案：(1)E2 R2(2)C(3)不偏转 偏转(4)【创新解读】(1

19、)本实验利用多用电表检查电路故障，同时考查热敏电阻的特性。(2)电路中有电源，选用多用电表的直流电压挡进行排查。类型二 不变装置变目的(探测黑箱)【典例 3】(2021潍坊模拟)如图所示，已知黑箱外有 A、B、C 三只接线柱，黑箱内有一只定值电阻和一个二极管，它们的两端都直接接在接线柱上。用多用电表依次测三只接线柱间的阻值，结果如表所示。请判定黑箱内的结构。红表笔AABCCB黑表笔BCCBAA阻值/100150502 0002 100100【解析】先由二极管的反向截止的性质分析，由表可知，接 BC 和 CB 时测量结果不同，故在 BC 间一定有二极管存在；同理可知在 AC 间也有二极管存在，并

20、且 AC 间的正向电阻大于 BC 之间的正向电阻，说明 AC 间包含电阻；而接 AB和 BA 时电阻不变，故说明 AB 间只有电阻，BC 间接二极管。所以黑箱内的结构为：答案：见解析【创新解读】(1)通过探讨黑箱问题考查考生对多用电表的理解和应用。(2)考查了二极管的单向导电性。类型三 不变目的变装置(电流表改装成欧姆表)【典例 4】某同学欲将内阻为 98.5、量程为 100 A 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 k 刻度正好对应电流表表盘的 50 A 刻度。可选用的器材还有：定值电阻 R0(阻值 14 k)，滑动变阻器 R1(最大阻值 1 500)，滑动变阻器

21、R2(最大阻值 500)，电阻箱(099 999.9)，干电池(E1.5 V，r1.5)，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_；滑动变阻器选_(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_k 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

22、度时，电阻箱旋钮位置如图(c)所示，则电阻箱接入的阻值为_。【解析】(1)将电源与电流表、定值电阻 R0 以及滑动变阻器 R 串联起来即可将电流表改装为欧姆表；将红、黑表笔短接时，滑动变阻器接入电路的电阻应该满足使电流表恰好达到满偏电流，由闭合电路欧姆定律，有 IgERgR0rR，则REIg(RgR0r)900，故滑动变阻器应选择 R1。(2)当电路中的电流为 25 A 时，电路中的总电阻 R 总EI1 60 k，则接入电路的阻值即 a 处的电阻刻度 RR 总(RgR0rR)45 k，同理可得 b 处的电阻刻度 REI2(RgR0rR)5 k。(3)红、黑表笔短接的目的是进行欧姆调零，即使欧姆表指针指向 0 k 处；图(c)中10 k 的旋钮指向 3，1 k 的旋钮指向 5，其余旋钮都指向 0 处，故读数为 35 000.0。答案：(1)如图所示 900 R1(2)45 5(3)0 35 000.0【创新解读】(1)本实验将定值电阻和小量程电流表改装成欧姆表并进行刻度和校准，全面考查考生对多用电表的理解。(2)考查电流表的刻度均匀如何变为欧姆表的刻度不均匀。