2024高考物理一輪復習第八章恒定電流實驗10練習使用多用電表學案新人教版

PAGE8-試驗10練習運用多用電表eq\a\vs4\al(一、電流表與電壓表的改裝)1.改裝方案項目改裝為電壓表改裝為大量程的電流表原理串聯(lián)電阻分壓并聯(lián)電阻分流改裝原理圖分壓電阻或分流電阻U＝Ig（Rg＋R），故R＝eq\f(U,Ig)－RgIgRg＝（I－Ig）R，故R＝eq\f(IgRg,I－Ig)改裝后電表內(nèi)阻RV＝Rg＋R>RgRA＝eq\f(RRg,R＋Rg)<Rg2.校正（1）電壓表的校正電路如圖1所示，電流表的校正電路如圖2所示.圖1圖2（2）校正的過程是：先將滑動變阻器的滑動觸頭移到最左端，然后閉合開關(guān)，移動滑動觸頭，使改裝后的電壓表（電流表）示數(shù)從零漸漸增大到量程值，每移動一次登記改裝的電壓表（電流表）和標準電壓表（標準電流表）的示數(shù)，并計算滿刻度時的百分誤差，然后加以校正.eq\a\vs4\al(二、歐姆表原理（多用電表測電阻原理）)如圖所示，歐姆表由電流表G、電池、調(diào)零電阻R和紅、黑表筆組成.圖甲圖乙圖丙eq\a\vs4\al(三、試驗操作)1.試驗目的（1）了解多用電表的構(gòu)造和原理，駕馭多用電表的運用方法.（2）會運用多用電表測電壓、電流及電阻.（3）會用多用電表探究黑箱中的電學元件.2.試驗原理依據(jù)閉合電路歐姆定律.（1）當紅、黑表筆短接時，Ig＝eq\f(E,Rg＋R＋r).（2）當被測電阻Rx接在紅、黑表筆兩端時，I＝eq\f(E,Rg＋R＋r＋Rx).（3）當I中＝eq\f(1,2)Ig時，中值電阻R中＝Rg＋R＋r，此時電阻等于多用電表的內(nèi)阻.3.試驗器材多用電表、電學黑箱、直流電源、開關(guān)、導線若干、小燈泡、二極管、定值電阻（大、中、?。┤齻€.4.試驗步驟（1）測量定值電阻.①機械調(diào)零：調(diào)整定位螺絲，使指針指向左端的零位置.②依據(jù)被測電阻的估計阻值，選擇合適的擋位，把兩表筆短接，進行歐姆調(diào)零.③將被測電阻接在兩表筆之間，待指針穩(wěn)定后讀數(shù).④變更選擇開關(guān)擋位時，需重新進行歐姆調(diào)零.⑤測量完畢，將選擇開關(guān)置于交變電壓最高擋或“OFF”擋.（2）測量小燈泡的電壓和電流.（3）測量二極管的正、反向電阻.（4）探究黑箱內(nèi)的電學元件.5.數(shù)據(jù)處理（1）測電阻時，電阻值等于指針的示數(shù)與倍率的乘積.（2）測電流和電壓時，假如表盤的最小刻度為1、0.1、0.01等，讀數(shù)時應讀到最小刻度的下一位.若表盤的最小刻度為0.2、0.02、0.5、0.05等，讀數(shù)時只讀到與最小刻度位數(shù)相同即可.6.留意事項（1）多用電表運用留意事項.①運用前要機械調(diào)零.②兩表筆在運用時，電流總是“紅入”“黑出”.③指針指中值旁邊較準，否則換擋.④每換一擋必需重新歐姆調(diào)零.⑤讀出示數(shù)要乘以倍率.⑥運用完畢，選擇開關(guān)置于“OFF”擋或交變電壓最高擋，長期不用應取出電池.（2）電路故障檢測留意事項.將多用電表撥到直流電壓擋作為電壓表運用.在電源完好時，將電壓表與外電路的各部分電路并聯(lián).若電壓表示數(shù)等于電源電動勢，則說明該部分電路中有斷點.7.誤差分析（1）偶然誤差.①估讀時易帶來誤差.②表頭指針偏轉(zhuǎn)過大或過小都會使誤差增大.（2）系統(tǒng)誤差.①電池用舊后，電動勢會減小，內(nèi)阻會變大，致使電阻測量值偏大，要剛好更換電池.②測電流、電壓時，由于電表內(nèi)阻的影響，測得的電流、電壓值均小于真實值.考點一常規(guī)試驗eq\a\vs4\al(典例)某探究小組進行“練習運用多用電表”的試驗，請幫他們完成下列幾個問題.（1）如圖甲是多用電表的刻度盤，當選用量程為0～50mA的電流擋測量電流時，表針指示圖示刻度，則所測電流為mA；當選用量程為0～250V的電壓擋測電壓時，其示數(shù)為V.圖甲圖乙（2）圖乙是圖甲中多用電表的簡化電路圖，當轉(zhuǎn)換開關(guān)S旋轉(zhuǎn)到位置3時，可用來測量；轉(zhuǎn)換開關(guān)接2時，多用電表為一個倍率為“×10”的歐姆表，若圖甲中E為該量程對應表盤刻度的中間位置，刻度值為15，則歐姆表內(nèi)阻為Ω；若表頭A的滿偏電流為50mA，則圖乙中電源的電動勢為V.（3）將紅、黑表筆分別插入正、負表筆插孔，將一個二極管的兩極分別記作a和b，紅表筆接a端、黑表筆接b端時，表針幾乎不轉(zhuǎn)；紅表筆接b端、黑表筆接a端時，表針偏轉(zhuǎn)角很大.則該二極管的正極是（選填“a”或“b”）端.解析：（1）當選用量程為0～50mA的電流擋測量電流時，其分度值為1mA，示數(shù)為31.0mA；當選用量程為0～250V的電壓擋時，其分度值為5V，其示數(shù)為155V.（2）當轉(zhuǎn)換開關(guān)S旋到位置3時，相當于給電流表加了一個分壓電阻，可用來測量電壓；轉(zhuǎn)換開關(guān)接2時，由圖甲所示，指針指在E處時，E處對應電阻為中值電阻，則歐姆表內(nèi)阻為Rg＝150Ω，由于表頭A滿偏電流為Ig＝50mA，指針指E時，表頭電流為I＝25mA，由I＝eq\f(E,R＋Rg)，則電源電動勢E＝I（R＋Rg）＝0.025×300V＝7.5V.（3）二極管的正向電阻很小，反向電阻無窮大，紅表筆接b端、黑表筆接a端時，電流從a端流入b端流出，指針偏轉(zhuǎn)角很大說明電阻很小，故正極是a端.答案：（1）31.0155（2）電壓1507.5（3）a關(guān)于中值電阻和表盤刻度1.當紅、黑表筆短接并調(diào)整調(diào)零電阻R使指針滿偏時有Ig＝eq\f(E,r＋Rg＋R)＝eq\f(E,R中)，當表筆間接入待測電阻Rx時，有Ix＝eq\f(E,R中＋Rx)，得Ix＝eq\f(R中,Rx＋R中)Ig，當Rx＝R中時，Ix＝eq\f(Ig,2)，指針指在表盤刻度中心位置，故稱R中為歐姆表的中值電阻，也是歐姆表的內(nèi)阻.2.由Ix＝eq\f(R中,Rx＋R中)Ig，知電流和電阻為非線性關(guān)系，其對應的電阻刻度是不勻稱的，電阻的零刻度在電流最大刻度處.考點二創(chuàng)新試驗eq\a\vs4\al(典例)（2024·全國卷Ⅲ）圖甲為某同學組裝完成的簡易多用電表的電路圖.圖中E是電池；R1、R2、R3、R4和R5是固定電阻，R6是可變電阻；表頭eq\a\vs4\al(○)eq\a\vs4\al(G)的滿偏電流為250μA，內(nèi)阻為480Ω.虛線方框內(nèi)為換擋開關(guān)，A端和B端分別與兩表筆相連.該多用電表有5個擋位，5個擋位為：直流電壓1V擋和5V擋，直流電流1mA擋和2.5mA擋，歐姆×100Ω擋.圖甲圖乙（1）圖甲中的A端與（選填“紅”或“黑”）色表筆相連接.（2）關(guān)于R6的運用，下列說法正確的是（填正確答案標號）.A.在運用多用電表之前，調(diào)整R6使電表指針指在表盤左端電流“0”位置B.運用歐姆擋時，先將兩表筆短接，調(diào)整R6使電表指針指在表盤右端電阻“0”位置C.運用電流擋時，調(diào)整R6使電表指針盡可能指在表盤右端電流最大位置（3）依據(jù)題給條件可得R1＋R2＝Ω，R4＝Ω.（4）某次測量時該多用電表指針位置如圖乙所示.若此時B端是與“1”連接的，則多用電表讀數(shù)為；若此時B端是與“3”連接的，則讀數(shù)為；若此時B端是與“5”連接的，則讀數(shù)為（結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）.解析：（1）當B端與“3”連接時，內(nèi)部電源與外部電路形成閉合回路，電流從A端流出，故A端與黑色表筆相連接.（2）在運用多用電表之前，調(diào)整表頭螺絲使電表指針指在表盤左端電流“0”位置，選項A錯誤；運用歐姆擋時，先將兩表筆短接，調(diào)整R6使電表指針指在表盤右端電阻“0”位置，選項B正確；運用電流擋時，電阻R6不在閉合電路中，調(diào)整無效，選項C錯誤.（3）依據(jù)題給條件可知：當B端與“2”連接時，表頭與R1、R2組成的串聯(lián)電路并聯(lián)，此時為量程1mA的電流擋，由并聯(lián)電路兩支路電流與電阻成反比知，eq\f(Rg,R1＋R2)＝eq\f(1－0.25,0.25)＝eq\f(3,1)，解得R1＋R2＝160Ω.當B端與“4”連接時，表頭與R1、R2組成的串聯(lián)電路并聯(lián)后再與R4串聯(lián)，此時為量程1V的電壓擋，表頭與R1、R2組成的串聯(lián)電路并聯(lián)總電阻為120Ω，兩端電壓為0.12V，由串聯(lián)電路中電壓與電阻成正比知：R4兩端電壓為0.88V，則R4電阻為880Ω.（4）若此時B端是與“1”連接的，多用電表作為直流電流表運用，量程2.5mA，讀數(shù)為1.47mA.若此時B端是與“3”連接的，多用電表作為歐姆表運用，讀數(shù)為11×100Ω＝1.10kΩ.若此時B端是與“5”連接的，多用電表作為直流電壓表運用，量程為5V，讀數(shù)為2.95V.答案：（1）黑（2）B（3）160880（4）1.47mA11.0×102kΩ2.95V創(chuàng)新角度分析考查方式的改進側(cè)重于多用電表原理的考查，即表筆與電源極性，換擋開關(guān)與測量項目及讀取.1.試驗方案的改進：利用多用電表檢查電路故障，同時考查溫控電路的工作原理.2.數(shù)據(jù)處理方式的創(chuàng)新：推斷溫控電路中限制的溫度范圍.1.如圖甲所示為某多用電表內(nèi)部簡化電路圖.圖甲圖乙某同學想通過多用表的歐姆擋測量量程為3V的電壓表內(nèi)阻（如圖乙）.（1）主要步驟如下：①把選擇開關(guān)撥到“×100”的歐姆擋上；②把兩表筆相接觸，旋轉(zhuǎn)歐姆調(diào)零旋鈕，使指針指在電阻零刻度處；③把紅、黑表筆與待測電壓表的接線柱相接，發(fā)覺這時指針偏轉(zhuǎn)角度很??；④換用（選填“×10”或“×1k”）歐姆擋重新調(diào)零后測量，發(fā)覺這時指針偏轉(zhuǎn)適中，登記電阻數(shù)值；⑤把選擇開關(guān)調(diào)至空擋或交變電壓最高擋后拔下表筆，把多用電表放回桌上原處，試驗完畢.（2）試驗中表盤示數(shù)如圖丙所示，則歐姆表的讀數(shù)為Ω，這時電壓表讀數(shù)為V.圖丙（3）歐姆表內(nèi)部電源電動勢為V（保留兩位有效數(shù)字）.解析：④歐姆表在測量電阻時指針偏轉(zhuǎn)很小，說明被測電阻大，擋位應提升一級，即換×1k擋測量.（2）歐姆表的讀數(shù)為RV＝40.0×1000Ω＝4.0×104Ω；電壓表讀數(shù)為U＝2.20V.（3）依據(jù)①采納的擋位可知中值電阻即歐姆表內(nèi)阻為rg＝1.5×104Ω，依據(jù)閉合回路歐姆定律可得U＝eq\f(RV,RV＋rg)E，代入數(shù)據(jù)解得E＝3.0V.答案：（1）×1k（2）4.0×1042.20（3）3.02.某學生試驗小組利用圖a所示電路，測量多用電表內(nèi)電池的電動勢和電阻“×1k”擋內(nèi)部電路的總電阻.運用的器材有：多用電表；電壓表：量程0～5V，內(nèi)阻十幾千歐；滑動變阻器：最大阻值5kΩ；導線若干.圖a回答下列問題：（1）將多用電表擋位調(diào)到電阻“×1k”擋，再將紅表筆和黑表筆，進行歐姆調(diào)零.（2）將圖a中多用電表的紅表筆和（選填“1”或“2”）端相連，黑表筆連接另一端.（3）將滑動變阻器的滑片調(diào)到適當位置，使多用電表的示數(shù)如圖b所示，這時電壓表的示數(shù)如圖c所示.多用電表和電壓表的讀數(shù)分別為kΩ和V.圖b圖c（4）調(diào)整滑動變阻器的滑片，使其接入電路的阻值為零.此時多用電表和電壓表的讀數(shù)分別為12.0kΩ和4.00V.從測量數(shù)據(jù)可知，電壓表的內(nèi)阻為kΩ.圖d（5）多用電表電阻擋內(nèi)部電路可等效為由一個無內(nèi)阻的電池、一個志向電流表和一個電阻串聯(lián)而成的電路，如圖d所示.依據(jù)前面的試驗數(shù)據(jù)計算可得，此多用電表內(nèi)電池的電動勢為V，電阻“×1k”擋內(nèi)部電路的總電阻為kΩ.解析：（1）運用多用電表歐姆擋時，首先應將兩表筆短接，進行歐姆調(diào)零.（2）無論多用電表測哪類物理量，電流必從紅表筆流入，黑表筆流出，歐姆擋中黑表筆接內(nèi)部電源正極，紅表筆接負極，因此紅表筆應接“1”.（3）從圖b可以看出指針指向歐姆擋15.0位置，電阻擋為“×1k”，故讀數(shù)為15.0kΩ；由于電壓表量程為5V，指針所指位置為3