高考物理一輪復習 第八章 微專題58 實驗 練習使用多用電表

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實驗 練習使用多用電表 考點及要求：(1)多用電表的原理；(2)多用電表的讀數；(3)多用電表的使用． 1．多用電表在科研和生活中有著廣泛的用途．例如探測黑箱內的電學元件，如圖1甲所示，是黑箱上的三個接線柱，兩個接線柱之間最多只能接一個元件；黑箱內所接的元件不超過兩個，某實驗小組進行了以下操作，步驟是： ①用直流電壓擋測量，A、B、C三點間均無電壓； ②改用歐姆擋測量，A、C間正、反接阻值不變； ③用歐姆擋測量，黑表筆接A，紅表筆接B時測得的阻值較小，反接時測得的阻值較大； ④用歐姆擋測量，黑表筆接C、紅表筆接B時測得阻值比黑表筆接A、紅表筆接B時測得的阻值大． 圖1 (1)上述第①步實驗操作中說明了__________________． (2)多用電表在調至歐姆擋，正式測量電阻前需要進行的實驗操作是________________________________________________________________________． (3)該小組選擇了“100”擋正確操作后，第②步實驗操作測得的示數如圖乙，則阻值為________Ω. (4)請在圖甲中畫出該黑箱內的元件及正確的接法． (5)該實驗小組選擇了多用電表的某個功能擋和電阻箱來測量電源的電動勢和內阻，作出R－圖像如圖丙所示(圖中單位均采用國際單位制中的單位)，則該電源的電動勢E＝________V，內阻r＝________Ω.實驗中測量的電動勢________電源真實的電動勢(選填“大于”、“小于”或“等于”)． 2．有一內阻未知(約20～60 kΩ)、量程(0～10 V)的直流電壓表V. (1)某同學想通過一個多用電表的歐姆擋，直接去測量上述電壓表的內阻，該多用電表刻度盤上讀出電阻刻度中間值為30，歐姆擋的選擇開關撥至倍率________擋．先將紅、黑表筆短接調零后，選用下列________(選填“A”或“B”)圖方式連接． (2)如圖2所示，在實驗中某同學讀出歐姆表的讀數為________，這時電壓表的讀數為________ V．請你推導出歐姆表電池的電動勢為________ V. 圖2 3．如圖3所示，電源的電動勢E＝1.5 V，內阻r＝0.5 Ω，電流表滿偏電流Ig＝10 mA，電流表內阻Rg＝7.5 Ω，A、B為接線柱． 圖3 (1)用一條導線把A、B直接連起來，要使電流表恰好達到滿偏，應把可變電阻R1調為多少？ (2)調至滿偏后保持R1的值不變，如果把任意電阻R接在A、B之間，電流表讀數I與R的值有什么關系？ (3)如果電流表表盤如圖4所示，請把表盤上的電流刻度改為對應的歐姆刻度． 圖4 4．(1)多用電表是實驗室和生產實際中常用的儀器．使用多用電表進行了兩次測量，指針所指的位置分別如圖5中a、b所示．若選擇開關處在“10”的歐姆擋時指針位于a，則被測電阻的阻值是________Ω.若選擇開關處在“直流電壓2.5 V”擋時指針位于b，則被測電壓是________V. 圖5 (2)如圖6甲所示為一黑箱裝置，箱內有電源、電阻等元件，a、b為黑箱的兩個輸出端． ①為了探測黑箱，某同學進行了以下幾步測量： A．用多用電表的電阻擋測量a、b間的電阻； B．用多用電表的電壓擋測量a、b間的輸出電壓； C．用多用電表的電流擋測量a、b間的輸出電流． 你認為以上測量中不妥的有：________(填序號) 圖6 ②含有電源的黑箱相當于一個“等效電源”，a、b是等效電源的兩極．為了測定這個等效電源的電動勢和內阻，該同學設計了如圖乙所示的電路，調節(jié)變阻器的阻值，記錄下電壓表和電流表的示數，并在方格紙上建立了U－I坐標系，根據實驗數據描出了坐標點，如圖丙所示．請你做進一步處理，并由圖求出等效電源的電動勢E＝______V，內阻r＝______Ω. ③由于電壓表和電流表的內阻，會產生系統(tǒng)誤差，則采用此測量電路所測得的電動勢與真實值相比________，測得的內阻與真實值相比________(填“偏大”、“偏小”或“相同”)． 5．某同學做測定電阻絲的電阻率的實驗． (1)實驗中，用螺旋測微器測量一種電阻值很大的電阻絲的直徑，刻度位置如圖7所示，則電阻絲的直徑是________cm. 圖7 (2)用多用電表的歐姆擋粗測這種電阻絲的阻值．已知此電阻絲的阻值約為幾十千歐，下面給出了實驗操作步驟： a．旋轉選擇開關S，使其尖端對準交流500 V擋，并拔出兩表筆 b．將兩表筆短接，調節(jié)歐姆擋調零旋鈕使指針對準刻度盤上歐姆擋的零刻度，而后斷開兩表筆 c．將兩表筆分別連接到被測電阻絲的兩端，測出阻值后，斷開兩表筆 d．旋轉選擇開關S，使其尖端對準歐姆擋的某一擋位 合理的實驗步驟順序是____________(填寫相應的字母)．旋轉選擇開關，其尖端應對準的歐姆擋位是______；根據該擋位和圖8所示指針位置，電阻絲的阻值約為________Ω. 圖8 (3)用電流表和電壓表較精確地測定此電阻絲的阻值，實驗室提供下列可選用的器材： 電壓表V(量程3 V，內阻約50 kΩ) 電流表A1(量程100 μA，內阻約200 Ω) 電流表A2(量程5 mA，內阻約20 Ω) 電流表A3(量程0.6 A，內阻約1 Ω) 滑動變阻器R(最大阻值1 kΩ) 電源E(電源電壓為4 V) 開關S、導線 a．在所提供的電流表中應選用______________(填字母代號)； b．在虛線框中畫出測電阻的實驗電路． (4)分別用L、d、Rx表示電阻絲的長度、直徑和阻值，則電阻率表達式為ρ＝________.  答案解析 1．(1)黑箱內無電源　(2)先短接表筆調零 (3)2 200　(4)如圖所示 (5)1.5　2.5　等于 解析　利用電壓擋測量無電壓說明黑箱內無電源，A、C接線柱間正、反接時阻值不變，說明A、C接線柱間只是電阻，A、B接線柱間正、反接時阻值變化較大，說明其間有二極管，導通方向為A到B.第(5)問中利用代入法寫表達式，即選用電流擋得出R＝E－r，所以與縱軸的截距為r，斜率為E.利用電流表和電阻箱測電源的電動勢和內阻的方法中，考慮電流表內阻RA時的函數式為R＝E－(r＋RA)，可見，電動勢的測量值不存在系統(tǒng)誤差，而內電阻的測量值r測＝r真＋RA>r真． 2．(1)1 k　A　(2)40 kΩ　5.0　8.75 解析　(1)當歐姆表的指針指在中間位置附近時，測量值較為準確，根據讀數為：示數倍率＝讀數，知選擇“1 k”的擋較好；歐姆表的正極插孔與內部電源的負極相連，與電壓表構成一閉合回路，電流從負極流出，進入電壓表的正極，所以選擇A圖正確；(2)歐姆表的讀數為：40 Ω1 k＝40 kΩ；電壓表的讀數為：5.0 V，歐姆表的內阻等于中值電阻為：r＝30 kΩ，根據閉合電路歐姆定律有：E＝Ir＋U＝301 000 V＋5.0 V＝8.75 V. 3．見解析 解析　歐姆表的原理是閉合電路歐姆定律，當A、B用導線連接時，Ig＝，若在A、B間接電阻R時，I＝，電流表示數I與接入的電阻R一一對應． (1)由閉合電路歐姆定律得：Ig＝ 整理可得： R1＝－Rg－r ＝(－7.5－0.5) Ω＝142 Ω (2)把任意電阻R接到A、B之間，設電流表讀數為I，則I＝ 解得：R＝－(Rg＋r＋R1)＝－150 Ω (3)由任意電阻R的表達式可得： 當I＝0 mA時，R＝∞ 當I＝2 mA時，R＝600 Ω 當I＝4 mA時，R＝225 Ω 當I＝6 mA時，R＝100 Ω 當I＝8 mA時，R＝37.5 Ω 當I＝10 mA時，R＝0 Ω 4．(1)500　2.00　(2)①AC?、?.47(0.02)　0.81(0.02)?、燮　∑? 解析　(1)指針在位置a處歐姆擋的表盤讀數為50，因倍率為“10”，故測量結果為500 Ω.當選擇開關處在“直流電壓2.5 V”擋時應從表盤上第二條刻線上讀數，分度值為0.05 V，按“五分之一”估讀法可知應讀到0.01 V，故指針位于b時可讀得結果為2.00 V. (2)①因電阻擋不能測量在電路中的電阻，特別是電路中有電源時，測量不準確，還有可能燒毀電表，故A不妥．由于電流表的內阻很小，直接將電流表接在a、b上時極有可能使電源短路，故C不妥．②通過描下的點連線，使盡量多的點在線上，不在線上的點均勻分布在線兩側，則圖線在縱軸上的截距等于電源電動勢的大小，約為1.47 V，斜率的絕對值等于電源內阻．③這是電流表外接法，實際測得的電動勢是將電壓表等效為電源的一部分時的開路電壓，由于電壓表的作用，通過電源的電流不為零，故其內電壓不為零，路端電壓必小于電源電動勢，即電動勢的測量值偏??；同理，內阻的測量值是電壓表與電源并聯后的總電阻，測量值也偏?。? 5．(1)0.064 2　(2)dbca　1 k　3.2104 (3)A1　見解析圖　(4) 解析　(1)螺旋測微器固定部分讀數為0.5 mm，可動部分的讀數為14.20.01 mm＝0.142 mm，因而電阻絲的直徑為0.642 mm＝0.064 2cm. (2)首先選擇合適的歐姆擋位，然后歐姆調零，再進行電阻測量，最后把選擇開關旋轉至“OFF”位置或者“500 V”交流擋位，因而合理的順序為dbca.由于電阻絲阻值約為幾十千歐，因而選擇的歐姆擋位為“1 k”，根據指針位置可知電阻絲的阻值為32103 Ω＝3.2104 Ω. (3)估算電路中最大電流約為I＝＝125 μA，因而電流表選A1，因為Rx>因而電流表采用內接法；由于滑動變阻器的阻值遠小于電阻絲的阻值，因而滑動變阻器采用分壓式接法． (4)由Rx＝ρ可得ρ＝.