（通用版）2020版高考物理一輪復習 第八章 第53課時 練習使用多用電表（實驗增分課）講義（含解析）.doc

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第53課時　練習使用多用電表(實驗增分課) 一、實驗目的 1．了解多用電表的構造和原理，掌握多用電表的使用方法。 2．會使用多用電表測電壓、電流及電阻。 3．會用多用電表探索黑箱中的電學元件。 二、實驗原理 1．外部構造 (1)轉動選擇開關可以使用多用電表測量電流、電壓、電阻等。 (2)表的上部為表盤，用來表示電流、電壓和電阻的多種量程。 (3)由于多用電表的測量項目和量程比較多，而表盤的空間有限，所以并不是每個項目的量程都有專門的標度，有些標度就屬于共用標度，圖中的第二行就是直流電流、直流電壓和高壓交流電壓共用的標度。 2．歐姆表內(nèi)部構造和原理 (1)歐姆表內(nèi)部電路簡化如圖。 (2)多用電表測電阻阻值的原理：閉合電路歐姆定律。 ①紅、黑表筆短接，進行歐姆調(diào)零時，指針滿偏，有Ig＝。 ②當紅、黑表筆之間接有未知電阻Rx時，有I＝，故每一個未知電阻都對應一個電流值I。 ③由于I與R是非線性關系，表盤上電流刻度是均勻的，其對應的電阻刻度卻是不均勻的，電阻的零刻度在電流滿偏處。當Rx＝Rg＋R＋r時，I＝，指針半偏，所以歐姆表的內(nèi)阻等于中值電阻。 三、實驗器材 多用電表、電學黑箱、直流電源、開關、導線若干、小燈泡、二極管、定值電阻(大、中、小)三個。 謹記部分器材用途 多用電表 可測量電壓、電流和電阻等 電學黑箱 內(nèi)有很多未知元件，可用多用電表進行探索 二極管 可用多用電表檢測其單向?qū)щ娦? 四、實驗步驟 1．測量前準備 (1)觀察多用電表的外形，認識選擇開關對應的測量項目及量程。 (2)檢查多用電表的指針是否停在表盤電流刻度的零位置。若不指零，則可用小螺絲刀進行機械調(diào)零。 (3)將紅、黑表筆分別插入“＋”、“－”插孔。 2．直流電壓和直流電流的測量 (1)按如圖甲所示連好電路，將多用電表選擇開關置于直流電壓擋，測小燈泡兩端的電壓。 (2)按如圖乙所示連好電路，將選擇開關置于直流電流擋，測量通過小燈泡的電流。 3．用多用電表測電阻的步驟 (1)調(diào)整指針定位螺絲，使指針指向電流的零刻度。 (2)將選擇開關置于歐姆“1”擋，短接紅、黑表筆，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使指針指在電阻刻度的零位置。 (3)將兩表筆分別接觸阻值為幾十歐的定值電阻兩端，讀出指示的電阻值，然后斷開表筆，再與標定值進行比較。 (4)選擇開關改置歐姆“100”擋，重新進行歐姆調(diào)零。 (5)再將兩表筆分別接觸阻值為幾千歐的定值電阻兩端，讀出指示的電阻值，然后斷開表筆，與標定值進行比較。 (6)測量完畢，將選擇開關置于交流電壓最高擋或“OFF”擋。 4．探索黑箱內(nèi)的電學元件 電學元件 應用擋位 現(xiàn)象 電源 電壓擋 兩接線柱正、反接時均無示數(shù)說明無電源 電阻 歐姆擋 兩接線柱正、反接時示數(shù)相同 二極管 歐姆擋 正接時示數(shù)很小，反接時示數(shù)很大 電容器 歐姆擋 指針先指向某一小阻值，后逐漸增大到“∞”，且指針擺動越來越慢 電感線圈 歐姆擋 示數(shù)由“∞”逐漸減小到某一較小阻值 五、數(shù)據(jù)處理 1．測電壓和電流時，如果所讀表盤的最小刻度為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。 2．測電阻時，電阻值等于指針的示數(shù)與倍率的乘積。指針示數(shù)的讀數(shù)方法與電壓表、電流表一致。 六、誤差分析 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，要及時更換新電池。 2．歐姆表的表盤刻度不均勻，讀數(shù)時易帶來誤差，要注意其左密右疏的特點。 3．由于歐姆表刻度的非線性，表頭指針偏轉過大或過小都會使誤差增大，因此要選用恰當擋位，盡可能使指針指向表盤的中值刻度附近。 4．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。 5．讀數(shù)時的觀測易造成偶然誤差，要垂直表盤正對指針讀數(shù)。 七、注意事項 1．使用前要機械調(diào)零。注意機械調(diào)零和歐姆調(diào)零的區(qū)別。 2．兩表筆在使用時，電流總是“紅進黑出”。 3．選擇開關的功能區(qū)域，要分清是測電壓、電流還是電阻，還要分清是交流還是直流。 4．電壓、電流擋為量程范圍擋，歐姆擋為倍率擋。 5．刻度線有三條：上為電阻專用，中間為直流電流、直流電壓和高壓交流電壓共用，下為交流2.5 V專用。 6．測電阻時，換擋后要重新歐姆調(diào)零。 7．使用完畢，選擇開關要置于“OFF”擋或交流電壓最高擋，長期不用應取出電池。 考法一　多用電表讀數(shù) 1．如圖所示為用多用電表測電路中電流的實驗，圖中多用電表測定的是________(選填“甲電阻”“乙電阻”或“總電阻”)的電流，測得電流的大小是________。 解析：由題圖中電路連接情況知，多用電表兩表筆與乙電阻串聯(lián)，故測定的是乙電阻的電流。由題圖知選擇的電流量程為100 mA，故指針指示讀數(shù)為50 mA。 答案：乙電阻　50 mA 2．如圖所示為一正在測量中的多用電表表盤。 (1)如果是用直流2.5 V擋測量電壓，則讀數(shù)為________V。 (2)如果是用直流5 mA擋測量電流，則讀數(shù)為________mA。 (3)如果是用歐姆“100”擋測量電阻，則讀數(shù)為________Ω。 解析：(1)用多用電表測直流電壓、電流時，需根據(jù)第二行刻度讀數(shù)。用直流2.5 V擋時，最小刻度值為 V＝0.05 V，故所測電壓U＝0.0532.2 V＝1.61 V。 (2)用直流5 mA擋時，最小刻度值為 mA＝0.1 mA，故所測電流I＝0.132.2 mA＝3.22 mA。 (3)用多用電表測電阻時，需根據(jù)第一行刻度讀數(shù)。由于選用歐姆“100”擋，故所測電阻R＝8.0100 Ω＝800.0 Ω。 答案：(1)1.61　(2)3.22　(3)800.0 (1)用不同的擋位所測的量不同，讀數(shù)方法不同，精確度的要求也不同。 (2)多用電表雖然只能粗略地測量電阻值，但可以為精確測量電阻時選擇器材、設計電路等提供參考?！　? 考法二　原理和操作步驟 3．用多用電表的電阻擋測量阻值約幾十千歐的電阻Rx，以下給出的是可能的實驗操作步驟，其中S為選擇開關，P為歐姆調(diào)零旋鈕。把你認為正確步驟前的字母按合理的順序填寫在下面的橫線上。 a．將兩表筆短接，調(diào)節(jié)P使指針對準刻度盤上電阻的0刻度，斷開兩表筆 b．將兩表筆分別連接到被測電阻的兩端，讀出Rx的阻值后，斷開兩表筆 c．旋轉S使其尖端對準歐姆1 k擋 d．旋轉S使其尖端對準歐姆100擋 e．旋轉S使其尖端對準交流500 V擋，并拔出兩表筆 合理順序為________。 根據(jù)如圖所示指針位置，可知此被測電阻的阻值約為________Ω。 解析：使用歐姆表的步驟是選擋(根據(jù)被測電阻的大概阻值知，應選歐姆1 k擋)、歐姆調(diào)零、測量讀數(shù)、將選擇開關旋到交流電壓的最高擋或OFF擋，故正確步驟并按合理順序排放為c、a、b、e。根據(jù)歐姆表讀數(shù)的規(guī)則知讀數(shù)為301 kΩ＝30 kΩ＝3104 Ω。 答案：cabe　3104 4．為確定某電子元件的電氣特性，進行如下測量。 (1)用多用電表測量該元件的電阻，選用“100”倍率的歐姆擋測量，發(fā)現(xiàn)多用電表指針偏轉過大，因此需選擇________(填“10”或“1 k”)倍率的歐姆擋，并____________，再進行測量，多用電表的示數(shù)如圖甲所示，測量結果為________Ω。 (2)將待測元件(額定電壓9 V)、蓄電池、滑動變阻器、電流表、多用電表、開關及若干導線連接成電路如圖乙所示。增加連線，使電路能測量該元件完整的伏安特性。本實驗中使用多用電表測電壓，多用電表的選擇開關應調(diào)到________(填“直流電壓10 V”或“直流電壓50 V”)擋。 解析：(1)用多用電表測量該元件的電阻，選用“100”倍率的歐姆擋測量，多用電表指針偏轉過大，說明電阻較小，因此需選擇“10”倍率的歐姆擋，并重新歐姆調(diào)零后，再進行測量，測量結果為7.010 Ω＝70.0 Ω。 (2)要測量該元件完整的伏安特性，滑動變阻器必須采用分壓接法，如圖所示。 本實驗中使用多用電表測電壓，該元件的額定電壓為9 V，故多用電表的選擇開關應調(diào)到直流電壓10 V擋。 答案：(1)10　重新歐姆調(diào)零　70.0　(2)見解析圖　直流電壓10 V (1)使用歐姆表測電阻時，歐姆表調(diào)零是關鍵的步驟。 (2)使用多用電表，無論是測電阻、電壓還是電流，都要讓電流從紅表筆流入電表，從黑表筆流出電表?！　? [例1]　為了測量某種材料制成的電阻絲Rx的電阻率，提供的器材有： A．電流表G，內(nèi)阻Rg＝120 Ω，滿偏電流Ig＝6 mA B．電壓表V，量程為6 V C．螺旋測微器，毫米刻度尺 D．電阻箱R0 (0～99.99 Ω) E．滑動變阻器R(最大阻值為5 Ω) F．電池組E(電動勢為6 V，內(nèi)阻約為0.05 Ω) G．一個開關S和導線若干 (1)用多用電表粗測電阻絲的阻值，當用“10”擋時發(fā)現(xiàn)指針偏轉角度過大，應該換用________(選填“1”或“100”)擋，進行一系列正確操作后，指針靜止時位置如圖甲所示。 (2)把電流表G與電阻箱并聯(lián)改裝成量程為0.6 A的電流表使用，則電阻箱的阻值應調(diào)為R0＝________Ω(結果保留三位有效數(shù)字)。 (3)為了用改裝好的電流表測量電阻絲Rx的阻值，請根據(jù)提供的器材和實驗需要，將圖乙中電路圖補畫完整。 (4)測得電阻絲的長度為L，電阻絲的直徑為d，電路閉合后，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片到合適位置，電壓表V的示數(shù)為U，電流表G的示數(shù)為I。請用已知量和測量量的字母符號寫出計算電阻率的表達式ρ＝____________。 [三步化“新”為“熟”] 1．本題的實驗目的是測定電阻絲的電阻率，涉及到多用電表歐姆擋的使用、電流表的改裝和電路設計。 2．根據(jù)多用電表內(nèi)部電路原理，指針偏角越大，被測電阻越小，指針偏角過大，測量不精確，應換用較小的擋位。 3．應用電阻定律和電路的串并聯(lián)關系，根據(jù)測量的物理量，可以得出電阻率的表達式。 [解析]　(1)多用電表電阻刻度不均勻，指針指在電阻刻度中值電阻附近時讀數(shù)較準，當用“10”擋時發(fā)現(xiàn)指針偏轉角度過大，說明倍率過大，應選擇“1”擋。 (2)將電流表G與電阻箱并聯(lián)改裝成量程為0.6 A的電流表，電流表G的內(nèi)阻Rg＝120 Ω，滿偏電流Ig＝6 mA，因此電阻箱的阻值應調(diào)為R0＝＝ Ω≈1.21 Ω。 (3)由題圖甲可知，待測電阻阻值為15.0 Ω，因電流表內(nèi)阻已知，故電流表應采用內(nèi)接法，滑動變阻器最大阻值為5 Ω，遠小于待測電阻阻值，為測多組實驗數(shù)據(jù)，滑動變阻器應采用分壓接法，電路圖如圖所示。 (4)由電阻定律可知，電阻Rx＝ρ＝ρ，則電阻率ρ＝，由U＝Rx＋IRg得Rx＝，電阻率ρ＝。 [答案]　(1)1　(2)1.21　(3)見解析圖　(4) [例2]　在練習使用多用電表的實驗中： (1)用多用電表的歐姆擋測量阻值Rx約為數(shù)十千歐的電阻。以下是測量過程中的一些主要實驗步驟： A．將兩表筆短接，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使指針對準刻度盤上電阻的零刻度，然后斷開兩表筆 B．旋轉選擇開關至交流電壓最大量程處或“OFF”擋，并拔出兩表筆 C．旋轉選擇開關至歐姆“1 k”擋 D．將兩表筆分別連接到被測電阻的兩端，讀出阻值Rx，斷開兩表筆 以上實驗步驟的正確順序是________(填寫步驟前的字母)。 實驗中，多用電表的指針位置如圖甲所示，則此被測電阻的阻值約為________kΩ。 (2)為了較精確地測量另一定值電阻的阻值Ry，采用圖乙所示的電路，電源電壓U恒定，電阻箱接入電路的阻值可調(diào)且能直接讀出。 ①用多用電表測電路中的電流，則與a點相連的是多用電表的________(選填“紅”或“黑”)表筆。 ②閉合開關，多次改變電阻箱阻值R，記錄相應的R和多用電表讀數(shù)I，得到R的關系如圖丙所示，則Ry＝________Ω，電源電壓U＝________V。 [三步化“新”為“熟”] 1．本題實驗目的是用多用電表測電阻，并根據(jù)所得數(shù)據(jù)求出電源電壓。 2．根據(jù)歐姆定律I＝，可以推出R＝U－Ry，因此可以畫出R圖像。 3．研究函數(shù)式和圖像的關系，由圖像縱軸截距的絕對值可得到Ry的值，由圖像的斜率可得到電源電壓的值。 [解析]　(1)測阻值約為幾十千歐的電阻Rx，應選擇歐姆“1 k”擋，然后進行歐姆調(diào)零，用歐姆表測待測電阻阻值，讀出其示數(shù)，最后要把選擇開關置于交流電壓最大量程處或“OFF”擋，因此合理的實驗步驟是C、A、D、B；由題圖甲可知，被測電阻阻值為17.01 kΩ＝17.0 kΩ。 (2)①電流從紅表筆流入多用電表，a點接電源正極，故a點應接多用電表的紅表筆。②由題圖乙可知，電阻為串聯(lián)關系，則有：I＝，變形可得：R＝U－Ry，由題圖丙可知，圖像中縱軸截距的絕對值為Ry，故Ry＝200 Ω；圖像的斜率表示U，故U＝ V＝8 V。 [答案]　(1)CADB　17.0　(2)①紅　②200　8 [創(chuàng)新角度歸納] 實驗情境 的創(chuàng)新 多用電表可以應用到日常生活中，對家用電器、電子元件進行測量或故障檢測，被測元件可以是一般電阻，也可以是二極管、黑箱等 實驗數(shù)據(jù) 的分析 換用不同擋位，所測的量不同，讀數(shù)方法不同，精確度要求也不同。一般情況下，用多用電表測出的值只能作為參考 實驗原理 的拓展 多用電表可以和很多電學實驗配合使用，先粗略測出電阻值，作為設計電路、選擇器材的參考