2020版物理高考新素养大一轮新高考_鲁京津琼__优选题__第八章 _ 实验 用多用电表测量电学中的物理量

实验用多用电表测量电学中的物理量
一、基本原理与操作
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)多用电表内的电池用旧后，电动势会减小，内阻会变大，致使电阻测量值偏大，要及时更换新电池。

(2)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。

(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，尽可能使指针指向表盘的中值刻度附近。

(4)测电流、电压时，由于电表内阻的影响，测得的电流、电压值均小于真实值。

(5)读数时的观测易造成偶然误差，视线要垂直表盘正对指针读数。

教材原型实验
【例1】如图1甲为多用电表的示意图，现用它测量一个阻值约为20 Ω的电阻，测量步骤如下：
图1
(1)调节________ ，使电表指针停在________ (选填“电阻”或“电流”)的“0”刻线。

(2)将选择开关旋转到“Ω”挡的______ (选填“×1”“×10”“×100”或“×1 k”)位置。

(3)将红、黑表笔分别插入“＋”“－”插孔，并将两表笔短接，调节________ ，使电表指针对准________ (选填“电阻”或“电流”)的“0”刻线。

(4)将红、黑表笔分别与待测电阻两端相接触，若电表读数如图乙所示，该电阻的阻值为________ Ω。

(5)测量完毕，将选择开关旋转到“OFF”位置。

解析使用多用电表欧姆挡，先机械调零。

中值电阻为15 Ω，测量20 Ω的电阻时，要使用“×1”的倍率，然后进行欧姆调零；由刻度盘和倍率可知，测量电
阻的阻值为19 Ω。

答案(1)指针定位螺丝电流(2)×1(3)欧姆调零旋钮电阻(4)19
在不知道待测电阻的估计值时，应先从小倍率开始，熟记“小倍率小角度偏，大倍率大角度偏”(因为欧姆挡的刻度盘上越靠左读数越大，且测量前指针指在左侧“∞”处)。

实验拓展创新
命题角度1用多用电表检测电路故障
【例2】如图2所示是某同学连接的实验实物图，合上开关S后，发现A、B 灯都不亮，他采用下列两种方法检查故障：
图2
(1)用多用电表的直流电压挡进行检查
①在测试a、b间直流电压时，红表笔应接触________ (选填“a”或“b”)。

②该同学测试结果如下表所示，根据测试结果，可以判定故障是________ (假设只有下列中的某一项有故障)。

A.灯A断路
C.c、d段断路
D.d、f段断路
(2)用欧姆挡检查
①测试前，应将开关S________ (选填“断开”或“闭合”)。

②测试结果如下表所示，由此可以断定故障是________ 。

A.灯A断路
C.灯A、B都断路
D.d、e间导线断路
解析(1)测试时红表笔应接电势高的a点。

根据测试结果，a、b间有示数，说明b→电源→a完好；c、b间有示数，说明b→电源→a→c完好；c、d间无示数，说明c→e→f→b有断路；d、f间有示数，说明f→b→电源→a→c→d电源完好，故应是d、f段断路，另外，若灯B短路，则d、f间应无示数。

(2)用欧姆挡检查时，测试前应首先将开关S断开。

根据表针偏转情况，接c、d 时有示数，说明不是灯A断路；接e、f时有示数，说明也不是灯B断路；接d、e时有电阻无穷大，可以断定是d、e间导线断路。

答案(1)①a②D(2)①断开②D
多用电表检测电路故障的方法
(1)电流挡检测：将多用电表串联在电路中，若示数为零，说明与电流表串联的部分电路断路。

(2)电压挡检测：将多用电表与部分电路并联，若示数为零，说明该部分电路完好.若示数等于电动势，说明该部分电路中有断点。

(3)欧姆挡检测：将各元件与电源断开，然后接到红、黑表笔间，若电阻无穷大说明此元件断路。

命题角度2用多用电表探测电学“黑箱”问题
【例3】(2019·潍坊模拟)如图3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，结果如下表所示。

请判定黑箱内的结构。

图3
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
探测电学“黑箱”内的电学元件的判断方法
1.(2019·西城区月考)如图4所示为多用电表的刻度盘。

若选用倍率为“×100”的欧姆挡测电阻时，表针如图所示，则：
图4
(1)所测电阻的阻值为________ Ω；如果要用此多用电表测量一个阻值约为
2.0×104Ω的电阻，为了使测量结果比较精确，应选用的欧姆挡是________ (选填“×10”“×100”或“×1 k”)。

(2)用此多用电表进行测量，当选用量程为50 mA的电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为________ mA；当选用量程为250 mA的电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为________ mA。

(3)当选用量程为10 V的电压挡测量电压时，表针也指于图示位置，则所测电压为________ V。

解析(1)欧姆表读数：对应最上一行刻度值为15，倍率为“×100”，读数为
1.5×103Ω；测
2.0×104Ω电阻时应选“×1 k”的欧姆挡。

(2)选50 mA直流电流挡，则每一大格表示10 mA，每一小格表示1 mA，测量的精确度为1 mA，应估读到0.1 mA(此时为1/10估读)，指针对应的读数为30.7 mA；选择量程为250 mA的电流挡，则每一大格表示50 mA，每一小格表示5 mA，测量的精确度为5 mA，应估读到1 mA(此时为1/5估读)，指针对应的读数为153 mA。

(3)选择10 V电压挡，则每一大格表示2 V，每一小格表示0.2 V，测量的精确度为0.2 V，应估读到0.1 V(此时应为1/2估读)，指针对应的读数为6.1 V。

答案(1)1.5×103×1 k(2)30.7(30.5～30.9都正确)153(152～154都正确) (3)6.1
2.(2019·杭州模拟)在物理课外活动中，李刚老师制作了一个简单的多用电表，图5甲为电表的电路原理图。

已知选用的电流表内阻R g＝10 Ω、满偏电流I g＝
10 mA，当选择开关接3时为量程250 V的电压表。

该多用电表表盘如图乙所示，下排刻度均匀，C为上排刻度线的中间刻度，为考察大家对多用电表的理解上排
刻度线对应数值没有标出。

图5
(1)若指针指在图乙所示位置，选择开关接1时其读数为________ mA；选择开关接3时其读数为________ V。

(2)为了测该多用电表欧姆挡的电阻和表内电源的电动势，李老师指导小明同学在实验室找到了一个电阻箱，设计了如下实验：
①将选择开关接2，红黑表笔短接，调节R1的阻值使电表指针满偏。

②将多用电表红黑表笔与电阻箱相连，调节电阻箱使多用电表指针指在C处，此时电阻箱如图丙所示，则C处刻度应为________ Ω。

③计算得到多用电表内电池的电动势为________ V。

(保留2位有效数字)
(3)调零后将电表红黑表笔与某一待测电阻相连，若指针指在图乙所示位置，则待测电阻的阻值为________ Ω。

(保留2位有效数字)
解析根据电表量程由图示电表确定其分度值，根据指针位置读出其示数；电阻箱各指针示数与所对应倍率的乘积之和是电阻箱示数；由闭合电路欧姆定律可以求出电源电动势。

(1)选择开关接1时测电流，多用电表为量程是10 mA的电流表，其分度值为0.2 mA，示数为6.9 mA；选择开关接3时测电压，多用电表为量程250 V的电压表，其分度值为5 V，其示数为173 V；
(2)②由图丙所示电阻箱可知，电阻箱示数为1×100 Ω＋5×10 Ω＝150 Ω；
③由图乙所示可知，指针指在C处时，电流表示数为5 mA＝0.005 A，C处电阻为中值电阻，则电表内阻为150 Ω，电源电动势E＝IR＝1.5 V；
(3)根据第(1)问可知，调零后将电表红黑表笔与某一待测电阻相连，此时电路中
的电流值为6.9 mA，而表内电池的电动势为E＝1.5 V，表内总电阻为150 Ω，所以待测电阻的阻值为67 Ω。

答案(1)6.9173(2)②150③1.5(3)67
3.某照明电路出现故障，其电路如图6所示，该电路用标称值12 V的蓄电池为电源，导线及其接触完好。

维修人员使用已调好的多用表直流50 V挡检测故障。

他将黑表笔接在c点，用红表笔分别探测电路的a、b点。

图6
图7
(1)断开开关，红表笔接a点时多用表指示如图7所示，读数为________V，说明__________正常(选填：蓄电池、保险丝、开关、小灯)。

(2)红表笔接b点，断开开关时，表针不偏转，闭合开关后，多用表指示仍然和图4相同，可判定发生故障的器件是__________(选填：蓄电池、保险丝、开关、小灯)。

解析(1)由题图可知，直流50 V挡的最小分度为1 V，故按“十分之一”估读法可知读数应为11.5 V左右。

由于测得的电压基本等于蓄电池电动势的标称值，说明a、c两点与电源之间是通路，只能是此电池之外的保险丝、开关、小灯中出现了断路故障，但故障的具体位置不能确定。

(2)同理可知，两表笔接c、b时测得结果仍等于电源电动势，说明多用表、开关、保险丝、蓄电池形成了一闭合回路，故只能是与多用表并联的小灯发生了断路故障。

答案(1)11.5(11.2～11.8之间的值均可)蓄电池(2)小灯
4.在“用多用电表测量电学中的物理量”的实验中：
图8
(1)某同学用多用电表测量电阻，电路如图8甲所示，若选择开关置于“×100”挡，按正确使用方法测量电阻R x的阻值，指针位于图乙所示位置，则R x＝________Ω。

(2)若该欧姆表使用一段时间后，电池电动势变小，内阻变大，但此表仍能调零，按正确使用方法再测上述R x，其测量结果与原结果相比将________(选填“变大”“变小”或“不变”)。

(3)某同学利用图甲中的器材设计了一只欧姆表，其电路如图丙所示。

①关于该欧姆表，下列说法正确的是________。

A.电阻刻度的零位置在表盘的右端
B.表盘上的电阻刻度是均匀的
C.测量前，不需要红、黑表笔短接调零
D.测量后，应将开关S断开
②某同学进行如下操作：当R x未接入时，闭合开关S，将红、黑表笔分开时，调节可变电阻，使电流表满偏。

当R x接入A、B表笔之间时，若电流表的指针指在表盘的正中央，则待测电阻R x的阻值为________(已知电流表的内阻为R g，电池的内阻为r，可变电阻接入电路的阻值为R)。

解析(1)欧姆表的示数乘以相应挡位的倍率，即待测电阻的阻值，图示读数为7×100 Ω＝700 Ω。

(2)当电池电动势变小、内阻变大时，欧姆表需要重新调零，由于满偏电流I g不
变，由公式I g＝
E
R内
可知，欧姆表内阻R内应调小，待测电阻的测量值是通过电流
表的示数体现出来的，由I＝
E
R内＋R x
＝
I g R内
R内＋R x
＝
I g
1＋
R x
R内
可知，当R内变小时，I
变小，指针跟原来的位置相比偏左了，欧姆表的示数变大了。

(3)①由图丙可知，该欧姆表利用并联电路特点与闭合电路欧姆定律测电阻阻值，电阻刻度的零位置在表盘的左端，由闭合电路欧姆定律可知，表盘上的电阻刻度是不均匀的，测量前，不需要红、黑表笔短接调零，测量后，应将开关S断开，故选项A、B错误，C、D正确。

②当R x未接入时，闭合开关S，将红、黑表笔分开，调节可变电阻使电流表满
偏，由闭合电路欧姆定律得I g＝
E
r＋R g＋R
，当R x接入A、B表笔之间时，若电流
表的指针指在表盘的正中央，由闭合电路欧姆定律得1
2I g＝
E
r＋R＋
R g R x
R g＋R x
·
R x
R g＋R x
，
联立解得R x＝（R＋r）R g R＋r＋R g。

答案(1)700(2)变大(3)①CD②（R＋r）R g R＋r＋R g
5.在“用多用电表测量电学中的物理量”的实验中：
(1)在测量小灯泡的电阻时，红表笔接触点的电势比黑表笔__________；(填“高”或“低”)
(2)某同学把选择开关打到“×1”挡，转动欧姆调零旋钮，发现无法调零，则他应__________。

A.用力转动欧姆调零旋钮
B.先用螺丝刀转动指针定位螺丝机械调零
C.更换多用电表的电池
D.作报废处理，换新的多用电表
(3)在多用电表进行测量时，指针的位置如图9所示，若多用电表的选择开关处在以下表格中所指的挡位，请写出对应指针读数。

图9
(4)
__________。

(填字母)
解析(1)欧姆表的红表笔与其内置电源的负极相连接，黑表笔与欧姆表内置电源正极相连接，在测量小灯泡的电阻时，红表笔接触点的电势比黑表笔低。

(2)把选择开关打到“×1”挡，转动欧姆调零旋钮，无法调零，可能是多用电表没有进行机械调零造成的，他可以用螺丝刀转动指针定位螺丝进行机械调零，然后再进行欧姆调零，故选B。

(3)多用电表选择直流电压10 V挡，由图示可知，其分度值为0.2 V，示数为3.6 V；选择开关置于电阻“×10”挡，由图示表盘可知，其示数为26×10 Ω＝260 Ω。

(4)由图示可知，A是电容器，C是电阻，B、D是二极管，因此可以选择B、D 进行实验。

答案(1)低(2)B(3)3.6 V260 Ω(4)BD。