高考物理一轮复习第八章第5节实验：用多用电表测量电学中的物理量学案含解析

实验：用多用电表测量电学中的物理量

一、实验目的

1．了解多用电表的构造和原理，掌握多用电表的使用方法。

2．会使用多用电表测电压、电流及电阻。

3．会用多用电表探索黑箱中的电学元件。

二、实验原理

1.欧姆表内部电路简化如图所示。

2.根据闭合电路欧姆定律：

（1）当红、黑表笔短接时，I g ＝E R g ＋R ＋r

； （2）当被测电阻R x 接在红、黑表笔两端时，I ＝

E

R g ＋R ＋r ＋R x ； （3）当I 中＝12

I g 时，中值电阻R 中＝R g ＋R ＋r 。 三、实验器材

多用电表、电学黑箱、直流电源、开关、导线若干、小灯泡、二极管、定值电阻(大、中、小)三个。

部分器材用途

(1)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。

(2)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。

(3)将红、黑表笔分别插入“＋”“－”插孔。

(4)测量小灯泡的电压和电流。

①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。

②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。

(5)测量定值电阻

①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，使指针指在欧姆表的“0”刻度处；

②将被测电阻接在两表笔之间，待指针稳定后读数；

③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；

④测量完毕，将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡。

五、误差分析

1. 偶然误差

(1)估读时易带来误差。

(2)表头指针偏转过大或过小都会使误差增大。

2．系统误差

(1)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，要及时更换电池。

(2)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。

六、注意事项

1．使用前要机械调零。

2．两表笔在使用时，电流总是“红入”“黑出”。

3．测电阻时

(1)指针指中值附近较准，否则换挡。

(2)每换一挡必须重新欧姆调零。

(3)读出示数要乘以倍率。

4．使用完毕，选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡，长期不用应取出电池。

[基础考法]

考法(一) 考查多用电表的原理及读数

1．某学生实验小组利用图甲所示电路，测量多用电表内电池的电动势和电阻“×1 k”挡内部电路的总电阻。使用的器材有：

多用电表；

电压表：量程5 V，内阻十几千欧；

滑动变阻器：最大阻值5 kΩ；

导线若干。

回答下列问题：

(1)将多用电表挡位调到电阻“×1 k”挡，再将红表笔和黑表笔________，调零点。

(2)将图甲中多用电表的红表笔和________(填“1”或“2”)端相连，黑表笔连接另一端。

(3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置，使多用电表的示数如图乙所示，这时电压表的示数如图丙所示，多用电表和电压表的读数分别为______kΩ和______V。

(4)调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零。此时多用电表和电压表的读数分别为12.0 kΩ和4.00 V。从测量数据可知，电压表的内阻为________kΩ。

(5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路，如图丁所示。根据前面的实验数据计算可得，此多用电表内电池的电动势为________V，电阻“×1 k”挡内部电路的总电阻为________kΩ。

解析：(1)使用多用电表测电阻时，换挡后需重新进行欧姆调零，故应将两表笔短接进行调零。

(2)电流应从多用电表的红表笔流入、黑表笔流出，故红表笔应接“1”。

(3)从题图乙可以看出指针指向欧姆挡15.0位置，电阻挡为“×1 k”，故读数为15.0 kΩ；由于电压表量程为5 V，指针所指位置为3.60，故读数为3.60 V。

(4)当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时，多用电表读数即为电压表内阻，所以电压表内阻为12.0 kΩ。

(5)设多用电表内电池的电动势为E、多用电表内阻为R，由第(3)、(4)问可知

E

R ＋15.0 k Ω＝ 3.60 V 12.0 k Ω，E R ＋12.0 k Ω＝4.00 V 12.0 k Ω

，两式联立解得：E ＝9.00 V ，R ＝15.0 k Ω。 答案：(1)短接 (2)1 (3)15.0 3.60 (4)12.0

(5)9.00 15.0

2．(2017·全国卷Ⅲ)图(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中E 是电池；R 1、R 2、R 3、R 4和R 5是固定电阻，R 6是可变电阻；表头的满偏电流为250 μA ，内阻为480 Ω。虚线方框内为换挡开关，A 端和B 端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位，5个挡位为：直流电压1 V 挡和5 V 挡，直流电流1 mA 挡和2.5 mA 挡，欧姆×100 Ω挡。

(1)图(a)中的A 端与________(填“红”或“黑”)色表笔相连接。

(2)关于R 6的使用，下列说法正确的是________(填正确答案标号)。

A ．在使用多用电表之前，调整R 6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置

B ．使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R 6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置

C ．使用电流挡时，调整R 6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置

(3)根据题给条件可得R 1＋R 2＝_______ Ω，R 4＝_______ Ω。

(4)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示。若此时B 端是与“1”相连的，则多用电表读数为________；若此时B 端是与“3”相连的，则读数为________；若此时B 端是与“5”相连的，则读数为________。(结果均保留三位有效数字)

解析：(1)A 端与电池正极相连，电流从A 端流出，A 端与黑表笔相连。

(2)使用多用电表前，应机械调零，即应调整“指针定位螺丝”，使指针指在表盘左端电流“0”位置，与R 6无关，选项A 错；使用欧姆挡时，需要红、黑表笔短接，调整R 6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置，选项B 对；使用电流挡时，B 端与“1”或“2”相连，与R 6无关，C 错。

(3)B 端与“1”“2”相连时，该多用电表挡位分别为直流2.5 mA 挡、直流1 mA 挡，如图甲所示，由电表的改装原理可知，B 端与“2”相连时，有I 2＝I G ＋I G r G R 1＋R 2

，解得R 1＋R 2＝160 Ω；B 端与“4”相连时，如图乙所示，多用电表为直流电压1 V 挡，表头并联部分电阻R 0＝I G r G I 2，R 4＝U 4I 2

－R 0＝880 Ω。 (4)B 端与“1”相连时，电表读数为1.47 mA ；B 端与“3”相连时，多用电表为欧姆×100 Ω挡，读数为11.0×100 Ω＝1.10×103

Ω；B 端与“5”相连时，多用电表为直流电

压5 V 挡，读数为147.5250

×5 V ＝2.95 V 。

答案：(1)黑 (2)B (3)160 880 (4)1.47 mA