物理鲁科版选修3-1学案：课堂互动 第4章第2节 多用电表的原理与使用 Word版含解析

课堂互动
三点剖析
一、多用电表的使用方法
1.多用电表使用的一般规则和说明
（1）测量前，先检查表针是否停在左端的“0”位置，如果没有停在“0”位置，应用小螺丝刀轻轻地转动表盘下面中间的调整定位螺丝，使指针指零，通常称为机械调零.然后将红表笔和黑表笔分别插入正(+)、负(-)测试笔插孔.
（2）测量时，应把选择开关旋到相应的测量项目和量程上，读数时，要用与选择开关的挡位相应的刻度数.
①选挡：选择欧姆挡量程时，应尽可能使指针指在中央刻度的位置附近.
把选择开关旋到欧姆挡上，并根据估测电阻的大小，选择好选择开关的量程.
②调零：把两根表笔接触，调整欧姆挡的调零旋钮，使指针指在电阻刻度的零位上.(注意：电阻挡的零位在刻度的右端)
③测量(读数)：把两支表笔分别与待测电阻的两端相接，进行测量，表针示数乘以量程倍率数，即为待测电阻的阻值.另外，在测量电阻时，待测电阻要与电源和别的电器元件断开且不要用手同时接触表笔的金属杆.
（3）测量后，实验完毕，应将两表笔从插孔中拔出，并将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡.如果欧姆表长期不用，应取出表内的电池.
2.关于欧姆挡的选挡
（1）从理论上讲，欧姆表可直接测量从零至无限大之间任何阻值的电阻，但由于面板刻度不均匀，使得在零值附近和无限大值附近很难准确地读出被测电阻的数值(测量误差很大).一般来说，欧姆表刻度标尺长度的10％～90％之间为有效工作刻度.另外当R x＝R内，即在中值附近时，指针偏角φ与R x的关系比较接近线性，刻度较均匀，因此，在具体测量时，最好使指针位于中央附近，这就是选挡的依据.
（2）在使用欧姆表前，首先应估测待测电阻的大小，选择合适的挡位(通常按大量程挡向小量程挡次序选择).如果选择的挡次不合适，则应重新选挡即换挡，若指针偏角较小，则应选择倍率高一挡的挡次，反之则选低一挡的挡次.每次换挡须重新使电阻调零后方可进行测量.
图4-2-3
【例1】在图4-2-3所示电路的三根导线中，有一根是断的，电源，电阻R1、R2及另外两根导线都是好的，为了查出断导线，某学生想先将多用电表的红表笔直接接在电源的正极a，再将黑表笔分别连接在电阻器R1的b端和R2的c端，并观察多用电表指针示数，在下列选挡中符合操作规程的是（）
A.直流10 V挡
B.直流0.5 A挡
C.直流2.5 V挡
D.欧姆挡
解析：本题考查的是多用电表的操作规程，根据题中所给条件，首先判定不能选用欧姆挡，因为使用欧姆挡时，被测元件必须与外电路断开.
先考虑电压挡，将黑表笔接在b端，如果表针偏转，说明R1与电源连接的导线断了，此时所测的数据应是电源的电动势6 V.基于这一点，C不能选，否则会烧毁多用电表；如果指针不偏转，说明R1与电源的导线是好的，而R1与R2之间导线和R2与电源导线其中之一是坏的，再把黑表笔接在c点，如果表头指针偏转，说明R1与R2之间的导线是断的，否则
则说明R 2与电池之间的导线是断的，A 项正确.再考虑电流挡，如果黑表笔接在b 端，表针有示数，则说明R 1与电源间的导线是断的，此时表头指针示数I =21R R E =0.4 A ，没有超过量程；如果指针不偏转，说明R 1与电源之间的导线是连通的，而R 1与R 2和R 2与电源之间的导线其中之一是断的；黑表笔接在c 点时，如果表头指针有示数，证明R 1与R 2间的导线是断的，此时表头指针示数：I =2
R E =1.2 A 超过表的量程，故B 不选. 答案：A
二、关于晶体二极管
晶体二极管是用半导体材料制成的，它有两个极，一个叫正极，一个叫负极，它的符号如图4-2-4所示.晶体二极管具有单向导电性(符号上的箭头表示允许电流通过的方向).当给二极管加正向电压时，它的电阻很小，电路导通；当给二极管加反向电压时，它的电阻很大，电路截止.
图4-2-4
【例2】 晶体二极管是电子电路中的常用元件，用多用电表欧姆挡粗略测量它的好坏，如图4-2-5是用多用电表欧姆挡（×10）测试三只二极管的示意图，由图可知_______中的二极管是好的，_______端为它的正极.
图4-2-5
解析：从测试结果可以看出A 中正反向电阻均为∞，说明二极管断路；C 中电阻均很小，说明二极管已被击穿；B 中一次电阻较大，为反向电阻，一次电阻很小，为正向电阻，因此可判断是好的，因欧姆表负接线柱(黑表笔)接内部电源正极，所以可判断a 端为二极管正极. 答案：B a
三、电学黑盒问题的分析方法
一般的“电学黑盒”有四种，一是纯电阻黑盒，二是纯电源黑盒，三是由电阻和电源组成的闭合电路黑盒，四是含电容器、二极管的黑盒.
一般判断的依据如下：
（1）电阻为零——两接线柱由无电阻导线短接.
（2）电压为零，有下述可能性：
若任意两接线柱之间电压均为零——盒内无电源.若有的接线柱之间电压为零：
①两接线柱之间电压为零；
②两接线柱中至少有一个与电源断路.
（3）电压最大——两接线柱间有电源.
（4）正向和反向电阻差值很大——两接线柱之间有二极管.
（5）有充放电现象（欧姆表指针偏转，然后又回到“∞”刻度），即两接线柱之间有电容器.
【例3】 把一只电阻和一只半导体二极管串联，装在盒子里，盒子外面只露出三个接线柱A 、
B、C，如图4-2-6所示.今用多用电表的欧姆挡进行测量.测量的阻值如下表所示，试在虚线
框内画出盒内元件的符号和电路.
图4-2-6
红表笔A C C B A B
黑表笔C A B C B A
很大很小很大接近A、C间电阻阻值有阻值有阻值，与A、C间测量值相
同
解析：首先知道电阻无极性，而二极管正向电阻很小，反向电阻很大；再须明确选择多用电
表的欧姆挡测量时，表内电源连入电路起作用，红表笔与表内电源的负极相连、黑表笔与电
源的正极相连，故红表笔的电势低，黑表笔的电势高，再根据测量结果进行合理的猜测即可
得出结果.
答案：两种结果如图4-2-7所示（可能还有其他连接情况）
图4-2-7
各个击破
类题演练1
有关欧姆表的使用，下列说法中正确的是（）
A.更换测量挡时，需要重新调零
B.测量电阻时，表的指针偏转角度越大，误差就越小
C.使用完毕应将选择开关旋至交流电压最高挡或“OFF”挡
D.如果指针相对电流零刻度偏转太小，应改用大量程测量
解析：欧姆表的指针指在中值电阻附近时，读数误差较小，由于电阻的测量值等于表面示数
乘倍率，指针相对电流零刻度偏转太小，即电阻的表面示数太大，说明倍率太小，应增大倍率，即改用较大量程挡测量.为了安全，使用完毕应将选择开关旋至交流电压最高挡或“OFF”挡，欧姆表使用时，每换一次挡必须重新调一次零.
答案：ACD
变式提升
用多用电表的欧姆挡测量一未知电阻的阻值.若将选择倍率的旋钮拨至“×100 Ω”挡，测量时
指针停在刻度盘0 Ω附近处，为了提高测量的精确性，有下列可供选择的步骤：
A.将两根表笔短接
B.将选择开关拨至“×1 kΩ”挡
C.将选择开关拨至“×10 Ω”挡
D.将两根表笔分别接触待测电阻的两端，记下读数
E.调节调零电阻、使指针停在0 Ω刻度线上
F.将选择开关拨至交流电压最高挡上
将必要的步骤选出来，这些必要步骤的合理顺序是_______（填写步骤的代号）；若操作正确.
上述D步骤中，指针偏转情况如图4-2-8所示，则此未知电阻的阻值R x=_______.
图4-2-8
解析：用多用电表的欧姆挡测未知电阻时，指针停在中值(中心位置)附近时测量误差较小，当用“×100 Ω”的挡测量时.指针停在0 Ω附近，说明该待测电阻的阻值相对该挡比较小，为了提高测量精度，应接低倍率“×10 Ω”的挡来测量，换挡之后，必须重新调零，之后再接入未知电阻进行测量和读取数据，测后暂不使用此多用电表，应将选择开关置于交流电压最高挡上，这是为了安全，保证电表不被意外损坏.如下次再使用这个表测电流、电压等其他量时，一旦忘了选挡，用交流电压最高挡虽然测不出正确结果，但不会把电表烧坏.
答案：C、A、E、D、F160 Ω
类题演练2
实验桌上放着晶体二极管、电阻、电容各一只，性能均正常，外形十分相似，现将多用电表转换开关拨到R×100 Ω挡，分别测它们的正反电阻加以鉴别：测甲元件时，R正＝R反＝0.5 kΩ，测乙元件时R正＝0.5 kΩ，R反＝100 kΩ；测丙元件时，开始指针偏转到0.5 kΩ，接着读数逐渐增加，最后停在100 kΩ上，则甲、乙、丙三个元件分别是（）
A.电容、电阻、二极管
B.电阻、电容、二极管
C.电阻、二极管、电容
D.二极管、电阻、电容
解析：电阻正反向导电性能相同，二极管具有单向导电性，所以甲是电阻，乙是二极管，电容器虽然不允许直流电通过，但接直流电时有充电过程，电流由大到小变化，电阻的读数也就由小到大变化，故丙是电容.
答案：C
类题演练3
如图4-2-9所示黑盒中有一个单向导电元件，当元件中电流沿箭头方向时，单向导通，其电阻为零；反之，则截止，反向电阻无穷大.还有两个阻值均为1 kΩ的电阻，它们与黑盒的接线1、2、3接成电路，用万用表的电阻挡对这三个接线柱间的电阻进行测量，得到的数据如下表所示，那么黑盒中的线路是图4-2-10中的（）
图4-2-9
黑笔触点112
红笔触点231
表头读数00.5 kΩ 2 kΩ
图4-2-10
解析：根据表头读数为零可判断B是错误的.根据读数为0.5 kΩ可判断A是错误的.再根据读数2 kΩ可判断D是错误的.只有C满足三次测量，故选C.
答案：C。