2021高考物理总复习课件(首选版)考点29 实验：练习使用多用电表 电表的改装

(1)①开关 S1 拨至“×1 k”挡，将滑动变阻器 R0 滑片调到最左端。 ②将红、黑表笔短接，此时表头的读数如图乙所示，该读数为___4_9____ μA。由此可知，滑动变阻器 R0 的最大阻值为___2_9____ kΩ(结果保留两位有 效数字)。 ③调节滑动变阻器 R0 的滑片位置，使电流表指针满偏。 ④将被测电阻 Rx 接在红、黑表笔之间，此时电表指针指向 20 μA 处， 则该被测电阻的阻值为___5_0____ kΩ(结果保留两位有效数字)。 ⑤根据上述原理，将表头的电流刻度改成与之相对的电阻值刻度，即 做成一个欧姆表。
(1)用多用电表的欧姆挡粗测二极管的正向电阻。 ①测量时选择开关旋到测电阻的“×10”倍率，多用电表的表盘如图 甲所示，则电阻为___1_3_0___ Ω； ②多用电表的红表笔应与二极管的___负_____(填“正”或“负”)极相 连。
(2)用电压表和电流表的示数描绘该二极管加正向 0～1.5 V 电压时的伏 安特性曲线，可供选择的器材如下：
(4)将红、黑表笔分别与待测电阻两端相接触，若电表如图乙所示，该 电阻的阻值为__1_9_._0___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。中值电阻约为 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 19.0 Ω。
解析 (1)先用多用电表的欧姆挡“×100”测量标有“220 V 100 W”的白炽灯的电阻时发现指针偏转角度过大，说明白炽灯的电阻较小， 为了减小测量误差，将选择开关旋转到“×10”的位置，将两表笔短接， 重新进行欧姆调零，用两表笔与白炽灯连接好并读数，故合理的操作顺序 为 BDC。
(2)选择开关处在“×10”挡，由图甲所示可知，电阻测量值为 12×10 Ω ＝120 Ω。
(2) 将 选 择 开 关 旋 转 到 “Ω” 挡 的 ___×__1___( 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 __欧__姆__调__零__旋__钮____，使电表指针对准__电__阻____(填“电阻”或“电流”)的 “0”刻线。
(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 d 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__9_._0_0___ V，电阻“×1 k”挡内部 电路的总电阻为__1_5_._0___ kΩ。
解析 (1)欧姆表每次使用前都需要将红、黑表笔短接进行欧姆调零。
解析
2．在“练习使用多用电表”的实验中，请回答下列问题： (1)甲同学先用多用电表的欧姆挡“×100”测量标有“220 V 100 W”的白炽灯的电阻时发现指针偏转角度过大，为了减小测量误差，下列 选项中合理的操作顺序为__B_D__C___(填写选项前的字母)。 A．将选择开关旋转到“×1 k”的位置 B．将选择开关旋转到“×10”的位置 C．用两表笔与白炽灯连接好并读数 D．将两表笔短接，进行欧姆调零
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 __短__接____，调零点。 (2)将图 a 中多用电表的红表笔和____1____(填“1”或“2”)端相连，黑表笔 连接另一端。
(2)图中 R3 的阻值为__2_._7_8___ kΩ(结果保留三位有效数字)。 (3)电池使用一段时间后电动势 E 减小为 1.44 V，改装后的欧姆表仍可 以调零。若某次测量结果的读数为 50 kΩ，则该被测电阻的真实阻值是 ___4_8____ kΩ；若测量结果的读数为 25 Ω，则该被测电阻的真实阻值是 ___2_4____ Ω。(结果均保留两位有效数字)
(3)电阻 R2 两端电压为 40 V，电阻 R2 阻值为 R2＝UIg＝1×4100V－3 A＝4×104 Ω＝40 kΩ，则应用 40 kΩ 的电阻替换 R2 就可以修好“直流 50 V”挡。
解析
3.某学生实验小组利用图 a 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：
电压表 V1(量程 0～1.5 V，内阻约 2000 Ω) 电压表 V2(量程 0～6 V，内阻约 4000 Ω) 电流表 A1(量程 0～0.6 A，内阻约 10 Ω) 电流表 A2(量程 0～40 mA，内阻约 0.1 Ω) 滑动变阻器 R1(总电阻约为 10 Ω) 滑动变阻器 R2(总电阻约为 100 Ω) 电源 E(电动势 2 V，内阻不计) 开关 S，导线若干
解析
②二极管电阻 Rx> RARV，故采用电流表内接法，电路图如图 1。
③将 50 Ω 的定值电阻与电源等效为一个电动势为 2 V、内阻为 50 Ω 的
新电源。在二极管的 I-U 图象上作出新电源的 I-U 图线，如图 2 所示，交点
纵坐标即为电路中的电流，此时电流为 14.5 mA。
解析
5．某同学只用以下给定仪器组装如图甲所示的简易多用电表，仪器不 得重复使用。
A．电流表(0～200 μA,100 Ω)； B．电阻箱(0～999 Ω)； C．电阻箱(0～9999 Ω)；
D．定值电阻 R2(1 kΩ)； E．变阻器(0～300 Ω)； F．变阻器(0～800 Ω)； G．干电池(1.5 V，r＝0)； H．干电池(9 V，r＝0)； I．导线若干。 该多用电表需设置 0、1 为量程 0～1 mA 的电流挡，0、3 为量程 0～3 V 的电压挡，0、2 为欧姆挡。该同学通过计算并选择器材(器材选择只填器材 前的字母)。
(2)甲同学按正确的实验操作，指针停在如图甲所示的位置，则此白炽 灯电阻的测量值为___1_2_0___ Ω。
(3)乙同学发现该多用电表“直流 50 V”挡损坏了，但“直流 10 V”挡 能正常使用。打开电表外壳发现电路板上的电阻 R2 被烧坏了，如图乙所示。 若表头 A 的满偏电流为 1 mA，则应用___4_0____kΩ 的电阻替换 R2 就可以修 好“直流 50 V”挡。
考点29
实验：练习使用多用电表 电表的改装 电学创新实 验
题组一 基础与经典题 1．如图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：
(1) 调 节 __指__针__定__位__螺__丝___ ， 使 电 表 指 针 停 在 __电__流____( 填 “ 电 阻 ” 或 “电流”)的“0”刻线。
(4)该同学用上述简易多用电表的欧姆挡测量某未知电阻，他首先进行 了欧姆挡调零，然后将电阻接在 0、2 之间，发现电流表指针偏转如图乙所 示，示数为__1_2_0____ μA，由此可求得未知电阻为__1_0_0_0___ Ω。
解析 (1)量程为 0～1 mA 的电流挡中电阻箱阻值为 R1＝Ig′Igr－g Ig＝
200×100 1000－200
Ω＝25 Ω，则 R1 应该选择 B，将其调节为 25 Ω；此时电流表的
总电阻为 rg′＝20 Ω。
(2)量程为 0～3 V 的电压挡中电阻箱阻值 R4＝IgU′－rg′＝103－3 Ω－
20 Ω＝2980 Ω，则 R4 应该选择 C，将其调节为 2980 Ω。
解析
(3)R3 最大为 800 Ω，故电源电动势最大值为 Emax＝Ig′(rg′＋R2＋R3max) ＝1.82 V，所以 0、2 的欧姆挡中电源应该选择 G；根据闭合电路欧姆定律， R 内＝R3＋R2＋rg′＝IgE′＝110.－53 Ω＝1500 Ω，则 R3＝480 Ω，即变阻器 R3 应该选择 F。
解析 (1)①表盘上的读数为 13，再乘倍率，所以电阻为 130 Ω。 ②根据多用电表中两表笔电流的流向为“红进黑出”，要测二极管的 正向电阻时，应将红表笔与二极管的负极相连。 (2)①待测二极管加正向 0～1.5 V 电压，所以电压表应选 V1；由二极管 加正向电压的伏安特性曲线可知，当电压接近 1.5 V 时，电流达到最大，接 近 40 mA，故电流表应选 A2；为调节方便，并提高测量的精准度，滑动变 阻器应采用分压式接法，所以滑动变阻器应选总阻值较小的 R1。
(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 b 所示， 这时电压表的示数如图 c 所示。多用电表和电压表的读数分别为__1_5_.0___ kΩ 和__3_._6_0___ 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__1_2_._0___ kΩ。
(2)由于红表笔接欧姆表内置电源的负极，因此红表笔也应该与电压表
的负接线柱相连，故应和 1 端相连。
(3)欧姆表读数需要×1 k 倍率，因此多用电表读数为 15.0 kΩ。电压表
的最小刻度是 0.1 V，需要估读到最小刻度的下一位，其读数为 3.60 V。
(4)当滑动变阻电阻为零时，欧姆表测得的是电压表的内阻，为 12.0
①为调节方便，并有尽可能高的精度，请选择合适的器材，电压表 ___V_1____、电流表___A_2____、滑动变阻器___R_1____；(填写所选器材的符号)
②在虚线方框中画出实验电路原理图；
答案 图见解析图 1
③该二极管加正向电压的伏安特性曲线如图丙所示，现将阻值为 50 Ω 的定值电阻与该二极管串联，并与一电动势为 2 V、内阻不计的电源组成闭 合电路，二极管上的电压为正向电压，则回路中的电流强度为___1_4_._5__ mA。
(1)量程 0～1 mA 的电流挡中电阻箱 R1 应该选择___B_____，将其调节为 ___2_5____ Ω。
(2)量程 0～3 V 的电压挡中电阻箱 R4 应该选择___C_____，将其调节为 __2_9_8_0___ Ω。
(3)0、2 的欧姆挡中变阻器 R3 应该选择___F_____，电源应该选择 ___G_____。
解析 (1)②将红、黑表笔短接，此时表头的读数为 49 μA。由此可知， 滑动变阻器 R0 的最大阻值为 R0＝EI －Rg＝49×1.150－6 Ω－2 kΩ≈29 kΩ；④ 当电流表指针满偏时：Ig＝RE内；当电表指针指向 20 μA 处时：13Ig＝R内＋E Rx， 联立解得 Rx＝50 kΩ。
解析
(2)由以上计算可知，当电表指针指向 20 μA 处时，此时欧姆表内阻 R 内两端电压为 UG＝13E＝0.5 V，当在“×1 k”位置时，对应的待测电阻为 50 kΩ，可知当在“×100”位置时，对应的待测电阻为 Rx′＝50×100 Ω ＝5 kΩ，此时 Rx′两端电压为 U＝E－UG＝1 V；则电流为 I＝RUx′＝51kVΩ＝ 0.2 mA，此时通过 R3 的电流为 I3＝I－IG＝200 μA－20 μA＝180 μA，则 R3 ＝UI3G＝180×0.510－6 Ω≈2.78 kΩ。
kΩ。
(5)根据欧姆表中间刻度可以判断欧姆表的内阻为 15.0 kΩ，根据(4)中的
数据可知，当测内阻是 12 kΩ 的电压表时，电压表示数是 4 V，所以 I＝RUV
＝13 mA，可得 E＝I(RV＋R 内)＝9.00 V。
解析
4．实际的二极管正向电阻并不为零，反向电阻也不是无穷大，一兴趣 小组同学对某型号二极管做了如下研究：
(4)电流表示数为 120 μA，此时电路中的电流为 0.6 mA，根据 E＝ I(Rx＋R 内)，由此可求得未知电阻为 Rx＝EI －R 内＝0.6×1.510－3 Ω－1500 Ω＝ 1000 Ω。
解析
6．某兴趣小组自制了一个多量程的欧姆表，其电路图如图甲所示。其 中电池的电动势 E＝1.5 V，内阻可忽略不计；表头 G 量程 Ig＝60 μA，内 阻 Rg＝2 kΩ，表头的表盘如图乙所示。