实验十二 练习使用多用电表—2021高中物理一轮复习学案

实验十二练习使用多用电表ZHI SHI SHU LI ZI CE GONG GU,知识梳理·自测巩固一、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、实验原理欧姆表的外部构造如图甲，内部结构如图乙所示。

G是内阻为R g、满偏电流为I g的电流表(表头)，R是可变电阻，也叫调零电阻，电池的电动势是E，内电阻是r。

欧姆表的原理是闭合电路欧姆定律。

红、黑表笔接触时，相当于被测电阻R x＝0，调节R使电流达到满偏，此时满足关系I g＝ER＋R g＋r，这一过程叫欧姆调零，所以电流满刻度处是电阻挡的零点。

红、黑表笔不接触时，相当于被测电阻R x＝∞，此时电流为零，所以电流的零刻度位置是电阻挡的∞。

红、黑表笔接触电阻R x时，通过电流表的电流I x＝ER＋R g＋r＋R x，所以电流的I x处对应电阻挡的R x值。

注意：R x＝R＋R g＋r时I x＝I g2，指针半偏，所以欧姆表的内阻等于中值电阻。

三、实验步骤(1)在用多用电表的欧姆挡进行测量的过程中，需要先进行欧姆调零再进行测量，具体的过程用流程图可表示为：(2)探索黑箱内的电学元件探究项目应用挡位现象电源电压挡两接线柱正、反接时均无示数说明无电源电阻欧姆挡两接线柱正、反接时示数相同二极管欧姆挡正接时示数很小，反接时示数很大电容器欧姆挡指针先指向某一小阻值，后逐渐增大到“∞”，且指针摆动越来越慢电感线圈欧姆挡示数由“∞”逐渐减小到某一较小固定示数(1)红进黑出：表内电源正极接黑表笔，负极接红表笔。

无论用多用电表测电压、电流还是电阻(结合内部结构图看)，电流都要经红表笔(正插孔)流入多用电表，从黑表笔流出。

可以简记为“红进黑出”。

(2)区分两个“零点”：机械零点是表盘刻度左侧的“0”位置，调整的是定位螺丝；欧姆零点是刻度盘右侧的“0”位置，调整的是欧姆调零旋钮。

(3)测电压时，多用电表应与被测元件并联；测电流时，多用电表应与被测元件串联。

(4)勿忘欧姆调零：测电阻时，要选择合适的挡位，使指针分布在“中值”附近，每变换一次挡位，都要重新进行欧姆调零。

(5)使用多用电表时，手不能接触测试笔的金属杆。

(6)测量电阻时，待测电阻要与其他元件及电源断开，否则不但影响测量结果，甚至可能损坏电表。

(7)多用电表使用完毕，应将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡。

如果长期不用欧姆表，应把表内电池取出。

五、误差分析1．系统误差：(1)电池用旧后，电动势会减小，致使电阻测量值偏大，要及时更换新电池。

(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。

2．偶然误差：(1)欧姆表的表盘刻度不均匀，估读时易带来误差，要注意其左密右疏特点。

(2)读数时的观测易形成偶然误差，要垂直表盘正对指针读数。

HE XIN KAO DIAN ZHONG DIAN TU PO,核心考点·重点突破考点一多用电表的使用及读数例1 (2020·黑龙江哈尔滨月考)(1)用多用电表准确测量了一个10 Ω的电阻后，需要继续测量一个阻值大约为3 kΩ的电阻，在用红、黑表笔接触这个电阻两端之前，以下哪些操作是必要的？请选择其中有用的，按操作顺序写出：DCA。

A．调节欧姆调零旋钮使表针指着欧姆零点B．用螺丝刀调节表盘下中间部位的调零螺丝，使表针指零C．将红表笔和黑表笔短接D．把选择开关旋转到电阻×100位置(2)如图所示为一正在测量中的多用电表表盘。

①如果是用电阻×10挡测量电阻，则读数为60 Ω。

②如果是用直流10 mA挡测量电流，则读数为7.1 mA。

③如果是用直流5 V挡测量电压，则读数为3.55 V。

[解析]本题考查多用电表的操作和读数。

(1)用多用电表测电阻时，指针指在表盘中央附近时测量比较准确，多用电表先测10 Ω的电阻，再测量阻值大约是3 kΩ的电阻，应换为电阻×100倍率，因此接下来的操作为把选择开关旋转到电阻×100位置，将红表笔和黑表笔短接，重新进行欧姆调零，即D、C、A。

(2)①欧姆表读数方法为表盘上的读数×倍率，则读数为6×10 Ω＝60 Ω；②用直流10 mA挡测量电流，则读数为7.1 mA；③用直流5 V挡测量电压，则读数为3.55 V。

方法总结：欧姆表刻度盘特点及读数技巧(1)欧姆表刻度盘不同于电压、电流刻度盘①左∞右0：电阻无限大与电流、电压零刻度重合，电阻零刻度与电流、电压最大刻度重合。

②刻度不均匀：左密右疏。

③欧姆挡是倍率挡，即读出的示数应再乘以该挡的倍率。

电流、电压挡是量程范围挡。

在不知道待测电阻的估计值时，应先从小倍率开始，熟记“偏角小换大倍率，偏角大换小倍率”(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)。

(2)读数技巧 ①为了减小读数误差，指针应指在表盘13到23的部分，即中央刻度附近。

②除非指针所在刻度盘处每个小格表示1Ω时，要估读到下一位，其余情况都不用估读。

③电阻值等于指针示数与所选倍率的乘积。

〔类题演练1〕(2019·湖北四地七校期末)某型号多用电表欧姆挡的电路原理图如图甲所示。

微安表G 是欧姆表表头，其满偏电流I g ＝500 μA ，内阻R g ＝950 Ω。

电源电动势E ＝1.5 V ，内阻r ＝1 Ω。

电阻箱R 1和电阻箱R 2的阻值调节范围均为0～9 999 Ω。

(1)甲图中的a 端应与红(填“红”或“黑”)表笔连接。

(2)某同学将图甲中的a 、b 端短接，为使微安表G 满偏，则应调节R 1＝2_049 Ω；然后在a 、b 端之间接入一电阻R x 后发现微安表半偏，则接入的电阻值为R x ＝3_000 Ω。

(3)如图乙所示，该同学将微安表G 与电阻箱R 2并联，利用该电路图组装一个×100倍率的欧姆表，要求欧姆表的表盘刻度示意图如图丙所示，其中央刻度标“15”，则该同学应调节R 2＝950 Ω；用此欧姆表测量一个阻值约2 000 Ω的电阻，测量前应调节R 1＝1_024 Ω。

[解析] 本题考查多用电表欧姆挡原理。

(1)根据多用电表电流红进黑出可知a 端接红表笔。

(2)欧姆调零时根据闭合电路的欧姆定律I g ＝E R g ＋r ＋R 1，解得R 1＝E I g －(R g ＋r )＝2 049 Ω；当接入R x 后，电流为满偏的一半，则I g 2＝E R g ＋r ＋R 1＋R x，可得R x ＝R g ＋r ＋R 1＝3 000 Ω。

(3)因欧姆表的中央刻度为15，倍率为“×100”，则欧姆表的内阻R Ω＝15×100 Ω＝1500 Ω，故调零时的满偏电流为I ＝E R Ω＝1×10－3 A ，表头和R 2并联改装为电流表，由并联分流电压相等I g R g ＝(I －I g )R 2，解得R 2＝950 Ω；改装后的欧姆表需要进行欧姆调零，则R Ω＝1500 Ω＝R g ·R 2R g ＋R 2＋R 1＋r ，解得R 1＝1 024 Ω。

考点二 多用电表判断电路故障多用电表对电路故障的检测高中阶段对电路故障的考查只限于断路和短路两种，且故障一般只有一处。

(1)断路故障的检测方法①将多用电表拨到电压挡作为电压表使用。

a ．将电压表与电源并联，若电压表示数不为零，说明电源良好，若电压表示数为零，说明电源损坏。

b ．在电源完好时，再将电压表与外电路的各部分电路并联。

若电压表的示数为零，则说明该部分电路完好，若电压表示数等于电源电动势，则说明该部分电路中有断点。

②用直流电流挡将电流表串联在电路中，若电流表的示数为零，则说明与电流表串联的部分电路断路。

③用欧姆挡检测将各元件与电源断开，然后接到红黑表笔间，若有阻值(或有电流)说明元件完好，若电阻无穷大(或无电流)说明此元件断路。

不能用欧姆表检测电源的情况。

(2)短路故障的检测方法①将电压表与电源并联，若电压表示数为零，说明电源被短路；若电压表示数不为零，则外电路的部分电路不被短路或不完全被短路。

②用电流表检测，串联在电路中的电流表若示数不为零，故障应是短路。

例2 (2019·山东新泰二中月考)如图所示的电路中，1、2、3、4、5、6为连接点的标号。

在开关闭合后，发现小灯泡不亮。

现用多用电表检查电路故障，需要检测的有电源、开关、小灯泡、3根导线以及电路中的各连接点。

(1)在连接点1、2已接好的情况下，应当选用多用电表的电压挡，进行检查。

(2)在连接点1、2同时断开的情况下，应当选用多用电表的欧姆挡，进行检查。

(3)在各接点接好且开关闭合情况下，若测得3、4两点间的电压接近电源的电动势，则表明小灯泡断路。

[解析]本题考查用多用电表检查电路故障。

(1)在1、2两点接好的情况下，选电流挡易造成表头烧坏、电源短路，选欧姆挡需要与外电源断开，故应选用多用电表的电压挡进行检查。

(2)在1、2同时断开的情况下，应选用多用电表欧姆挡进行检查，直接测量某段电路的电阻即可。

(3)在开关闭合情况下，若测得3、4两点间的电压接近电源的电动势，则表明小灯泡断路。

方法总结：使用多用电表检测故障的方法及注意事项(1)如闭合开关，电路中存在电源，应用多用电表的直流电压挡检查故障；如电路中没有电源，可以用多用电表的欧姆挡检查灯泡或导线的故障。

(2)多用电表中的电压挡的量程应大于电源电动势。

(3)使用多用电表判断电路故障时，应采用“试触法”防止损坏电表。

(4)电流应从红表笔流入多用电表，从黑表笔流出多用电表。

〔类题演练2〕在如图甲所示的电路中，4节干电池串联，小灯泡A、B的规格为“3.8 V0.3 A”。

合上开关S后，无论怎样移动滑片，A、B灯都不亮。

(1)用多用电表的直流电压挡检查故障。

①选择开关置于下列量程的B挡较为合适(用字母序号表示)；A．2.5 V B．10 VC．50 V D．250 V②测得c 、d 间电压约为5.8 V ，e 、f 间电压为0，则故障是A 。

A ．A 灯丝断开B ．B 灯丝断开C ．d 、e 间连线断开D ．B 灯被短路(2)接着练习使用欧姆表的“×1”挡测电阻，欧姆表经过“欧姆调零”，①测试前，一定要将电路中的开关S 断开；②测c 、d 间和e 、f 间电阻时，某次测试结果如图乙所示，读数为6.0 Ω，此时测量的是e 、f 间电阻。

根据小灯泡的规格计算出的电阻为12.7 Ω。

[解析] (1)①由于4节干电池串联后电动势为6 V ，电压表量程应选10 V ，B 正确。

②灯泡不亮，说明电路断路或短路，电压表接c 、d 端时有示数且接近电源电动势，说明有电流通过电压表，c 、d 间以外其他部分电路接通，电压表接e ，f 时无示数，说明c 、d 间灯泡断路，A 正确。