2020年高考物理一轮实验总复习 第八课时 实验15：用多

第八课时实验15：用多用电表探索黑箱内的电学元件
实验16：传感器的简单应用
•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．
•4．了解晶体二极管的单向导电性及其符号．
•1．多用电表
•多用电表可以用来测量电流、电压、电阻等，并且每一种测量都有几个量程．外形见下图所示：上半部为表头，表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度；下半部为选择开关，它的四周刻有各种测量项目和量程．另外，还有欧姆表的调零旋钮，机械调零旋钮和测试笔的插孔．
•多用电表的特点
•(1)电阻零刻度在刻度盘的最右端，即与电流的最大刻度重合；电阻无限大，刻度与最左端的电流零刻度重合．
•(2)欧姆表的刻度不均匀．
•(3)欧姆挡选倍率
•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)．
•(4)欧姆表的读数
•待测电阻的阻值应为表盘读数乘以倍率．为了减小读数误差，指针应指表盘的部分，即中央刻度附近．
•2．二极管的单向导电性．
•晶体二极管是半导体材料制成的，它有两个极，一个叫正极，一个叫负极，它的符号如图甲所示．
•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，如图乙所示；当给二极管加反向电压时，它的电阻很大，电路截止，如图丙所示．
•3．传感器的简单应用
•(1)传感器：传感器是能将所测的物理量(一般是非电学量)转换成便于测量的量(一般是电学量)的一类元件．其工作过程是利用某一元件对某一物理量敏感，按一定规律将这一物理量转换成便于利用的信号，从而方便检测或自动化控制．
•(2)敏感元件：①热敏电阻：由半导体材料制成，温度升高，电阻率显著减小．
•②光敏电阻：由半导体材料制成，光照射下，电阻率显著减小．
•多用电表、电学黑箱、直流电源、开关、导线、小灯泡、二极管、铁架台(带铁夹)、温度计、烧杯、光敏电阻、热敏电阻、冰(热)水、光电计数器等．
•1．练习使用多用电表
•(1)观察多用电表的外形，认识选择开关的测量项目及量程．
•(2)检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的电流零位置，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)将选择开关置于直流电压2.5 V挡，测1.5 V干电池的电压．
•(5)将选择开关置于交流电压250 V挡，测220 V交流电源的电压．(一定要注意安全，手指不能接触红黑表笔前端的金属杆)
•(6)将选择开关置于直流电流10 mA挡，测量1.5 V干电池与200 Ω电阻串联回路的电流．
•(7)将选择开关置于欧姆表的“×1”挡，短接红、黑表笔，调整调零旋钮，使指针指向欧姆表刻度的零位置．
•(8)将两表笔分别接触几欧、几十欧的定值电阻两端，读出欧姆表指示的电阻数值，并与标准值比较，然后断开表笔．
•(9)将选择开关置于欧姆挡的“×100”挡，重新进行欧姆调零，然后测定几百欧、几千欧的电阻，并将测定值与标准值进行比较．
•(10)选择适当的量程，测定灯丝、电炉丝和人体的电阻．
•2．研究二极管的单向导电性
•(1)将二极管、小灯泡、开关、直流电源按右图所示电路连接起来，闭合开关S后，小灯泡正常发光；
•(2)将二极管、开关、小灯泡等按下图所示连接起来，闭合开关S后，小灯泡不发光．
•3．探测黑箱内电路，如右图所示
•(1)机械调零：熟悉多用电表的表面结构，观察使用前指针是否指在刻度线左端电流0位置，若不指0，调整调零螺丝，使指针指0.
•(2)将多用电表选择开关旋转到直流电压挡，并置于较大量程，用多用电表测量黑箱任意两个接线柱间的电压，若均无电压，说明箱内不含电源．
•(3)先选定欧姆挡某一较小的挡，两表笔短接，进行电阻调零．然后，用欧姆挡测AC间正反接电阻，若两次所测阻值相等，则标明AC间只含有电阻．若一次测量电阻值较小，另一次较大，说明AB间有二极管，且测量阻值较小时，与黑表笔接触的那一端为二极管的正极．
•(4)用欧姆挡测量BC间正反接电阻，若两次测量值相等表明BC间只有电阻．若两次测量值不相等，且一次较小一次较大．说明BC间有二极管，阻值较小时，与黑表笔接触的那一端为二极管的正极．
• (5)根据前面所测结果，画出黑箱内电路．
•4．传感器实验
•(1)如下图所示将热敏电阻连入电路，多用电表置于“欧姆”挡，观察热敏电阻的阻值．
•(2)分几次向烧杯中倒入热水，逐渐改变水的温度，观察不同温度下热敏电阻的阻值．•(3)按右图所示将光敏电阻连入电路中，观察欧姆表的示数．
•(4)用手挡住部分光线或上下移动手掌，观察光敏电阻的阻值随光线的变化而变化的情况．
•(5)将钩码放在纸带上，如下图所示．拖动纸带向前运动，观察光电计数器上的数字变化．
•使用多用电表“七忌”
•(1)忌不调零就使用多用电表．
•(2)忌用手接触测试笔的金属杆，特别在测电阻时，更应注意不要用手接触测试笔的金属杆．•(3)忌不进行欧姆调零，就用多用电表测电阻值．
•(4)改换欧姆挡量程后，忌不重新调零．
•(5)忌把电阻同其他电路连在一起进行测量．
•(6)忌只看读数不乘倍率．
•(7)多用电表不用时，忌选择开关置于欧姆挡．
•1．测电阻时，刻度线不均匀造成读数误差．
•2．电池用旧后由于电动势下降，会使电阻测量值偏大．
•3．用多用电表测电流、电压时，误差主要来自电表内阻影响，使所测电流、电压值均小于真实值．
•4．传感器中的误差主要来自于温度计的读数．
• (1)用多用电表测直流电流时，应把选择开关旋至标有________处，并把多用电表________联接到被测电路中，若测电压时，应把选择开关旋至标有________处，并把多用电表与被测电路________联．测直流电压和电流时，都必须把红表笔接在________处，即电流从________表笔流进．
•(2)如下图所示的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三条线分别表示多用电表指针的指示位置．
•①将多用电表选择开关置于“×1”挡，Ⅰ的示数______Ω，Ⅱ的示数______Ω.
•②将选择开关置于直流“50 V”挡，Ⅰ的示数为______V，Ⅱ的示数为______V，Ⅲ的示数为______V.
•③选择开关置于直流“250 V”挡时，Ⅰ示数为______V，Ⅱ的示数为______V.
•【解析】(1)多用电表测直流电流时，选择开关应置于“mA挡”，且把电表串联接入被测电路中．测电压时，把选择开关置于标有“V”处，且并联于被测电路两端．因红表笔与表头正接线柱相连，黑表笔与表头负接线柱相连，因此测直流电压和直流电流时，都必须把红表笔接在电势高处，即电流从红表笔进入．
•(2)多用电表测电流或电压时，只要根据旋钮所指示的量程看表盘相对应的刻度弧线，根据读数规则，直接读出指针指示的读数即可，而欧姆表的刻度指示数乘以旋钮指示的挡次倍率，才是电阻的测量值．
•【答案】(1)mA 串V 并电势高红
•(2)①24 36 ②25.0 20.0 10.0 ③125 100
•如右图所示，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，结果如表所示．请判定黑箱内的结构.
红表笔A A B C C B
黑表笔B C C B A A
阻值(Ω) 100 150 50 2 k 2.1 k 100
•【解析】此题考查用多用电表判定黑箱内的电路结构，考查学生对二极管特性的掌握情况，考查推理能力．定值电阻阻值与电流方向无关．二极管有单向导电性，其电阻与电流方向有关，其正向电阻较小，反向电阻很大．电流方向总是从红表笔流入多用电表，因此一定是从黑表笔流入被测电路的．
•A、B间电阻与电流方向无关，因此一定是定值电阻；B、C间电阻与电流方向有关，且阻值比A、C间的相应阻值小，说明二极管一定直接接在B、C间且C为正极．
•【答案】黑箱内结构如下图所示
• (2020年高考山东卷)为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统．光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的
在不同照度下的阻值如下表：照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx)．某光敏电阻R
P
照度(lx) 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 电阻(k
75 40 28 23 20 18
Ω)
• (2)如右上图所示，当1、2两端所加电压上升至2 V 时，控制开关自动启动照明系统．请利用下列器材设计一个简单电路，给1、2两端提供电压，要
求当天色渐暗照度降低至1.0 (1x)时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图．(不考虑控制开关对所设计电路的影响)
• 提供的器材如下：
• 光敏电阻R P (符号 ，阻值见上表)；
• 直流电源E (电动势3 V ，内阻不计)；
• 定值电阻：R 1＝10 k Ω，R 2＝20 k Ω，R 3
＝40 k Ω(限选其中之一并在图中标出)； • 开关S 及导线若干．
• 【解析】 根据图表信息，正确作出阻值随照度变化的图象，可知随照度的增加，电阻逐渐减小；第(2)题中，关键信息是1、2两端所加电压升到2 V
时就自动启动照明系统，故随着光敏电阻上的照度减弱，其电阻阻值逐渐增加，根据上述特点可设计如右图所示的电路图．
•【答案】(1)光敏电阻的阻值随照度变化的曲线如下图所示．特点：光敏电阻的阻值随照度的增大非线性减小．
•(2)图见解析
•1．传感器担负着信息采集的任务，它常常是( )
•A．将力学量(如形变量)转变成电学量
•B．将热学量转变成电学量
•C．将光学量转变成电学量
•D．将电学量转变成力学量
•【解析】传感器是将所感受到的不便于测量的物理量(如力、热、光、声等)转换成便于测量的物理量(一般是电学量)的一类元件．故选项A、B、C 对、选项D错．
•【答案】ABC
•2．下面哪些技术涉及到传感器的应用()
•A．宾馆的自动门
•B．工厂、电站的静电除尘
•C．家用电饭煲的跳闸和保温
•D．声控开关
•【解析】宾馆的自动门采用了光电传感器，故选项A对；家用电饭煲的跳闸和保温采用了热电传感器，故选项C对；声控开关采用了声电传感器，故选项D对．
•【答案】ACD
•3．(2020年全国卷Ⅱ)某同学利用多用电表测量二极管的反向电阻．完成下列测量步骤：
•(1) 检查多用电表的机械零点．
•(2) 将红、黑表笔分别插入正、负表笔插孔，将选择开关拨至电阻测量挡适当的量程处．
•(3) 将红、黑表笔____，进行欧姆调零．
•(4) 测反向电阻时，将____表笔接二极管正极，将____表笔接二极管负极，读出电表示数．
•(5) 为了得到准确的测量结果，应让电表指针尽量指向表盘________(填“左侧”、“右侧”或“中央”)；否则，在可能的条件下，应重新选择量程，并重复步骤(3)、(4)．
•(6) 测量完成后，将选择开关拨向________位置．
•【解析】多用电表作为欧姆表使用时，除进行机械调零外，还要继续欧姆调零，因为欧姆调零的含义是所测得电阻阻值为零，故步骤(3)中可将红、黑表笔短接；多用电表作为欧姆表使用时，电表的内部有一个电源，且红表笔(插入“＋”插孔)与电池负极相连；黑表笔(插入“－”插孔)与电池正极相连，所以步骤(4)要测二极管的反向电阻时，应将红表笔接二极管的正极，将黑表笔接二极管的负极；因为欧姆表的表盘的刻度是不均匀的，越向左刻度越密，测量值越不准确，所以，在步骤 (5)中应让电表
•指针尽量指向表盘的中央，测量完毕后，应拔出表笔，选择开关置于OFF挡位置．
•【答案】(3)短接(4)红黑(5)中央(6)OFF
，以下给出的是可能的实验操作步骤，其中S为选择开关，P为欧姆挡调•4．(2020年上海单科)(1)用多用表的欧姆挡测量阻值约为几十 kΩ的电阻R
x
零旋钮．把你认为正确步骤前的字母按合理的顺序填写在下面的横线上．
•a．将两表笔短接，调节P使指针对准刻度盘上欧姆挡的零刻度，断开两表笔
的阻值后，断开两表笔
•b．将两表笔分别连接到被测电阻的两端，读出R
x
•c．旋转S使其尖端对准欧姆挡×1k
•d．旋转S使其尖端对准欧姆挡×100
•e．旋转S使其尖端对准交流500 V挡，并拔出两表笔
•________
•根据下图所示指针位置，此被测电阻的阻值约为________Ω.
•(2)(多选题)下述关于用多用表欧姆挡测电阻的说法中正确的是( )
•A．测量电阻时，如果指针偏转过大，应将选择开关S拨至倍率较小的挡位，重新调零后测量
•B．测量电阻时，如果红、黑表笔分别插在负、正插孔，则会影响测量结果
•C．测量电路中的某个电阻，应该把该电阻与电路断开
•D．测量阻值不同的电阻时，都必须重新调零
•【解析】(1)①使用欧姆表时，指针指在“中值”附近较为准确．
为几十千欧，故选用×1 k挡．
•②由图知，中值电阻为30 Ω，而被测电阻R
x
•③测量前必须调零．
•④实验完毕后，将选择开关拨至交流电压最高挡，故操作顺序应为：c、a、b、e.
•(2)指针偏角过大，说明电阻示数太小，即选用倍率过高，应换用倍率较小挡位，且重新调零，A正确．利用欧姆表测电阻时，因使用表内电源，故电阻不能在通路时测试，C正确．
•【答案】(1)c、a、b、e 30k(或30 000) (2)A、C
•5．用多用电表进行了几次测量，指针分别处于a、b的位置，如下图所示．若多用电表的选择开关处于下面表格中所指的挡位，a和b的相应读数是多少？请填在表格中．
指针位置选择开关所处挡位读数
直流电流100 mA mA
a
直流电压2.5 V V
b电阻×100 Ω
【答案】23 0.57 320
•6．(1)用20分度的游标卡尺测物体的长度，如图甲所示，读数为________m.
•用螺旋测微器测物体的厚度，如图乙所示，读数为______m.
•(2)某同学为了测定一只电阻的阻值，采用了如下方法：
•①用多用电表粗测：多用电表电阻挡有4个倍率：分别为×1 k、×100、×10、×1.该同学选择×100倍率，用正确的操作步骤测量时，发现指针偏转角度太大(指针位置如下图中虚线所示)．为了较准确地进行测量，请你补充完整下列依次应该进行的主要操作步骤：
•a．__________________________
•b．两表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指在0 Ω处．
•c．重新测量并读数，若这时刻度盘上的指针位置如上图中实线所示，测量结果是___________．
•②该同学用伏安法继续测定这只电阻的阻值，除被测电阻外，还有如下实验仪器：•A．直流电源(电压3 V，内阻不计)
•B．电压表V
1
(量程：0～15 V，内阻约为5 kΩ)
•C．电压表V
2
(量程：0～15 V，内阻约为25 kΩ)
•D．电流表A
1
(量程：0～25 mA，内阻约为1 Ω)
•E．电流表A
2
(量程：0～250 mA，内阻约为0.1 Ω)
•F．滑动变阻器一只，阻值0～20 Ω
•G．电键一只，导线若干
•在上述仪器中，电压表应选择________(填“V
1”或“V
2
”)，电流表应选择________(填“A
1
”或“A
2
”)．请在方框内画出电路原理图．
•【答案】(1)3.160×10－2
6.101×10
－3
～6.103×10
－3
•(2)①a.换用倍率×10的挡c．120 Ω
•②V
1A
1
原理图如下图所示。