实验练习使用多用电表.docx
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实验练习使用多用电表
实验
练习使用多用电表
一、电流表与电压表的改装
1•改装方案
改装为电压表
改装为大量程
的电流表
原理
串联电阻分压
并联电阻分流
改装原
理图
分压电
阻或分
流电阻
U=Ig(Rg+R)
故R=U-Rglg
IgRg=(I-Ig)R
故R=^
I—Ig
改装后电
表内阻
Rv=Rg+R>Rg
RRg
RA=R+Rg 2•校正 (1)电压表的校正电路如图1所示,电流表的校正电路如图2所示• 图1图2 (2)校正的过程是: 先将滑动变阻器的滑动触头移到最左端,然后闭合开关,移动滑动触头,使改装后 的电压表(电流表)示数从零逐渐增大到量程值,每移动一次记下改装的电压表(电流表)和标准电压表 (标准电流表)的示数,并计算满刻度时的百分误差,然后加以校正 二、欧姆表原理(多用电表测电阻原理) 1.构造: 如图3所示,欧姆表由电流表G、电池、调零电阻 R和红、黑表笔组成. 3 欧姆表内部: 电流表、电池、调零电阻串联 外部: 接被测电阻Rx. 全电路电阻R总=Rg+R+r+Rx. 2. 工作原理: 3. 红、黑表笔短接(被测电阻Rx=0)时,调节调零电阻 刻度的标定: R,使1=lg,电流表的指针达到满偏,这一过程 叫欧姆调零. (1)当1=lg时,Rx=0,在满偏电流lg处标为"0”.(图甲) ⑵当1=0时,Rxis,在1=0处标为“三.(图乙) (3)当1=2g时,Rx=Rg+R+r,此电阻值等于欧姆表的内阻值,Rx叫中值电阻. 三、多用电表 1•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 图4 2•外形如图4所示: 上半部分为表盘,表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度;下半部分为选择开关,它的四周刻有各种测量项目和量程• 3•多用电表面板上还有: 欧姆表的欧姆调零旋钮(使电表指针指在右端零欧姆处)、指针定位螺丝(使电表指针指在左端的“0”位置)、表笔的正、负插孔(红表笔插入“+”插孔,黑表笔插入“―”插孔)• 四、二极管的单向导电性 1•晶体二极管是由半导体材料制成的,它有两个极,即正极和负极,它的符号如图5甲所示• 图5 2•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•将多用电表的选择开关拨到欧姆挡,红、黑表笔接到二极管的两极上,当黑表笔接“正”极,红表 笔接“负”极时,电阻示数较小,反之电阻示数很大,由此可判断出二极管的正、负极 1•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• 2•实验步骤 (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6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』小、灯泡两端的电压• 图6 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• 1•多用电表使用注意事项 (1)表内电源正极接黑表笔,负极接红表笔,但是红表笔插入“+”插孔,黑表笔插入“―”插孔,注 意电流的实际方向应为“红入”、“黑出”. (2)区分“机械零点”与“欧姆零点”•机械零点是表盘刻度左侧的“0”位置,调整的是表盘下边中间 的指针定位螺丝;欧姆零点是指刻度盘右侧的“0”位置,调整的是欧姆调零旋钮• (3)由于欧姆挡表盘难以估读,测量结果只需取两位有效数字,读数时注意乘以相应挡位的倍率• (4)使用多用电表时,手不能接触表笔的金属杆,特别是在测电阻时,更应注意不要用手接触表笔的金 属杆• ⑸测量电阻时待测电阻要与其他元件和电源断开,否则不但影响测量结果,甚至可能损坏电表• (6)测电阻时每换一挡必须重新欧姆调零• (7)使用完毕,选择开关要置于交流电压最高挡或“OFF”挡•长期不用,应把表内电池取出• 2•多用电表对电路故障的检测 (1)断路故障的检测方法 1用直流电压挡: 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• (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,若串联在电路中的电流表示数不为零,故障应是短路 命题点一教材原型实验 例1 (2017全国卷川23)图7(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;Ri、R2、R3、 R4和R5是固定电阻,R6是可变电阻;表头的满偏电流 为250讣,内阻为480Q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1V挡和5V挡,直流电流1mA挡和2.5mA挡,欧姆X100Q挡. 图7 (1)图(a)中的A端与(填“红”或“黑”)色表笔相连接• ⑵关于R6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R6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R6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R6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R1+R2=Q,R4=Q. ⑷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3位有效数字) 答案⑴黑 (2)B(3)160880(4)1.47mA 1.10kQ2.94V 解析 (1)当B端与“3”连接时,内部电源与外部电路形成闭合回路,电流从A端流出,故A端与黑色表笔相连接• (2)在使用多用电表之前,调整表头螺丝使电表指针指在表盘左端电流“0”位置,选项A错误;使用 欧姆挡时,先将两表笔短接,调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置,选项B正确;使用电流挡时,电阻R6不在闭合电路中,调节无效,选项C错误. (3)根据题给条件可知,当B端与“2”连接时,表头与R1、R2组成的串联电路并联,此时为量程1mA Rg1—0.253 的电流挡,由并联电路两支路电流与电阻成反比知,亠=025=1,解得R1+R2=160Q. R1+R2°251 当B端与“4”连接时,表头与R1、R2组成的串联电路并联后再与R4串联,此时为量程1V的电压挡, 表头与R1、R2组成的串联电路并联后的总电阻为120Q,两端电压为0.12V,由串联电路中电压与电 阻成正比知: R4两端电压为0.88V,贝UR4电阻为880Q. ⑷若此时B端是与“1”连接的,多用电表作为直流电流表使用,量程为2.5mA,读数为1.47mA. 若此时B端是与“3”连接的,多用电表作为欧姆表使用,读数为11X100Q=1.10kQ. 若此时B端是与“5”连接的,多用电表作为直流电压表使用,量程为5V,读数为2.94V. 1某同学想通过一个多用电表的欧姆挡直接测量某 电压表(量程为10V)的内阻(大约几十千欧),该多用电表刻度盘上电阻刻度的中间值为30. 图8 (1)欧姆挡的选择开关拨至(选填“X1k”或“x100”)挡,先将红、黑表笔短接调零后,选 用图8中(选填“A”或“B”)方式连接• ⑵如图9甲所示,该同学读出欧姆表的读数为Q;如图乙所示,电压表的读数为 V,欧姆表电池的电动势为V. 图9 答案 (1)X1kA (2)4X1045.08.75 解析 (1)用多用电表测电阻时,应让指针指在中间刻度附近,因而应选“X1k”挡•多用电表测电阻 “+”接线柱应接高电势 5.0V.由闭合电路的欧姆定律 时,需要用其内部电源,黑表笔接内部电源的正极,电压表的两接线柱中,端,因而A电路的连接方式正确•⑵题图甲中欧姆表的读数为40X1kQ=40kQ题图乙中电压表的读数为 知欧姆表中电池的电动势E=U+心U+駅5.0V+代X30X103V=站5V. 2 二极管具有单向导电性,其正向电阻很小,反向电 阻很大,现有一个二极管其正极记为 过程如下: A、负极记为B.某同学研究二极管正、反向电阻的相关实验操作 (1)先用多用电表的欧姆挡测量其电阻,其正向电阻约为10Q,反向电阻约为50kQ,则在测量二极管 的正向电阻时,电表的红表笔应接 傾“A”或“B”)端• (2)该同学设计了如图10所示的电路用伏安法进一步测量该二极管正反向电压均为2V时的电阻值, 二极管接在1、2之间,电压表的内阻约为40kQ,选用多用电表的直流电流挡作为电流表接在3、4 之间•该多用电表的直流电流有三个量程,量程和对应的内阻分别为: ①50^A,内阻约为100Q;②50 mA,内阻约为50Q;③250mA,内阻约为10Q则在实验过程中,多用电表的红表笔应与接线柱 (填“3”或“4”)相连;测二极管的反向电阻时电流表的量程应选用(填“①”“②”或 “③”),单刀双掷开关S2应拨向接点(填“5”或“6”). 图10 答案 (1)B (2)3①6 解析 (1)多用电表测电阻时红表笔接表内电池的负极,所以测二极管的正向电阻时应与二极管的负极 相连即与B相连; (2)红表笔是多用电表作直流电流表使用时的正接线柱,故应与接线柱3相连;电 压为2V时,二极管反接时的电流约为40yA,所以应选用量程①;根据电压表和电流表内阻应采用 电流表内接法,所以单刀双掷开关S2应拨向接点6. 3在“练习使用多用电表”的实验中: 图11 (1)某同学用多用电表测量电阻,电路如图11甲所示,若选择开关置于“X100”挡,按正确使用方法 测量电阻Rx的阻值,指针位于图乙所示位置,则Rx=Q. (2)若该欧姆表使用一段时间后,电池电动势变小,内阻变大,但此表仍能调零,按正确使用方法再测 上述Rx,其测量结果与原结果相比将(选填“变大”“变小”或“不变”). ⑶某同学利用图甲中的器材设计了一只欧姆表,其电路如图丙所示. ①关于该欧姆表,下列说法正确的是. A.电阻刻度的零位在表盘的右端 B.表盘上的电阻刻度是均匀的 C.测量前,不需要红、黑表笔短接调零 D.测量后,应将开关S断开 ②某同学进行如下操作: 当Rx未接入时,闭合开关S,将红、黑表笔分开时,调节可变电阻,使电流 表满偏•当Rx接入A、B表笔之间时,若电流表的指针指在表盘的正中央,则待测电阻 Rx的阻值为 (已知电流表的内阻为Rg,电池的内阻为r,可变电阻接入电路的阻值为 R). 答案⑴7。 0 (2)变大(3)①CD②R^ 解析 (1)欧姆表的示数乘以相应挡位的倍率,即待测电阻的阻值,图示读数为 7X100Q= 700Q. (2)当电池电动势变小、内阻变大时,欧姆表需要重新调零,由于满偏电流 Ig不变,由公式Ig^E可 R内 知,欧姆表内阻R内应调小,待测电阻的测量值是通过电流表的示数体现出来的,由 E I= R内+Rx IgR内 吟T可知,当R内变小时,I变小,指针跟原来的位置相比偏左了,欧姆表的示数变大了 R内+Rxi+ R内 (3)①由图丙可知,该欧姆表利用并联电路特点与闭合电路欧姆定律测电阻阻值, 电阻刻度的零位置在 表盘的左端,由闭合电路欧姆定律可知,表盘上的电阻刻度是不均匀的,测量前,不需要红、黑表笔 短接调零,测量后,应将开关S断开,故选项A、B错误,C、D正确. ②当Rx未接入时,闭合开关S,将红、黑表笔分开,调节可变电阻使电流表满偏,由闭合电路欧姆定 律得: Ig=E一,当Rx接入A、B表笔之间时,若电流表的指针指在表盘的正中央,由闭合电路 r+Rg+R 1ERxR+rRg 欧姆定律得Rg=•,联立解得Rx= 2r+r+RgRRg+RxR+r+Rg Rg+Rx 命题点二实验拓展创新 例2 小明在实验室中发现一个外观上像电阻的未知元件D,设计了如图12甲所示电路进行实验探究,请 按要求回答问题: 图12 (1)小明按图甲连接好电路,闭合开关S,将滑动变阻器滑片缓慢地从a端移到b端,发现起始阶段电压表的示数逐渐增大,后续阶段电压表示数保持6V不变,若D为电阻元件,则该过程中它的电阻值的变化情况可能是() A.阻值一直为0 B.阻值先不变,后阶段变小 C.阻值恒定且远大于R2 D.阻值先不变,后阶段变大 ⑵根据元件D铭牌上的部分信息,小明从网络获知该元件为稳压二极管,它有正负极之分,在电路 中当D的正极接高电势时,其i—u图线如图乙中0C所示,当D的负极接高电势时,其i—u图线如图乙中OAB所示,其中AB段为D的稳压工作区,由此可判断图甲中D的黑色端是它的极(填 “正”或“负”). (3)小明接着设计了用多用电表欧姆挡按图丙对该元件进行探究,图丙中虚线框端是其内部等效电路,已知电源电动势E=9V,电表满偏电流lg=3mA.实验时小明先进行欧姆调零,则调零后多用电表内部总电阻为Q;调零后按图丙连接元件D进行测量,若D恰好处于稳压工作区,则此时测 得元件D的阻值应为Q. 答案 (1)B (2)负(3)3000(或3X103)6000(或6X103) 解析 (1)因在滑片移动过程中,发现起始阶段电压表的示数逐渐增大,后续阶段电压表示数保持6V 不变,则知元件阻值先不变,后阶段变小,故B正确• ⑶由R总=厂,解得R总=3000Q;D恰好处于稳压工作区时,其两端电压U=6V,而U= IgR总+Rd 解得Rd=6000Q. 变式 4如图13所示为多量程多用电表的示意图• 图13 ⑴当接通1或2时,为挡(填“电流”“电阻”或“电压”).1的量程比2的量程(填 “大”或“小”). (2)测量某电阻时,用欧姆挡“X10”挡时,发现指针偏转角度过大,他应该换用欧姆挡挡(填 “X1”或“X100”)换挡后,在测量前要先进行. ⑶该同学要测量多用电表直流“2.5V”挡的内阻Rv(约为20kQ)•除此多用电表外,还有以下器材: 直流电源一个(电动势E为3V,内阻可忽略不计)、电阻一个(阻值R为10kQ)、开关一个、导线若干. 要求: (i)在方框中画出实验电路图(多用电表用表 示); (ii)写出Rv的表达式(用字母表示,并说明所用字母的物理意义). 答案 (1)电流大 (2)X1欧姆调零⑶见解析 解析 (1)将电流计改装成电流表时要并联电阻分流,所以1、2是电流挡;并联电阻越小,分流越大, 则改装的电流表量程越大,故1位置的量程较大• (2)因偏转角度过大,则电阻小,应选择“X1”挡,换挡后电路改变,要重新进行欧姆调零. (3)(i)实验电路图如图所示• UE—U (i)在设计的电路图中,多用电表与电阻串联,通过它们的电流相等,所以有R;=厂,因此Rv= ,其中U为多用电表直流“2.5V”挡的读数,R为10kQ,E为电源的电动势• E—U 5二极管具有独特的单向导电性,当在二极管两极之 间所加正向电压小于某值时,二极管的电阻很大(1X106Q,甚至更大),而当正向电压超过某值时, 二极管的电阻随两端电压的升高而急剧减小•为了探究二极管的导电特性: (1)实验小组先用多用电表判断二极管的极性•步骤如下: A.将多用电表置于欧姆表“X100”挡,短接红、黑表笔,调整,使指针指向表盘右侧“0” B.将二极管串接在两表笔之间,多用电表示数如图14中a所示; C.将二极管两极对调,多用电表示数如图中b所示,则此时与红表笔接触的是二极管的 (填“正”或“负”)极• 图14 ⑵实验小组设计了如图15所示的实验电路,通过实验测得相关数据如下表 正向电压U/V 正向电流1/mA 0.10 0 0.20 0 0.30 0 0.40 0.02 0.50 0.26 0.55 0.56 0.60 1.13 0.65 1.79 0.68 2.37 0.70 3.00 图 15 16 (填“线性”或“非线性”)元件. 解析 (1)A.欧姆表选挡后要进行欧姆调零,即短接两表笔,调整欧姆调零旋钮,使指针指在表盘右侧 C.步骤B中欧姆表示数很大,而步骤C中示数很小,由题中所给条件知,当示数很小时红表笔所接为二极管负极. ⑵①图中设计为伏安法测电阻的内接法和外接法可以互换的电路,当开关S接位置1时为电流表内接 法,接位置2时为电流表外接法.由表中数据可知,当电压表示数为0.1〜0.3V时电流表示数为0,故 电流表内接,开关S接在位置1. ②描点作图如图所示,由图线可知二极管是非线性元件 E—U ⑶发光二极管正常工作时两端电压为0.7V,电源电动势高于0.7V,应串联一个电阻,阻值R=— 1.5—0.7 =267Q. 3x10—3
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- 实验 练习 使用 多用 电表