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高考总复实验:练习使用多用表


(对应学生用书P140)

一、实验目的
1.了解多用电表的构造和原理; 2.使用多用电表测电阻;

3.探测黑箱内的电学元件.

二、实验原理 1.多用电表的构造及功能 多用电表可以用来测电流、电压和电阻,又称万用电表,其表面 结构如右图所示.

其表面分为上、下两部分,上半部分为表

盘,共有三条刻度线,最 上面的刻度线的左端标有“∞”,右端标有“0”,是用于测电阻的,中 间的刻度线是用于测交直流电流和交直流电压的,其刻度是分布均匀 的,最下面一条刻度线左侧标有“V ~ ”是用于测小交流小电压的,其刻 度是不均匀的.多用电表表面的下半部分为选择开关,周围标有测量功 能的区域和量程.将多用电表的选择开关旋转到电流挡,多用电表就测 量电流;当选择开关旋转到其他功能区域时,就可测量电压或电阻.

多用电表表面还有一对正、负插孔.红表笔插“+”插孔,黑表 笔插“-”插孔,插孔上面的旋钮叫调零旋钮,用它可进行电阻调 零.另外,在表盘和选择开关之间还有一个机械调零旋钮,用它可以进 行机械调零,即旋转该调零螺丝,可使指针(在不接入电路中时 )指在左 端“0”刻线.

2.多用电表是电流表、电压表和欧姆表的组合,测电流和电压的 原理与电流表和电压表相同 (1)直流电流挡:直流电流挡的几个挡位实际是由同一表头并联不 同电阻改装而成的几个量程不同的电流表. (2)直流电压挡:直流电压挡的几个挡位实际是由同一表头串联不 同电阻改装而成的几个量程不同的电压表.

(3)测电阻的原理如下图所示. 欧姆表是根据闭合电路欧姆定律制成的测量电阻的仪表,可直接读 出电阻值,比用伏安法测电阻方便. E 调零时 Ig= Rg+ R+ r E 测量时 I= Rg+ R+ r+ Rx

只要将对应Rx值的电流刻度I改为阻值Rx即为欧姆表.
由于I与R成非线性关系,表盘上电流刻度是均匀的,其对应的电 阻刻度却是不均匀的,电阻的零刻度在电流满偏处.

问题探究

欧姆表的中值电阻与内阻有何关系?由此解释为何每

次欧姆表换挡都要调零.
[提示] E Ig E 由 Ig= , = ,解得 R 内 = R 中,即中值电阻等于 R内 2 R内 + R中

欧姆表的内阻. 若换用不同的挡时,其中值电阻都是不同的,欧姆表对应的内阻也 不相同.因此,在不同的挡位时,只有重新调零才能使指针指在满偏位 置.

3.二极管的单向导电性 二极管是用半导体材料制成的电子元件,它有两个引线,一根叫正 极,另一根叫负极,二极管的表示符号是 ,当二极管的正极接高电 势点、负极接低电势点,即加正向电压时,二极管电阻很小(与加反向 电压比较 ),处于导通状态,相当于一个接通的开关;当给二极管加反 向电压时,二极管的电阻无穷大,相当于一个断开的开关,这种特性叫 二极管的单向导电性,已被广泛应用.

三、实验器材 多用电表一只,干电池一节,电阻箱一个,定值电阻三个,黑箱 一个,导线若干.

(对应学生用书P141) 要点一 实验步骤 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. 测小电珠两端的电压. 5 .如图 (2) 所示连好电路,将选择开关置于直流电流挡,测量通 过小电珠的电流.

4 .如图 (1) 所示连好电路,将多用电表选择开关置于直流电压挡,

6.利用多用电表的欧姆挡测三个定值电阻的阻值,将测量值和真 实值进行比较. 7.研究二极管的单向导电性,利用多用电表的欧姆挡测二极管两 个引线间的电阻,确定正负极. 8.探索黑箱内的电学元件
判断目的 电源 电阻 二极管 电容器 电感线圈 应用挡位 电压挡 欧姆挡 欧姆挡 欧姆挡 欧姆挡 现 象

两接线柱正、反接时均无示数,说明无电源 两接线柱正、反接时示数相同 正接时示数很小,反接时示数很大 指针先指“0 Ω”后逐渐增大到“∞”,且越 来越慢 示数由“∞”逐渐减小到某一较小固定示数

要点二

数据处理

1.测电阻时,电阻值等于指针的示数与倍率的乘积. 2.若指针指在两个相邻刻度的中央,如果测电流或电压时,估读 1 1 数是最小分度的 ;若测电阻时,估读数要小于最小分度的 . 2 2

要点三

注意事项

1.使用多用电表“十二忌” (1)忌不调零就使用多用电表. (2)忌搞错连接方式,测电压需并联,测电流需串联. (3)忌搞反直流电流方向,直流电要从正极测试笔流入,从负极测 试笔流出. (4)忌用手接触测试笔的金属杆,特别是在测电阻时,更应注意不 要用手接触测试笔的金属杆.

(5)忌用直流电挡位测交流电.
(6)忌不进行欧姆表调零,就用多用电表测电阻值. (7)忌只看读数不乘倍率.

(8)改换欧姆挡量程后,忌不重新调零.

(9)忌把电池装反. (10)忌把电阻同其他电路联在一起进行测量. (11)忌把电池装在多用电表内长期不用. (12)多用电表不用时,忌选择开关置于欧姆挡. 2.用多用电表测黑箱时,一定要先用电压挡判断其内有无电源, 确定无电源后才能使用欧姆挡测量. 3.用多用电表测电流和电压时,要先选择量程再进行测量,且不 要把量程当成倍率.

要点四

误差分析

1.测电阻时,表盘刻度线不均匀造成读数误差. 2.电池旧了电动势下降,会使电阻测量值偏大.

(2011·北京 )用如图所示的多用电表测量电阻,要用到选择开关 K 和两个部件S、T.请根据下列步骤完成电阻测量: ①旋动部件________,使指针对准电流的“0”刻线. ②将K旋转到电阻挡“×100”的位置. ③将插入“+”、“-”插孔的表笔短接,旋动部件 ________ , 使指针对准电阻的________(填“0刻线”或“∞刻线”).

④将两表笔分别与待测电阻相接,发现指针偏转角度过小.为了 得到比较准确的测量结果,请从下列选项中挑出合理的步骤,并按____ ____的顺序进行操作,再完成读数测量. A.将K旋转到电阻挡“×1k”的位置 B.将K旋转到电阻挡“×10”的位置 C.将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接 D.将两表笔短接,旋动合适部件,对电表进行校准 [解析]

多用电表表盘上S为调整定位螺丝,作用是进行机械调零;

使用多用电表前首先要进行机械调零.T为欧姆调零旋钮,欧姆调零时,
指针对准电阻的零刻线.指针偏转角度过小说明电阻很大,选择开关K 应旋至较大倍率,换挡后需重新进行欧姆调零.

[答案]

①S

③T;0刻线

④ADC

(对应学生用书P142)
题型一 例1 对欧姆表的原理的考查 图示为一简单欧姆表原理示意图,其中电流表的满偏电流Ig

=300 μA,内阻Rg=100 Ω,可变电阻R的最大阻值为10 kΩ,电池的电
动势E=1.5 V,内阻r=0.5 Ω,图中与接线柱A相连的表笔颜色应是___ _____色.按正确使用方法测量电阻 Rx的阻值时,指针指在刻度盘的正

中央,则Rx=________kΩ.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________(填“变大”、“变小”或“不变”).

[ 尝试解答 ]

欧姆表是电流表改装的,因此电流的方向也是从

“+”插孔进、从“-”插孔出,由于图中电流从接线柱 A流入,故接 线柱A是“+”插孔即红表笔插孔(红表笔插入“+”插孔),所以与A相 连的表笔颜色是红色;
当两表笔短接 (即 Rx= 0)时,电流表应调至满偏电流 Ig,设此时欧 E E 姆表的内阻为 R 内, 则有 Ig= 得 R 内 = = 5 kΩ; 当指针指在刻度盘的 Ig R内 Ig E 正中央时, I= Ig/2,有 = ,代入数据可得 Rx= R 内 = 5 kΩ; 2 R内 + Rx

当电池电动势变小、内阻变大时,欧姆表要重新调零,由于满偏电 E 流 Ig 不变,由公式 Ig= 可知,应将欧姆表内阻 R 内调小.待测电阻的 R内 IgR内 E 测 量值 是通 过电流 表的 示数 体现出 来的 ,由 I= = = R内 + Rx R内 + Rx Ig 可知,当 R 内变小时, I 变小,指针跟原来的位置相比偏左了,因 Rx 1+ R内 此欧姆表的示数变大了.

[答案]



5

变大

题型二 例2

利用多用电表检测电路故障 (2010·山东高考)在测定金属电阻率的实验中,某同学连接

电路如下图所示.闭合电键后,发现电路有故障 (已知电源、电表和导 线均完好,电源电动势为E):

①若电流表示数为零、电压表示数为E,则发生故障的是 _______ _(填“待测金属丝”“滑动变阻器”或“电键”). ②若电流表、电压表示数均为零,该同学利用多用电表检查故 障.先将选择开关旋至________挡(填“欧姆×100”“直流电压10 V” 或“直流电流2.5 mA”),再将________(填“红”或“黑”)表笔固定在 则多用电表的示数依次是________、________、________.

a接线柱,把另一支表笔依次接b、c、d接线柱.若只有滑动变阻器断路,

[ 尝试解答 ]

本题考查电路故障的分析判断、检测和多用电表的

使用等知识点,意在考查考生实验能力和分析判断电路故障的能力.若 电流表示数为零,电压表示数为 E,说明电压表与电源构成闭合回路, 发生故障的是待测金属丝.利用多用电表检测含电源电路故障,应先将 开关旋转至直流电压 10 V挡,再将红表笔固定在电源正极 a接线柱上, 若只有滑动变阻器断路,把另一支表笔接b时,多用电表示数为0;把另 一支表笔接 c时,多用电表示数为 E;把另一支表笔接 d时,多用电表示 数为E.

[答案]

①待测金属丝

②直流电压10 V



0

E

E

题型三 例3

用多用电表探索黑箱内的电学元件 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 黑表笔

A B

A C

B C

C B

C A

B A

阻值(Ω)

100

150

50

2k

2.1 k

100

[ 尝试解答 ]

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]

黑箱内结构如右图所示

(对应学生用书P142) 1.关于多用电表的使用,下列说法不正确的是( A.待测电阻不跟别的元件断开,其测量值将偏大 B.测量电阻时,用两手碰表笔的金属杆,其测量值偏小 C .测量电阻时,如果电路不和电源断开,可能出现烧坏表头的 )

情况
D.用多用电表测量60 W灯泡的电阻,其阻值比用额定电压和额 定功率算出的电阻大

[ 解析 ]

待测电阻不跟别的元件断开,待测电阻可能是与其他元

件并联,测量值可能偏小;测电阻时,两手碰表笔的金属杆,人体电阻 与待测电阻并联,测量值偏小;测量电阻时,如果电路不和电源断开, 欧姆表两端的电压可能过大,从而烧坏电表;用多用电表测量灯泡的电 阻,测量的是灯泡不发光时的电阻,灯泡用额定电压和额定功率计算出 的电阻是灯泡正常发光时的电阻,灯泡正常发光时温度很高,电阻较 大.符合题意的选项为A、D. [答案] AD

2.实验课上,老师在实验桌上摆放了晶体二极管、电阻、电容器 各一只,性能均正常,要求某实验小组用多用电表对以上三元件加以区 分.该小组的做法是:将多用电表的选择开关拨到“R×100”挡,分别 测它们的正负电阻加以区别: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 k Ω,接着读数逐渐增大,最后停在100 kΩ上,测甲、乙、丙三个元件分 别是( ) A.电容器、电阻、二极管

B.电阻、电容器、二极管
C.电阻、二极管、电容器 D.二极管、电阻、电容器

[ 解析 ]

甲元件的正、反向电阻相同,说明甲为定值电阻;乙元

件的正向电阻很小,反向电阻很大,说明乙为二极管;测丙元件时,电 故丙为电容器.C项正确. [答案] C

阻增大过程,是给电容器的充电的过程,充电完成后,电容器阻值很大,

3.根据要求填空: (1)下图甲所示为多用电表的示意图,其中S、K、T为三个可调节 的部件,现用此多用电表测量一阻值约为20Ω~30 Ω的定值电阻,测量 的某些操作步骤如下:

①调节可调部件________,使电表指针停在________位置; ②调节可调部件K,使它的尖端指向________位置; ③将红、黑表笔分别插入“+”、“-”插孔,笔尖相互接触, 调节可调部件________,使电表指针指向________位置. 该电阻的阻值为________ Ω.

(2)在用多用电表测量另一电阻的阻值时,电表的读数如图乙所示,

[解析]

(1)图甲中, ① S 为机械调零旋钮,调节指针停在左边 A、

V 的零位位置. ②由题设条件知待测电阻约为 20 Ω~ 30 Ω,选用 ×1 Ω 挡,指针可 1 在中间 刻度线. 3 ③测量电阻以前,红、黑表笔插入 “+ ”、“- ”插孔后,笔尖接 触 (短接 )调节欧姆调零旋钮 T,使指针指在右端欧姆挡刻度线的零位. (2)测另一未知电阻时,由图乙看出选挡旋钮 K 指在欧姆挡 × 1 k 位 置,指针示数为 20,可知该电阻值为 20.0× 1 k= 2.0× 104 Ω.

[答案] 位

(1)①S

A、V的零位

②×1 Ω挡

③T

右端欧姆挡零

(2)2.0×104

4 . (2011· 青岛三校联考 ) 一多用电表的电阻挡有三个倍率,分别
是×1 、×10 、×100. 用×10 挡测量某电阻时,操作步骤正确,发现表 头指针偏转角度很小,为了较准确地进行测量,应换到________挡,如

果换挡后立即用表笔连接待测电阻进行读数,那么缺少的步骤是______
__;若补上该步骤后测量,表盘的示数如下图所示,则该电阻的阻值是 ________Ω.

若将该表的选择开关置于1 mA挡测电流,表盘示数仍如图所示, 则被测电流为________mA;若用直流15 V挡测量电压,则读数为_____

___V.

[解析 ]

表头指针偏转角度小,说明测量电阻的阻值偏大,应选择

大倍率的挡 ×100 挡,换挡后必须重新进行欧姆调零,由题图所示刻度 1 可读出被测量电阻的阻值为 2.2× 10 Ω.电流为 mA× 4.0= 0.40 mA, 10
3

15 电压为 V× 100.0= 6.0 V. 250

[答案]

×100

重新进行欧姆调零

2.2×103(或2.2 k)

0.40

6.0

5.如右图所示的电路中,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. 应当选用多用电表的________挡.在连接点1、2同时断开的情况下,应 当选用多用电表的________挡. (2)在开关闭合情况下,若测得5、6两点间的电压接近电源的电动 势,则表明________可能有故障.

(1) 为了检测小灯泡以及 3 根导线,在连接点 1 、 2 已接好的情况下,

(3)将小灯泡拆离电路,写出用多用电表检测该小灯泡是否有故障
的具体步骤.

[解析]

(1)小灯泡不亮,即发生了断路故障. 在1、2两点接好的情

况下,应当选用多用电表的电压挡,在1、2同时断开,即与电源断开的 情况下,应当选用欧姆挡. (2)由“外电路断开时,路端电压等于电动势 ”可知,5、6两点可 能有故障. [答案] (1)电压 欧姆 (2)开关或连接点5、6 (3)①将多用电表 挡位调到欧姆挡;②将红、黑表笔相接,检查欧姆挡能否正常工作;③ 测量小灯泡的电阻,如电阻无穷大,表明小灯泡有故障.

6. (2011·安徽 )(1) 某同学使用多用电表粗略测量一定值电阻的阻
值 , 先 把 选 择 开 关 旋 到 “ ×1k” 挡 位 , 测 量 时 指 针 偏 转 如 图 (a) 所 示.请你简述接下来的测量操作过程:

①_____________________________________________________;
②_____________________________________________________; ③_____________________________________________________;

④测量结束后,将选择开关旋到“OFF”挡.

(2)图(b)是一个多量程多用电表的简化电路图,测量电流、电压和 电阻各有两个量程.当转换开关S旋到位置3时,可用来测量________ 当S旋到位置________时,可用来测量电流,其中S旋到位置________时 量程较大. [ 解析 ] [答案] 多用电表测电阻时,电源内置;作为电流表时,电阻与 (1)①断开待测电阻,将选择开关旋到“×100”挡 表头并联;并联电阻越小,电流表的量程越大. ②将两表笔短接,调整“欧姆调零旋钮”,使指针指向“0 Ω”



③再接入待测电阻,将指针示数×100,即为待测电阻阻值
(2)电阻;1、2;1

7 . (2011·烟台月考 )(1) 多用电表是实验室和生产实际中常用的仪 器.使用多用电表进行了两次测量,指针所指的位置分别如图中a、b所 示.若选择开关处在“×10 Ω”的欧姆挡时指针位于a,则被测电阻的 阻值是________Ω.若选择开关处在“直流电压2.5 V”挡时指针位于b, 则被测电压是________V.

(2)如图甲所示为一黑箱装置,盒内有电源、电阻等元件,a、b为 黑箱的两个输出端. ①为了探测黑箱,某同学进行了以下几步测量: A.用多用电表的欧姆挡测量a、b间的电阻; B.用多用电表的电压挡测量a、b间的输出电压; C.用多用电表的电流挡测量a、b间的输出电流. 你认为以上测量中不妥的有:________(填序号). ②含有电源的黑箱相当于一个“等效电源”, a、b是等效电源的

两极.为了测定这个等效电源的电动势和内阻,该同学设计了如图乙所
示的电路,调节变阻器的阻值,记录下电压表和电流表的示数,并在方 格纸上建立了U-I坐标,根据实验数据画出了坐标点,如图丙所示.请

你做进一步处理,并由图求出等效电源的电动势E=______V,内阻r=
______Ω.

③由于电压表和电流表的内阻会产生系统误差,则采用此测量电

路所测得的电动势与实际值相比________,测得的内阻与实际值相比__
______(选填“偏大”、“偏小”或“相同”).

[解析]

从图中可以看出指针位于a时,示数为50,被测电阻的阻值

为50×10 Ω=500 Ω;从图中可以看出指针位于b时,所测电压为2.0 V. (2)①A中不能用欧姆挡直接测量含电源电路的电阻; C中可能会造

成短路,不能用多用电表的电流挡直接测量a、b间的输出电流.
②作出等效电源的 U-I图线,如图所示,把图线延长得出在 U轴上 的截距为1.45,即等效电源的电动势为1.45 V,求出图线斜率的绝对值为

0.75,即等效电源的内阻为0.75 Ω.
③考虑电压表内阻的影响,采用此测量电路所测得的电动势与内阻 都偏小.

[答案]

(1)500

2.0

(2)①AC

②1.45

0.75

③偏小

偏小


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