（新課改省份專用）2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第八章 第5節(jié) 實(shí)驗(yàn)：用多用電表測量電學(xué)中的物理量學(xué)案（含解析）

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1、（新課改省份專用）2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第八章 第5節(jié) 實(shí)驗(yàn)：用多用電表測量電學(xué)中的物理量學(xué)案（含解析） 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1．了解多用電表的構(gòu)造和原理，掌握多用電表的使用方法。 2．會(huì)使用多用電表測電壓、電流及電阻。 3．會(huì)用多用電表探索黑箱中的電學(xué)元件。 二、實(shí)驗(yàn)原理 1.歐姆表內(nèi)部電路簡化如圖所示。 2.根據(jù)閉合電路歐姆定律： （1）當(dāng)紅、黑表筆短接時(shí)，Ig＝； （2）當(dāng)被測電阻Rx接在紅、黑表筆兩端時(shí)，I＝；　 （3）當(dāng)I中＝Ig時(shí)，中值電阻R中＝Rg＋R＋r。 三、實(shí)驗(yàn)器材 多用電表、電學(xué)黑箱、直流電源、開關(guān)、導(dǎo)線若干、小燈泡、二極

2、管、定值電阻(大、中、小)三個(gè)。 部分器材用途 多 用 電 表 1．多用電表可以用來測量電流、電壓、電阻等，并且每一種測量都有幾個(gè)量程。 2．外形如圖所示：上半部分為表盤，表盤上有電流、電壓、電阻等多種量程的刻度；下半部分為選擇開關(guān)，它的四周刻有各種測量項(xiàng)目和量程。 3．多用電表面板上還有：歐姆表的歐姆調(diào)零旋鈕(使電表指針指在右端零歐姆處)、指針定位螺絲(使電表指針指在左端的“0”位置)、表筆的正、負(fù)插孔(紅表筆插入“＋”插孔，黑表筆插入“－”插孔)。 二 極 管 1.晶體二極管是由半導(dǎo)體材料制成的，它有兩個(gè)極，即正極和負(fù)極，它的符號(hào)如圖甲所示。 2．晶體二極管具

3、有單向?qū)щ娦?符號(hào)上的箭頭表示允許電流通過的方向)。當(dāng)給二極管加正向電壓時(shí)，它的電阻很小，電路導(dǎo)通，如圖乙所示；當(dāng)給二極管加反向電壓時(shí)，它的電阻很大，電路截止，如圖丙所示。 3．將多用電表的選擇開關(guān)撥到歐姆擋，紅、黑表筆接到二極管的兩極上，當(dāng)黑表筆接“正”極，紅表筆接“負(fù)”極時(shí)，電阻示數(shù)較小，反之電阻示數(shù)很大，由此可判斷出二極管的正、負(fù)極。 四、實(shí)驗(yàn)步驟 (1)觀察：觀察多用電表的外形，認(rèn)識(shí)選擇開關(guān)的測量項(xiàng)目及量程。 (2)機(jī)械調(diào)零：檢查多用電表的指針是否停在表盤刻度端的零位置。若不指零，則可用小螺絲刀進(jìn)行機(jī)械調(diào)零。 (3)將紅、黑表筆分別插入“＋”“－”插孔。 (4)測量小燈泡的

4、電壓和電流。 ①按如圖甲所示的電路圖連好電路，將多用電表選擇開關(guān)置于直流電壓擋，測小燈泡兩端的電壓。 ②按如圖乙所示的電路圖連好電路，將選擇開關(guān)置于直流電流擋，測量通過小燈泡的電流。 (5)測量定值電阻 ①根據(jù)被測電阻的估計(jì)阻值，選擇合適的擋位，把兩表筆短接，觀察指針是否指在歐姆表的“0”刻度，若不指在歐姆表的“0”刻度，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使指針指在歐姆表的“0”刻度處； ②將被測電阻接在兩表筆之間，待指針穩(wěn)定后讀數(shù)； ③讀出指針在刻度盤上所指的數(shù)值，用讀數(shù)乘以所選擋位的倍率，即得測量結(jié)果； ④測量完畢，將選擇開關(guān)置于交流電壓最高擋或“OFF”擋?！? 五、誤差分析 1.

5、偶然誤差 (1)估讀時(shí)易帶來誤差。 (2)表頭指針偏轉(zhuǎn)過大或過小都會(huì)使誤差增大。 2．系統(tǒng)誤差 (1)電池用舊后，電動(dòng)勢會(huì)減小，內(nèi)阻會(huì)變大，致使電阻測量值偏大，要及時(shí)更換電池。 (2)測電流、電壓時(shí)，由于電表內(nèi)阻的影響，測得的電流、電壓值均小于真實(shí)值。 六、注意事項(xiàng) 1．使用前要機(jī)械調(diào)零。 2．兩表筆在使用時(shí)，電流總是“紅入”“黑出”。 3．測電阻時(shí) (1)指針指中值附近較準(zhǔn)，否則換擋。 (2)每換一擋必須重新歐姆調(diào)零。 (3)讀出示數(shù)要乘以倍率。 4．使用完畢，選擇開關(guān)置于“OFF”擋或交流電壓最高擋，長期不用應(yīng)取出電池。 [基礎(chǔ)考法] 考法(一)　考查多用電表

6、的原理及讀數(shù) 1．某學(xué)生實(shí)驗(yàn)小組利用圖甲所示電路，測量多用電表內(nèi)電池的電動(dòng)勢和電阻“×1 k”擋內(nèi)部電路的總電阻。使用的器材有： 多用電表； 電壓表：量程5 V，內(nèi)阻十幾千歐； 滑動(dòng)變阻器：最大阻值5 kΩ； 導(dǎo)線若干。 回答下列問題： (1)將多用電表擋位調(diào)到電阻“×1 k”擋，再將紅表筆和黑表筆________，調(diào)零點(diǎn)。 (2)將圖甲中多用電表的紅表筆和________(填“1”或“2”)端相連，黑表筆連接另一端。 (3)將滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)到適當(dāng)位置，使多用電表的示數(shù)如圖乙所示，這時(shí)電壓表的示數(shù)如圖丙所示，多用電表和電壓表的讀數(shù)分別為______kΩ和______V

7、。 (4)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，使其接入電路的阻值為零。此時(shí)多用電表和電壓表的讀數(shù)分別為12.0 kΩ和4.00 V。從測量數(shù)據(jù)可知，電壓表的內(nèi)阻為________kΩ。 (5)多用電表電阻擋內(nèi)部電路可等效為由一個(gè)無內(nèi)阻的電池、一個(gè)理想電流表和一個(gè)電阻串聯(lián)而成的電路，如圖丁所示。根據(jù)前面的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算可得，此多用電表內(nèi)電池的電動(dòng)勢為________V，電阻“×1 k”擋內(nèi)部電路的總電阻為________kΩ。 解析：(1)使用多用電表測電阻時(shí)，換擋后需重新進(jìn)行歐姆調(diào)零，故應(yīng)將兩表筆短接進(jìn)行調(diào)零。 (2)電流應(yīng)從多用電表的紅表筆流入、黑表筆流出，故紅表筆應(yīng)接“1”。 (3)從題

8、圖乙可以看出指針指向歐姆擋15.0位置，電阻擋為“×1 k”，故讀數(shù)為15.0 kΩ；由于電壓表量程為5 V，指針?biāo)肝恢脼?.60，故讀數(shù)為3.60 V。 (4)當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻為零時(shí)，多用電表讀數(shù)即為電壓表內(nèi)阻，所以電壓表內(nèi)阻為12.0 kΩ。 (5)設(shè)多用電表內(nèi)電池的電動(dòng)勢為E、多用電表內(nèi)阻為R，由第(3)、(4)問可知＝，＝，兩式聯(lián)立解得：E＝9.00 V，R＝15.0 kΩ。 答案：(1)短接　(2)1　(3)15.0　3.60　(4)12.0 (5)9.00　15.0 2．(2017·全國卷Ⅲ)圖(a)為某同學(xué)組裝完成的簡易多用電表的電路圖。圖中E是電池；R1

9、、R2、R3、R4和R5是固定電阻，R6是可變電阻；表頭的滿偏電流為250 μA，內(nèi)阻為480 Ω。虛線方框內(nèi)為換擋開關(guān)，A端和B端分別與兩表筆相連。該多用電表有5個(gè)擋位，5個(gè)擋位為：直流電壓1 V擋和5 V擋，直流電流1 mA擋和2.5 mA擋，歐姆×100 Ω擋。 (1)圖(a)中的A端與________(填“紅”或“黑”)色表筆相連接。 (2)關(guān)于R6的使用，下列說法正確的是________(填正確答案標(biāo)號(hào))。 A．在使用多用電表之前，調(diào)整R6使電表指針指在表盤左端電流“0”位置 B．使用歐姆擋時(shí)，先將兩表筆短接，調(diào)整R6使電表指針指在表盤右端電阻“0”位置 C．使用電流擋

10、時(shí)，調(diào)整R6使電表指針盡可能指在表盤右端電流最大位置 (3)根據(jù)題給條件可得R1＋R2＝_______ Ω，R4＝_______ Ω。 (4)某次測量時(shí)該多用電表指針位置如圖(b)所示。若此時(shí)B端是與“1”相連的，則多用電表讀數(shù)為________；若此時(shí)B端是與“3”相連的，則讀數(shù)為________；若此時(shí)B端是與“5”相連的，則讀數(shù)為________。(結(jié)果均保留三位有效數(shù)字) 解析：(1)A端與電池正極相連，電流從A端流出，A端與黑表筆相連。 (2)使用多用電表前，應(yīng)機(jī)械調(diào)零，即應(yīng)調(diào)整“指針定位螺絲”，使指針指在表盤左端電流“0”位置，與R6無關(guān)，選項(xiàng)A錯(cuò)；使用歐姆擋時(shí)，需要紅、黑

11、表筆短接，調(diào)整R6使電表指針指在表盤右端電阻“0”位置，選項(xiàng)B對；使用電流擋時(shí)，B端與“1”或“2”相連，與R6無關(guān)，C錯(cuò)。 (3)B端與“1”“2”相連時(shí)，該多用電表擋位分別為直流2.5 mA擋、直流1 mA擋，如圖甲所示，由電表的改裝原理可知，B端與“2”相連時(shí)，有I2＝IG＋，解得R1＋R2＝160 Ω；B端與“4”相連時(shí)，如圖乙所示，多用電表為直流電壓1 V擋，表頭并聯(lián)部分電阻R0＝，R4＝－R0＝880 Ω。 (4)B端與“1”相連時(shí)，電表讀數(shù)為1.47 mA；B端與“3”相連時(shí)，多用電表為歐姆×100 Ω擋，讀數(shù)為11.0×100 Ω＝1.10×103 Ω；B端與“5”相連時(shí)，

12、多用電表為直流電壓5 V擋，讀數(shù)為×5 V＝2.95 V。 答案：(1)黑　(2)B　(3)160　880　(4)1.47 mA 1．10×103 Ω　2.95 V 考法(二)　多用電表的使用 3．在“用多用電表測量電學(xué)中的物理量”實(shí)驗(yàn)中： (1)某同學(xué)欲測量一節(jié)干電池的電壓，下述操作正確的是________(填字母)。 A．歐姆調(diào)零，選擇擋位，表筆接觸電池兩極(其中紅表筆接觸正極)，讀數(shù) B．機(jī)械調(diào)零，選擇擋位，表筆接觸電池兩極(其中紅表筆接觸正極)，讀數(shù) C．選擇擋位，機(jī)械調(diào)零，表筆接觸電池兩極(其中黑表筆接觸正極)，讀數(shù) D．選擇擋位，歐姆調(diào)零，表筆接觸電池兩極(其

13、中黑表筆接觸正極)，讀數(shù) (2)該同學(xué)欲測量如圖甲所示生活用電中插座的電壓，則應(yīng)把多用電表的選擇開關(guān)打到如圖乙所示的________位置(選填A(yù)、B、C、…、Q)。 (3)經(jīng)過正確操作后，電表指針指向如圖丙所示，則插座的電壓為________ V。 解析：(1)使用多用電表測電壓時(shí)，應(yīng)該先機(jī)械調(diào)零，然后選擇適當(dāng)?shù)膿跷?，表筆接觸電池兩極(其中紅表筆接觸正極)，待示數(shù)穩(wěn)定后讀數(shù)即可，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。 (2)題圖甲所示插座的電壓為220 V交流電源，所以應(yīng)把多用電表的選擇開關(guān)打到題圖乙所示的H位置。 (3)多用電表表盤最下面一排刻度線左側(cè)標(biāo)有“”，是用于測交流電壓的，根據(jù)

14、電表指針可知，插座的電壓為U＝215 V。 答案：(1)B　(2)H　(3)215 4．二極管具有單向?qū)щ娦?，其正向電阻很小，反向電阻很大，現(xiàn)有一個(gè)二極管其正極記為A、負(fù)極記為B。某同學(xué)研究二極管正、反向電阻的相關(guān)實(shí)驗(yàn)操作過程如下： (1)先用多用電表的歐姆擋測量其電阻，其正向電阻約為10 Ω，反向電阻約為50 kΩ，則在測量二極管的正向電阻時(shí)，電表的紅表筆應(yīng)接________(填“A”或“B”)端。 (2)該同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的電路用伏安法進(jìn)一步測量該二極管正、反向電壓均為2 V時(shí)的電阻值，二極管接在1、2之間，電壓表的內(nèi)阻約為40 kΩ，選用多用電表的直流電流擋作為電流表接在3、4

15、之間。該多用電表的直流電流有三個(gè)量程，量程和對應(yīng)的內(nèi)阻分別為：①50 μA，內(nèi)阻約為100 Ω；②50 mA，內(nèi)阻約為50 Ω；③250 mA，內(nèi)阻約為10 Ω。則在實(shí)驗(yàn)過程中，多用電表的紅表筆應(yīng)與接線柱________(選填“3”或“4”)相連；測二極管的反向電阻時(shí)電流表的量程應(yīng)選用________(選填“①”“②”或“③”)，單刀雙擲開關(guān)S2應(yīng)撥向接點(diǎn)________(選填“5”或“6”)。 解析：(1)多用電表測電阻時(shí)紅表筆接表內(nèi)電池的負(fù)極，所以測二極管的正向電阻時(shí)應(yīng)與二極管的負(fù)極相連，即與B相連。 (2)紅表筆是多用電表作直流電流表使用時(shí)的正接線柱，故應(yīng)與接線柱3相連；電壓為2

16、 V時(shí)，二極管反接時(shí)的電流約為40 μA，所以電流表應(yīng)選用量程①；根據(jù)電壓表和電流表內(nèi)阻應(yīng)采用電流表內(nèi)接法，所以單刀雙擲開關(guān)S2應(yīng)撥向接點(diǎn)6。 答案：(1)B　(2)3?、佟? 5．某同學(xué)為了將一量程為3 V的電壓表改裝成可測量電阻的儀表——?dú)W姆表，進(jìn)行了如下操作： (1)先用如圖甲所示電路測量該電壓表的內(nèi)阻，圖中電源內(nèi)阻可忽略不計(jì)，閉合開關(guān)，將電阻箱阻值調(diào)到3 kΩ時(shí)，電壓表恰好滿偏；將電阻箱阻值調(diào)到12 kΩ時(shí)，電壓表指針指在如圖乙所示位置，則電壓表的讀數(shù)為________V。由以上數(shù)據(jù)可得電壓表的內(nèi)阻RV＝________kΩ。 (2)將圖甲的電路稍作改變，在電壓表兩端接上兩

17、個(gè)表筆，就改裝成了一個(gè)可測量電阻的簡易歐姆表，如圖丙所示，為將表盤的電壓刻度轉(zhuǎn)換為電阻刻度，進(jìn)行了如下操作：閉合開關(guān)，將兩表筆斷開，調(diào)節(jié)電阻箱，使指針指在“3.0 V”處，此處刻度應(yīng)標(biāo)阻值為________(填“0”或“∞”)；再保持電阻箱阻值不變，在兩表筆間接不同阻值的已知電阻找出對應(yīng)的電壓刻度，則“1 V”處對應(yīng)的電阻刻度為________kΩ。 (3)若該歐姆表使用一段時(shí)間后，電池內(nèi)阻不能忽略且變大，電動(dòng)勢不變，但將兩表筆斷開時(shí)調(diào)節(jié)電阻箱，指針仍能滿偏，按正確使用方法再進(jìn)行測量，其測量結(jié)果將________。 A．偏大　　　　　　　　 B．偏小 C．不變 D．無法確定 解析：(

18、1)由題圖乙所示電壓表表盤可知，其分度值為0.1 V，示數(shù)為1.50 V；電源內(nèi)阻不計(jì)，由題圖甲所示電路圖可知，電源電動(dòng)勢：E＝U＋I(xiàn)R＝U＋R， 由題意可知：E＝3＋×3 000，E＝1.5＋×12 000， 解得：RV＝6 000 Ω＝6 kΩ，E＝4.5 V。 (2)兩表筆斷開，處于斷路情況，相當(dāng)于兩表筆之間的電阻無窮大，故此處刻度應(yīng)標(biāo)阻值為∞，當(dāng)指針指向3 V時(shí)，電路中的電流為IV＝ A＝0.000 5 A，此時(shí)電阻箱的阻值為R＝ Ω＝3 kΩ。 當(dāng)電壓表示數(shù)為1 V時(shí)，有 1＝·，解得Rx＝1 kΩ。 (3)根據(jù)閉合電路歐姆定律可知電池新時(shí)有 IV＝＝， 測量電阻時(shí)電

19、壓表示數(shù)為 U＝·， 歐姆表用一段時(shí)間調(diào)零時(shí)有IV＝， 測量電阻時(shí)U＝·， 比較可知r＋R＝r′＋R′，所以若電流相同，則Rx′＝Rx，即測量結(jié)果不變，C正確。 答案：(1)1.50　6　(2)∞　1　(3)C 考法(三)　用多用電表檢測電路故障 6.某照明電路出現(xiàn)故障，其電路如圖甲所示，該電路用標(biāo)稱值12 V的蓄電池為電源，導(dǎo)線及其接觸完好。維修人員使用已調(diào)好的多用電表直流50 V擋檢測故障。他將黑表筆接在c點(diǎn)，用紅表筆分別探測電路的a、b點(diǎn)。 (1)斷開開關(guān)，紅表筆接a點(diǎn)時(shí)多用電表指示如圖乙所示，讀數(shù)為________ V，說明題中________正常(選填：蓄

20、電池、保險(xiǎn)絲、開關(guān)、小燈)。 (2)紅表筆接b點(diǎn)，斷開開關(guān)時(shí)，表針不偏轉(zhuǎn)，閉合開關(guān)后，多用電表指示仍然和圖乙相同，可判定發(fā)生故障的器件是________(選填：蓄電池、保險(xiǎn)絲、開關(guān)、小燈)。 解析：(1)多用電表調(diào)至50 V量程，接a、c兩點(diǎn)測量的是電源兩端的電壓，讀數(shù)為11.3 V，可見蓄電池完好。 (2)斷開開關(guān)，電壓表指針不偏轉(zhuǎn)，表明電壓表被斷路，開關(guān)閉合后，讀數(shù)與接a點(diǎn)時(shí)相同，表明蓄電池、保險(xiǎn)絲、開關(guān)和多用電表能組成完好回路，開關(guān)和保險(xiǎn)絲無問題，發(fā)生故障的是小燈，小燈斷路。 答案：(1)11.3(11.1～11.5均可)　蓄電池　(2)小燈 7．在如圖甲所示的電路中，4節(jié)

21、干電池串聯(lián)，小燈泡A、B的規(guī)格為“3.8 V,0.3 A”。合上開關(guān)S后，無論怎樣移動(dòng)滑動(dòng)片，A、B燈都不亮。 (1)用多用電表的直流電壓擋檢查故障。 ①選擇開關(guān)置于下列量程的________擋較為合適(用字母序號(hào)表示)； A．2.5 V　　　　　　　 B．10 V C．50 V D．250 V ②測得c、d間電壓約為5.8 V、e、f間電壓為0，則故障是________。 A．A燈絲斷開 B．B燈絲斷開 C．d、e間連線斷開 D．B燈被短路 (2)接著練習(xí)使用歐姆表的“×1”擋測電阻，歐姆表經(jīng)過“歐姆調(diào)零”， ①測試前，一定要將電路中的開關(guān)S_______

22、_； ②測c、d間和e、f間電阻時(shí)，某次測試結(jié)果如圖乙所示，讀數(shù)為________ Ω，此時(shí)測量的是________間電阻。根據(jù)小燈泡的規(guī)格計(jì)算出的電阻為________ Ω。 解析：(1)①由于4節(jié)干電池串聯(lián)后電動(dòng)勢為6 V，電壓表量程應(yīng)選10 V，B正確。 ②燈泡不亮，說明電路斷路或短路，電壓表接c、d端時(shí)有示數(shù)且接近電源電動(dòng)勢，說明有電流通過電壓表，c、d間以外其他部分電路接通，電壓表接e、f時(shí)無示數(shù)，說明c、d間燈泡斷路，A正確。 (2)①使用歐姆表時(shí)一定要將被測電阻從電路中斷開。 ②歐姆表讀數(shù)應(yīng)該為6.0 Ω。由于A燈泡斷路，電阻無窮大，而歐姆表示數(shù)為6.0 Ω，說明測量的

23、應(yīng)該是e、f間電阻。由R＝可求得電阻為12.7 Ω。 答案：(1)①B?、贏　(2)①斷開?、?.0　e、f　12.7 考法(四)　用多用電表探索黑箱內(nèi)的電學(xué)元件 8.如圖所示，已知黑箱外有A、B、C三只接線柱，黑箱內(nèi)有一只定值電阻和一個(gè)二極管，它們的兩端都直接接在接線柱上。用多用電表依次測三只接線柱間的阻值，結(jié)果如下表所示。請畫出黑箱內(nèi)的電路結(jié)構(gòu)。 紅表筆 A A B C C B 黑表筆 B C C B A A 阻值/Ω 100 150 50 2 000 2 100 100 解析：先由二極管反向截止的性質(zhì)分析，由表可知，接B、C和C、B時(shí)測量結(jié)果不同，故在B、C間一定有二極管存在；同理可知在A、C間也有二極管存在，并且A、C間的正向電阻大于B、C之間，說明A、C間包含電阻；而接A、B和B、A時(shí)電阻不變，故說明A、B間只有電阻，B、C間接二極管。所以黑箱內(nèi)的結(jié)構(gòu)如圖所示。 答案：見解析圖