(全國(guó)通用)2020年高考物理一輪題復(fù)習(xí) 第八章 恒定電流 微專(zhuān)題58 實(shí)驗(yàn)-練習(xí)使用多用電表

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1、實(shí)驗(yàn):練習(xí)使用多用電表 考點(diǎn)及要求:(1)多用電表的原理;(2)多用電表的讀數(shù);(3)多用電表的使用. 1.多用電表在科研和生活中有著廣泛的用途.例如探測(cè)黑箱內(nèi)的電學(xué)元件,如圖1甲所示,是黑箱上的三個(gè)接線(xiàn)柱,兩個(gè)接線(xiàn)柱之間最多只能接一個(gè)元件;黑箱內(nèi)所接的元件不超過(guò)兩個(gè),某實(shí)驗(yàn)小組進(jìn)行了以下操作,步驟是: ①用直流電壓擋測(cè)量,A、B、C三點(diǎn)間均無(wú)電壓; ②改用歐姆擋測(cè)量,A、C間正、反接阻值不變; ③用歐姆擋測(cè)量,黑表筆接A,紅表筆接B時(shí)測(cè)得的阻值較小,反接時(shí)測(cè)得的阻值較大; ④用歐姆擋測(cè)量,黑表筆接C、紅表筆接B時(shí)測(cè)得阻值比黑表筆接A、紅表筆接B時(shí)測(cè)得的阻值大. 圖

2、1 (1)上述第①步實(shí)驗(yàn)操作中說(shuō)明了__________________. (2)多用電表在調(diào)至歐姆擋,正式測(cè)量電阻前需要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作是________________________________________________________________________. (3)該小組選擇了“×100”擋正確操作后,第②步實(shí)驗(yàn)操作測(cè)得的示數(shù)如圖乙,則阻值為_(kāi)_______Ω. (4)請(qǐng)?jiān)趫D甲中畫(huà)出該黑箱內(nèi)的元件及正確的接法. (5)該實(shí)驗(yàn)小組選擇了多用電表的某個(gè)功能擋和電阻箱來(lái)測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,作出R-圖象如圖丙所示(圖中單位均采用國(guó)際單位制中的單位),則該電源的電

3、動(dòng)勢(shì)E=________V,內(nèi)阻r=________Ω.實(shí)驗(yàn)中測(cè)量的電動(dòng)勢(shì)________電源真實(shí)的電動(dòng)勢(shì)(選填“大于”、“小于”或“等于”). 2.有一內(nèi)阻未知(約20~60 kΩ)、量程(0~10 V)的直流電壓表V. (1)某同學(xué)想通過(guò)一個(gè)多用電表的歐姆擋,直接去測(cè)量上述電壓表的內(nèi)阻,該多用電表刻度盤(pán)上讀出電阻刻度中間值為30,歐姆擋的選擇開(kāi)關(guān)撥至倍率________擋.先將紅、黑表筆短接調(diào)零后,選用下列________(選填“A”或“B”)圖方式連接. (2)如圖2所示,在實(shí)驗(yàn)中某同學(xué)讀出歐姆表的讀數(shù)為_(kāi)_______,這時(shí)電壓表的讀數(shù)為_(kāi)_______ V.請(qǐng)你推導(dǎo)出歐

4、姆表電池的電動(dòng)勢(shì)為_(kāi)_______ V. 圖2 3.如圖3所示,電源的電動(dòng)勢(shì)E=1.5 V,內(nèi)阻r=0.5 Ω,電流表滿(mǎn)偏電流Ig=10 mA,電流表內(nèi)阻Rg=7.5 Ω,A、B為接線(xiàn)柱. 圖3 (1)用一條導(dǎo)線(xiàn)把A、B直接連起來(lái),要使電流表恰好達(dá)到滿(mǎn)偏,應(yīng)把可變電阻R1調(diào)為多少? (2)調(diào)至滿(mǎn)偏后保持R1的值不變,如果把任意電阻R接在A、B之間,電流表讀數(shù)I與R的值有什么關(guān)系? (3)如果電流表表盤(pán)如圖4所示,請(qǐng)把表盤(pán)上的電流刻度改為對(duì)應(yīng)的歐姆刻度. 圖4 4.(1)多用電表是實(shí)驗(yàn)室和生產(chǎn)實(shí)際中常用的儀器.使用多用電表進(jìn)行了兩次測(cè)量,指針?biāo)傅奈恢梅謩e如圖5中

5、a、b所示.若選擇開(kāi)關(guān)處在“×10”的歐姆擋時(shí)指針位于a,則被測(cè)電阻的阻值是________Ω.若選擇開(kāi)關(guān)處在“直流電壓2.5 V”擋時(shí)指針位于b,則被測(cè)電壓是________V. 圖5 (2)如圖6甲所示為一黑箱裝置,箱內(nèi)有電源、電阻等元件,a、b為黑箱的兩個(gè)輸出端. ①為了探測(cè)黑箱,某同學(xué)進(jìn)行了以下幾步測(cè)量: A.用多用電表的電阻擋測(cè)量a、b間的電阻; B.用多用電表的電壓擋測(cè)量a、b間的輸出電壓; C.用多用電表的電流擋測(cè)量a、b間的輸出電流. 你認(rèn)為以上測(cè)量中不妥的有:________(填序號(hào)) 圖6 ②含有電源的黑箱相當(dāng)于一個(gè)“等效電源”,a、b是等效電

6、源的兩極.為了測(cè)定這個(gè)等效電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,該同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖乙所示的電路,調(diào)節(jié)變阻器的阻值,記錄下電壓表和電流表的示數(shù),并在方格紙上建立了U-I坐標(biāo)系,根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描出了坐標(biāo)點(diǎn),如圖丙所示.請(qǐng)你做進(jìn)一步處理,并由圖求出等效電源的電動(dòng)勢(shì)E=______V,內(nèi)阻r=______Ω. ③由于電壓表和電流表的內(nèi)阻,會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)誤差,則采用此測(cè)量電路所測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)與真實(shí)值相比________,測(cè)得的內(nèi)阻與真實(shí)值相比________(填“偏大”、“偏小”或“相同”). 5.某同學(xué)做測(cè)定電阻絲的電阻率的實(shí)驗(yàn). (1)實(shí)驗(yàn)中,用螺旋測(cè)微器測(cè)量一種電阻值很大的電阻絲的直徑,刻度位置如圖7所示,則電阻絲的直

7、徑是________cm. 圖7 (2)用多用電表的歐姆擋粗測(cè)這種電阻絲的阻值.已知此電阻絲的阻值約為幾十千歐,下面給出了實(shí)驗(yàn)操作步驟: a.旋轉(zhuǎn)選擇開(kāi)關(guān)S,使其尖端對(duì)準(zhǔn)交流500 V擋,并拔出兩表筆 b.將兩表筆短接,調(diào)節(jié)歐姆擋調(diào)零旋鈕使指針對(duì)準(zhǔn)刻度盤(pán)上歐姆擋的零刻度,而后斷開(kāi)兩表筆 c.將兩表筆分別連接到被測(cè)電阻絲的兩端,測(cè)出阻值后,斷開(kāi)兩表筆 d.旋轉(zhuǎn)選擇開(kāi)關(guān)S,使其尖端對(duì)準(zhǔn)歐姆擋的某一擋位 合理的實(shí)驗(yàn)步驟順序是____________(填寫(xiě)相應(yīng)的字母).旋轉(zhuǎn)選擇開(kāi)關(guān),其尖端應(yīng)對(duì)準(zhǔn)的歐姆擋位是______;根據(jù)該擋位和圖8所示指針位置,電阻絲的阻值約為_(kāi)_______Ω

8、. 圖8 (3)用電流表和電壓表較精確地測(cè)定此電阻絲的阻值,實(shí)驗(yàn)室提供下列可選用的器材: 電壓表V(量程3 V,內(nèi)阻約50 kΩ) 電流表A1(量程100 μA,內(nèi)阻約200 Ω) 電流表A2(量程5 mA,內(nèi)阻約20 Ω) 電流表A3(量程0.6 A,內(nèi)阻約1 Ω) 滑動(dòng)變阻器R(最大阻值1 kΩ) 電源E(電源電壓為4 V) 開(kāi)關(guān)S、導(dǎo)線(xiàn) a.在所提供的電流表中應(yīng)選用______________(填字母代號(hào)); b.在虛線(xiàn)框中畫(huà)出測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)電路. (4)分別用L、d、Rx表示電阻絲的長(zhǎng)度、直徑和阻值,則電阻率表達(dá)式為ρ=________. 答案解析 1

9、.(1)黑箱內(nèi)無(wú)電源 (2)先短接表筆調(diào)零 (3)2 200 (4)如圖所示 (5)1.5 2.5 等于 解析 利用電壓擋測(cè)量無(wú)電壓說(shuō)明黑箱內(nèi)無(wú)電源,A、C接線(xiàn)柱間正、反接時(shí)阻值不變,說(shuō)明A、C接線(xiàn)柱間只是電阻,A、B接線(xiàn)柱間正、反接時(shí)阻值變化較大,說(shuō)明其間有二極管,導(dǎo)通方向?yàn)锳到B.第(5)問(wèn)中利用代入法寫(xiě)表達(dá)式,即選用電流擋得出R=E-r,所以與縱軸的截距為r,斜率為E.利用電流表和電阻箱測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的方法中,考慮電流表內(nèi)阻RA時(shí)的函數(shù)式為R=E-(r+RA),可見(jiàn),電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值不存在系統(tǒng)誤差,而內(nèi)電阻的測(cè)量值r測(cè)=r真+RA>r真. 2.(1)×1 k A (2)4

10、0 kΩ 5.0 8.75 解析 (1)當(dāng)歐姆表的指針指在中間位置附近時(shí),測(cè)量值較為準(zhǔn)確,根據(jù)讀數(shù)為:示數(shù)×倍率=讀數(shù),知選擇“×1 k”的擋較好;歐姆表的正極插孔與內(nèi)部電源的負(fù)極相連,與電壓表構(gòu)成一閉合回路,電流從負(fù)極流出,進(jìn)入電壓表的正極,所以選擇A圖正確;(2)歐姆表的讀數(shù)為:40 Ω×1 k=40 kΩ;電壓表的讀數(shù)為:5.0 V,歐姆表的內(nèi)阻等于中值電阻為:r=30 kΩ,根據(jù)閉合電路歐姆定律有:E=Ir+U=×30×1 000 V+5.0 V=8.75 V. 3.見(jiàn)解析 解析 歐姆表的原理是閉合電路歐姆定律,當(dāng)A、B用導(dǎo)線(xiàn)連接時(shí),Ig=,若在A、B間接電阻R時(shí),I=,電流表示

11、數(shù)I與接入的電阻R一一對(duì)應(yīng). (1)由閉合電路歐姆定律得:Ig= 整理可得: R1=-Rg-r =(-7.5-0.5) Ω=142 Ω (2)把任意電阻R接到A、B之間,設(shè)電流表讀數(shù)為I,則I= 解得:R=-(Rg+r+R1)=-150 Ω (3)由任意電阻R的表達(dá)式可得: 當(dāng)I=0 mA時(shí),R=∞ 當(dāng)I=2 mA時(shí),R=600 Ω 當(dāng)I=4 mA時(shí),R=225 Ω 當(dāng)I=6 mA時(shí),R=100 Ω 當(dāng)I=8 mA時(shí),R=37.5 Ω 當(dāng)I=10 mA時(shí),R=0 Ω 4.(1)500 2.00 (2)①AC?、?.47(±0.02) 0.81(±0.02)?、燮 ?/p>

12、偏小 解析 (1)指針在位置a處歐姆擋的表盤(pán)讀數(shù)為50,因倍率為“×10”,故測(cè)量結(jié)果為500 Ω.當(dāng)選擇開(kāi)關(guān)處在“直流電壓2.5 V”擋時(shí)應(yīng)從表盤(pán)上第二條刻線(xiàn)上讀數(shù),分度值為0.05 V,按“五分之一”估讀法可知應(yīng)讀到0.01 V,故指針位于b時(shí)可讀得結(jié)果為2.00 V. (2)①因電阻擋不能測(cè)量在電路中的電阻,特別是電路中有電源時(shí),測(cè)量不準(zhǔn)確,還有可能燒毀電表,故A不妥.由于電流表的內(nèi)阻很小,直接將電流表接在a、b上時(shí)極有可能使電源短路,故C不妥.②通過(guò)描下的點(diǎn)連線(xiàn),使盡量多的點(diǎn)在線(xiàn)上,不在線(xiàn)上的點(diǎn)均勻分布在線(xiàn)兩側(cè),則圖線(xiàn)在縱軸上的截距等于電源電動(dòng)勢(shì)的大小,約為1.47 V,斜率的絕對(duì)

13、值等于電源內(nèi)阻.③這是電流表外接法,實(shí)際測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)是將電壓表等效為電源的一部分時(shí)的開(kāi)路電壓,由于電壓表的作用,通過(guò)電源的電流不為零,故其內(nèi)電壓不為零,路端電壓必小于電源電動(dòng)勢(shì),即電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值偏?。煌?,內(nèi)阻的測(cè)量值是電壓表與電源并聯(lián)后的總電阻,測(cè)量值也偏?。? 5.(1)0.064 2 (2)dbca ×1 k 3.2×104 (3)A1 見(jiàn)解析圖 (4) 解析 (1)螺旋測(cè)微器固定部分讀數(shù)為0.5 mm,可動(dòng)部分的讀數(shù)為14.2×0.01 mm=0.142 mm,因而電阻絲的直徑為0.642 mm=0.064 2cm. (2)首先選擇合適的歐姆擋位,然后歐姆調(diào)零,再進(jìn)行電阻測(cè)量,最后把選擇開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)至“OFF”位置或者“500 V”交流擋位,因而合理的順序?yàn)閐bca.由于電阻絲阻值約為幾十千歐,因而選擇的歐姆擋位為“×1 k”,根據(jù)指針位置可知電阻絲的阻值為32×103 Ω=3.2×104 Ω. (3)估算電路中最大電流約為I==125 μA,因而電流表選A1,因?yàn)镽x>因而電流表采用內(nèi)接法;由于滑動(dòng)變阻器的阻值遠(yuǎn)小于電阻絲的阻值,因而滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法. (4)由Rx=ρ可得ρ=.

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