高考物理一輪復(fù)習(xí) 第八章 微專題58 實(shí)驗(yàn) 練習(xí)使用多用電表

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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)接線柱，兩個(gè)接線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1 (1)上述第①步實(shí)驗(yàn)操作中說明了__________________． (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________Ω. (4)請(qǐng)?jiān)趫D甲中畫出該黑箱內(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)功能擋和電阻箱來測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，作出R－圖像如圖丙所示(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，該多用電表刻度盤上讀出電阻刻度中間值為30，歐姆擋的選擇開關(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________，這時(shí)電壓表的讀數(shù)為________ V．請(qǐng)你推導(dǎo)出歐姆表電池的電動(dòng)勢(shì)為________ 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，電流表滿偏電流Ig＝10 mA，電流表內(nèi)阻Rg＝7.5 Ω，A、B為接線柱． 圖3 (1)用一條導(dǎo)線把A、B直接連起來，要使電流表恰好達(dá)到滿偏，應(yīng)把可變電阻R1調(diào)為多少？ (2)調(diào)至滿偏后保持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)如果電流表表盤如圖4所示，請(qǐng)把表盤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a、b所示．若選擇開關(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)刻度盤上歐姆擋的零刻度，而后斷開兩表筆 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，斷開兩表筆 d．旋轉(zhuǎn)選擇開關(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____________(填寫相應(yīng)的字母)．旋轉(zhuǎn)選擇開關(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________Ω. 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) 開關(guān)S、導(dǎo)線 a．在所提供的電流表中應(yīng)選用______________(填字母代號(hào))； b．在虛線框中畫出測(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．(1)黑箱內(nèi)無電源　(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)量無電壓說明黑箱內(nèi)無電源，A、C接線柱間正、反接時(shí)阻值不變，說明A、C接線柱間只是電阻，A、B接線柱間正、反接時(shí)阻值變化較大，說明其間有二極管，導(dǎo)通方向?yàn)锳到B.第(5)問中利用代入法寫表達(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，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)40 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 Ω1 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＝301 000 V＋5.0 V＝8.75 V. 3．見解析 解析　歐姆表的原理是閉合電路歐姆定律，當(dāng)A、B用導(dǎo)線連接時(shí)，Ig＝，若在A、B間接電阻R時(shí)，I＝，電流表示數(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　∑? 解析　(1)指針在位置a處歐姆擋的表盤讀數(shù)為50，因倍率為“10”，故測(cè)量結(jié)果為500 Ω.當(dāng)選擇開關(guān)處在“直流電壓2.5 V”擋時(shí)應(yīng)從表盤上第二條刻線上讀數(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通過描下的點(diǎn)連線，使盡量多的點(diǎn)在線上，不在線上的點(diǎn)均勻分布在線兩側(cè)，則圖線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)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)的開路電壓，由于電壓表的作用，通過電源的電流不為零，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??；同理，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)量值也偏小． 5．(1)0.064 2　(2)dbca　1 k　3.2104 (3)A1　見解析圖　(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14.20.01 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32103 Ω＝3.2104 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＝.