2019-2020高中物理 第二章 恒定电流 第9节 实验：练习使用多用电表讲义+习题（含解析）新人教版选修3-1

第9节实验：练习使用多用电表1学会用多用电表测量电压、电流、定值电阻。2学会用多用电表测量二极管的正、反向电阻，并据此判断二极管的正、负极。3学会用多用电表探测简单黑箱中的电学元件。一、实验原理1测电压(直流)选择直流电压挡合适的量程，将电表与被测电路并联，读数即所测的电压。2测电流(直流)选择直流电流挡合适的量程，将被测电路导线卸开一端，把多用表串联在电路中，读数即所测电流。3测量定值电阻(1)将被测电阻元件从电路中断开，选择合适的欧姆挡接在电阻两端，即可测出阻值。(2)利用欧姆挡测电阻时，指针偏转过大或过小，误差都比较大，应使指针落在刻度盘的中间区域。4二极管的特点及其电阻测量(1)特点：如图所示，它由半导体材料制成，有两个电极：正极和负极，电流从正极流入时电阻较小，从负极流入时电阻较大，即二极管具有单向导电性。(2)电阻测量：正向电阻较小，反向电阻较大，可用多用电表判断它的正、负极或区分它的好坏。二、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。三、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。知道红表笔连接表内电源的负极，黑表笔连接表内电源的正极，所以电流必须从黑表笔流出，从红表笔流入，故红表笔接正接线柱，黑表笔接负接线柱。2测电压、电流(1)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。(2)将红、黑表笔分别插入“”“”插孔。(3)将多用电表选择开关置于直流电压挡，将电表与被测电路并联，注意红表笔接触点的电势应该比黑表笔高(填“高”或“低”)，如图甲所示，测量小灯泡两端的电压。(4)将多用电表选择开关置于直流电流挡，将被测电路导线卸开一端，把多用电表串联在电路中，注意电流应该从红表笔流入电表。如图乙所示，测量通过小灯泡的电流。3测电阻(1)机械调零：使用前若指针没有停在左端“0”位置，要用螺丝刀转动指针定位螺丝，使指针指零。(2)选挡：估计待测电阻的大小，旋转选择开关，使其尖端对准欧姆挡的合适挡位。(3)欧姆调零：将红、黑表笔短接，调整欧姆调零旋钮，使指针指在表盘右端“0”刻度处。(4)测量读数：将两表笔分别与待测电阻的两端接触，指针示数乘以挡位倍率即为待测电阻阻值。(5)测另一电阻时重复(2)(3)(4)。(6)实验完毕，应将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡。4研究二极管的单向导电性(1)测正向电阻：将多用电表的选择开关旋至低倍率(填“低倍率”或“高倍率”)的欧姆挡，调整欧姆零点之后将黑表笔接触二极管的正极，红表笔接触二极管的负极，把读得的欧姆数乘以欧姆挡的倍率，即为二极管的正向电阻。(2)测反向电阻：将多用电表的选择开关旋至高倍率(填“低倍率”或“高倍率”)的欧姆挡，调整欧姆零点之后将黑表笔接触二极管的负极，红表笔接触二极管的正极，把读得的欧姆数乘以欧姆挡的倍率，即为二极管的反向电阻。5测量完毕，应把选择开关旋转到“OFF”挡或交流电压最高挡。课堂任务测量过程获取数据仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。活动1：实验前要注意什么？提示：一定要观察指针是否指向电流的零刻度，若有偏差，应调整机械零点。活动2：测电压、电流时，表笔的接法要注意什么？量程选择有什么要求？提示：测电压时，红表笔接触点的电势要比黑表笔高；测电流时，电流应该从红表笔流入，从黑表笔流出。要合理选择电流、电压挡的量程，使指针不能偏转太小，也不能超过量程。活动3：测电阻时，电阻能连接在原电路中吗？提示：不能，因为被测电阻要和多用电表内部的电源组成闭合电路，所以测电阻时必须把待测电阻隔离。活动4：测电阻时挡位选择有什么要求？更换挡位后，是否可以直接测电阻？提示：指针偏转过大或过小，误差都比较大，应使指针落在刻度盘的中间区域。更换挡位后，电表内部电源改变，所以需要重新欧姆调零使电流满偏，然后才能测量电阻。活动5：测量完毕，整理好器材是否就可以了？提示：实验完毕，将表笔从插孔中拔出，并将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡。长期不用，应将多用电表中的电池取出。电池用旧后，电动势会变小，内电阻会变大，致使电阻测量值偏大，要及时换电池。活动6：测电压、电流和电阻时，读取数据时要注意什么？是否需要估读？如何估读？提示：(1)电压、电流的读数要看清所选择的量程，搞清楚每一小格表示多少。电压和电流刻度均匀，所以需要估读，规则如下：如果所读表盘的最小刻度为1、0.1、0.01等，读数时应读到最小刻度的下一位，若表盘的最小刻度为0.2、0.02、0.5、0.05等，读数时只读到与最小刻度位数相同即可。(2)测电阻时，要看清选择的挡位倍率，表盘示数应乘以相应的倍率。欧姆表的表盘刻度不均，一般不估读。课堂任务误差分析实验创新1测电流、电压时，由于电表内阻的影响，测得的电流、电压值均小于真实值。2由于欧姆表刻度不均匀，左密右疏，表头指针偏转过大或过小都会使误差增大，因此要选用恰当挡位，尽可能使指针指向表盘的中值附近。3电池用旧后，电动势会减小，内电阻会变大，致使电阻测量值偏大，要及时更换新电池。4读数时的观测易形成偶然误差，要垂直表盘正对指针读数。一、电路故障的分析与检测1判断电路故障常用多用电表的电压挡，因为操作既简便又安全，但要注意量程的选取。可分以下三种情况作出判断：(1)如果电压表读数为零，说明可能在和电压表并联的路段之外有断路，或该并联路段完全短路。(2)如果电压表有示数，说明在和电压表并联的电路之外无断路，且该并联路段内正常或不完全短路。(3)如果电压表示数等于电源电动势，说明可能和电压表并联的电路间有断路，而该并联路段之外的电路无断路。2若用电流表判断，则必须确定电流的最大值不能超出电流表的量程，否则会损坏电流表。3利用欧姆挡检测时要谨慎，必须确认无电压的情况下使用，而且要将待测元件与电路断开。二、解决电学黑箱问题1“电学黑箱”的种类一般有四种：(1)纯电阻黑箱；(2)纯电源黑箱；(3)由电阻和电源组成的闭合电路黑箱；(4)含电容器、二极管的黑箱。2常见元件的特性及测量现象3用多用电表探测黑箱内的电学元件的基本思路根据以上思路判断出黑箱内有哪些电学元件后，再根据各接点间测量的数据进行逻辑推理，最后确定出元件的位置和连接方式。课堂任务典例探究提升能力例为确定某电子元件的电气特性，做如下测量。(1)用多用电表测量该元件的电阻，选用“100”倍率的电阻挡测量，发现多用电表指针偏转过大，因此需选择_倍率的电阻挡(填“10”或“1 k”)，并_后再进行测量，多用电表的示数如图所示，测量结果为_ 。(2)将待测元件(额定电压9 V)、蓄电池、滑动变阻器、电流表、多用电表、开关及若干导线连接成电路如图所示。添加连线，使电路能测量该元件完整的伏安特性。本实验中使用多用电表测电压，多用电表的选择开关应调到_挡(填“直流电压10 V”或“直流电压50 V”)。规范解答(1)用多用电表测量该元件的电阻，选用“100”倍率的电阻挡测量，发现多用电表指针偏转过大，说明电阻较小，因此需选择“10”倍率的电阻挡，并欧姆调零后再进行测量，多用电表的示数如题图所示，测量结果为70 。(2)要测量该元件完整的伏安特性，必须连接成分压电路。本实验中使用多用电表测电压，多用电表的选择开关应调到直流电压10 V挡。完美答案(1)10欧姆调零70(2)电路如图所示直流电压10 V根据闭合电路的欧姆定律可知，用多用电表测电阻时，指针偏转角度大，说明电流大，所测电阻相对于欧姆表内阻太小，为了减小误差，应使欧姆表内阻与所测电阻差不多大，从而使指针指在中间附近，所以要换用小挡位。反之，若指针偏转角度太小，则应换大挡位。此外，要注意改换挡位后要先进行欧姆调零。如图所示为多用电表的刻度盘。若选用倍率为“100”的电阻挡测电阻时，表针指示如图所示，则：(1)所测电阻的阻值为_ ；如果要用此多用电表测量一个阻值约为2.0104 的电阻，为了使测量结果比较精确，应选用的欧姆挡是_(选填“10”“100”或“1 k”)。(2)用此多用电表进行测量，当选用量程为50 mA的电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为_ mA；当选用量程为250 mA的电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为_ mA。(3)当选用量程为10 V的电压挡测量电压时，表针也指于图示位置，则所测电压为_ V。答案(1)9001 k(2)31.5158(3)6.3解析(1)欧姆表读数：对应最上一行刻度值为9，倍率为“100”，读数为900 ；测2.0104 电阻时应选“1 k”的欧姆挡。(2)选50 mA电流挡，则每一大格表示10 mA，每一小格表示1 mA，测量的精确度为1 mA，应估读到0.1 mA，指针对应的读数为31.5 mA；选择量程为250 mA的直流电流挡，则每一大格表示50 mA，每一小格表示5 mA，测量的精确度为5 mA，应估读到1 mA，指针对应的读数为158 mA。(3)选择10 V电压挡，则每一大格表示2 V，每一小格表示0.2 V，测量的精确度为0.2 V，应估读到0.1 V，指针对应的读数为6.3 V。 1(多选)多用电表使用中，将红表笔插入正()插孔，黑表笔插入负()插孔，用该表测直流电压、测电阻器电阻或测二极管的正反向电阻时，下列说法正确的是()A测电压时，电流从红表笔流入多用电表，测电阻时，电流从红表笔流出多用电表B测电压时，电流从红表笔流出多用电表，测电阻时，电流从红表笔流入多用电表C选择欧姆挡“10”挡并调零后，将两表笔与待测电阻相连，发现电表指针偏转角度太小，则应换用“100”挡，调零后再测D选择欧姆挡的适当挡位并调零后，将红表笔接二极管的正极，黑表笔接二极管的负极，可以测得二极管的反向电阻答案CD解析无论是测电压，还是测电阻，电流都是从红表笔流入，从黑表笔流出，故A、B错误；选择欧姆挡“10”挡并调零后，将两表笔与待测电阻相连，发现电表指针偏转角度太小，说明待测电阻较大，则应换用“100”挡，调零后再测，故C正确；选择欧姆挡的适当挡位并调零后，将黑表笔接二极管的正极，红表笔接二极管的负极，可以测得二极管的正向电阻；将红表笔接二极管的正极，黑表笔接二极管的负极，可以测得二极管的反向电阻，故D正确。2(多选)关于用多用电表欧姆挡测电阻的说法，正确的是()A测量阻值不同的电阻时都必须重新调零B测量电路中的某个电阻，应该把该电阻与电路断开C测量电阻时，如果红、黑表笔分别插在负、正插孔，则会影响测量结果D测量电阻时如果指针偏转过大，应将选择开关S拨至倍率较小的挡位，重新调零后测量答案BD解析用同一挡位测不同电阻时不需要重新进行欧姆调零，用不同的挡位测电阻时必须进行欧姆调零，故A错误；测量电路中的某个电阻，应该把该电阻与电路断开，故B正确；测量电阻时，如果红、黑表笔分别插在负、正插孔，不会影响测量结果，故C错误；测量电阻时如果指针偏转过大，所选挡位太大，应将选择开关S拨至倍率较小的挡位，重新调零后测量，故D正确。3用多用电表进行了几次测量，指针分别处于a和b的位置，如图所示。若多用电表的选择开关处于下面表格中所指的挡位，a和b的相应读数是多少？请填在表格中。指针位置选择开关所处挡位读数a直流电流100 mA_ mA直流电压2.5 V_ Vb电阻100_ 答案240.59300解析选择开关置于“直流电流100 mA”挡时，按第二行刻度“010”一排读数，所以相应的电流为2.4 mA1024 mA。选择开关置于“直流电压2.5 V”挡时，按刻度“0250”一排读数，最小分度值为5 V，所以相应的电压为 V0.59 V。选择开关置于“电阻100”挡时，按第一行“”刻度读数，所以相应的电阻为3.0100 300 。4多用电表的欧姆挡有三个倍率，分别是“1”“10”“100”。用“10”挡测量某电阻Rx时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度过大，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，表盘的示数如图，则该电阻的阻值是_ 。答案“1”欧姆调零20解析多用电表欧姆挡指针偏转太大，应换用小倍率“1”挡，使指针偏到表盘中央附近，且应先重新欧姆调零，表盘的读数为20 。5用多用电表的欧姆挡粗测某种电阻丝的阻值，已知此电阻丝的阻值约为几十千欧，下面给出了实验操作步骤：a旋转选择开关S，使其尖端对准交流500 V挡，并拔出两表笔b将两表笔短接，调节欧姆挡调零旋钮使指针对准刻度盘上欧姆挡的零刻度，而后断开两表笔c将两表笔分别连接到被测电阻丝的两端，测出阻值后，断开两表笔d旋转选择开关S，使其尖端对准欧姆挡的某一挡位合理的实验步骤顺序是_(填写相应的字母)。旋转选择开关，其尖端应对准的欧姆挡位是_；根据该挡位和下图所示指针位置，电阻丝的阻值约为_ 。答案dbca“1 k”3.4104解析首先选择合适的欧姆挡位，然后欧姆调零，再进行电阻测量，最后把选择开关旋转至“OFF”位置或者“500 V”交流挡位，因而合理的顺序为dbca。由于电阻丝阻值约为几十千欧，因而选择的欧姆挡位为“1 k”，根据指针位置可知电阻丝的阻值为34103 3.4104 。6在“练习使用多用电表”的实验中。(1)用多用电表测量某电阻，将挡位旋钮调至“10”挡，读数时发现指针偏转角太小，为使测量结果更加准确，则应改用_挡。(选填字母代号即可)A1 B100(2)多用电表使用时间长了，其内阻会明显变大。继续使用该表测电阻时，通过使用“调零旋钮”进行调零仍能使用，假设调零前后电池的电动势不变，则调零后用该表测得的电阻值与电阻的真实值相比，将_。(选填字母代号即可)A偏大 B偏小 C不变(3)如图所示，闭合开关后发现小灯泡不亮，欲用多用电表检查该电路某处是否发生“断路”，在保持电路完整的情况下，应使用多用电表的_进行测量。(选填字母代号即可)A电阻挡 B电流挡C交流电压挡 D直流电压挡答案(1)B(2)C(3)D解析(1)指针偏转角度过小，说明电阻读数很大，即倍率太小，为测量准确，需要换用大倍率即“100”挡。(2)电动势不变，欧姆调零后只是把与电源内阻串联的滑动变阻器阻值调小，欧姆表的总电阻并没有变化，所以测量结果没有影响。(3)电路完整的情况下，由于电源的存在无法用电阻挡，因为电阻挡会有内部电源，A错误；电流挡接在断路之外的元件两端无电流，接在断路元件的两端有电流，但是电流太大，可能损坏元件，B错误；所以只能选择电压挡测量，断路处电压等于电源电动势，而电源为直流电源，所以应选择直流电压挡，D正确，C错误。7.如图所示的电路中，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。(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，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)在开关闭合的情况下，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。(3)若不存在(2)中故障，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。答案(1)直流电压欧姆(2)开关或连接点5、6(3)将选择开关调到欧姆挡；将红、黑表笔短接，检查欧姆挡能否正常工作并进行欧姆调零；测量小灯泡的电阻。如果电阻无穷大，表明小灯泡有故障。解析(1)当连接点1、2已接好时，电路中已有电压存在，故需用直流电压挡来检测电路。当连接点1、2同时断开时，电路中没有电源提供电压，要检测电路故障，只有通过测各段电路的电阻是否异常，故采用多用电表的欧姆挡。(2)当电路中两点间有电压时，这表明在此两点之外的电路与电源两极是连通的。当测出两点间电压等于电源电压而又确定电路故障是断路引起时，就可以确定断路位置在此两点之间。8如图所示方框内有三个电学元件，用多用电表电压挡测量a、b、c、d任意两点间的电压均为零。用欧姆挡测量：红表笔接a，黑表笔接b，测出一定电阻值；红表笔接a，黑表笔接d，测出的电阻值比(1)中测到的电阻值大；红表笔接b，黑表笔接a，欧姆表指针几乎不偏转；红表笔接c、黑表笔接d和红表笔接d、黑表笔接c测出的电阻值相同；b、c之间，不管表笔如何，测到的电阻均为零。请画出方框内的电路。答案解析由可知，a、b之间有二极管，且b接二极管的正极；由可知d、a之间比b、a之间多出电阻；由可知c、d之间有电阻；由可知b、c之间是导线。综合以上可得方框内三个电学元件的连接如答案图所示。9图甲为多用电表的示意图，现用它测量一个阻值约为20 的电阻和探测电路。(1)测量步骤如下：将选择开关旋转到“”挡的_(填“1”“10”“100”或“1 k”)位置，并进行欧姆调零。将红、黑表笔分别与待测电阻两端相接触，若电表读数如图乙所示，该电阻的阻值为_ 。(2)探测对象为如图丙所示的黑箱，箱内有一节干电池、一个电阻、一个晶体二极管和一个电容器，箱外有4个接线柱，分别标为1、2、3、4，相邻两个序号间只有一个元件。若用多用电表确定元件的位置，应使用多用电表的_(填下述挡位的序号)进行试测。A直流10 V电压挡 B直流1.5 V电压挡C欧姆挡 D直流电流挡试测后，用直流1.5 V电压挡进一步测量，测量结果记录如下：红表笔位置111黑表笔位置234示数1.5 V00确定电源位置后，去掉电源，应用多用电表的_挡进行测量。结果如下：根据以上结果，在图丙虚线框中画出电路图。答案(1)“1”19.0(2)A欧姆如图所示解析(1)根据电阻的估计值，选“1”挡可以使指针指在表盘中央附近，由多用电表直接读数得电阻的测量值为19.0 。(2)已知电路中有一节干电池，应用电压挡试测，为避免试触时电压表反接而损坏电压表，应采用较大量程试测。确定电源的正、负极位置后，可以利用1.5 V挡测量。1、2之间直接测量为1.5 V，说明电压表测量值为电源电动势，且1接电源正极。去掉电源后，应用欧姆挡检测电路，红表笔在多用电表内部接电源负极，红表笔接1，黑表笔接2、3、4显示电阻很大，说明二极管处于反接状态；黑表笔接1，红表笔接4显示电阻很小，说明二极管处于1、4之间，且处于导通状态；而红表笔接3、黑表笔接1显示电阻较小，说明3、4间有电阻存在；由于电容器的充电，导致红表笔接2、黑表笔接1时先有电阻，然后变为无穷大，说明在2、3间有电容器。13