2019-2020年高中物理第二章恒定电流第9节实验：练习使用多用电表教学案新人教版选修3.doc

2019-2020年高中物理第二章恒定电流第9节实验：练习使用多用电表教学案新人教版选修3一、实验目的1通过实际操作学会使用多用电表，测量电压、电流和电阻。2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会用多用电表探索黑箱中的电学元件。二、实验原理1指针式多用电表(1)如图所示，表的上半部分为表盘，下半部分为选择开关，周围标有测量功能的区域及量程。将多用电表的选择开关旋转到电流挡，多用电表内的电流表电路就被接通；选择开关旋转到电压挡或欧姆挡，表内的电压表电路或欧姆表电路就被接通。(2)测量功能区域电压挡和电流挡对应的数值表示电压表或电流表的量程，电阻挡对应的数值表示倍率。读数时，要读取跟功能选择开关挡位相对应的刻度值。2测量准备(1)使用多用电表前应先检查其机械零位。若一开始指针不正对电流的零刻度，应用小螺丝刀调节多用电表的指针定位螺丝，使指针正对零刻度。(2)将红、黑表笔分别插入“”、“”插孔。3测量小灯泡的电压如图甲连好电路，将多用电表选择开关置于直流电压挡测小灯泡两端的电压。4测量通过小灯泡的电流如图乙所示连好电路，将选择开关置于直流电流挡，测量通过小灯泡的电流。5测量定值电阻(1)调整指针定位螺丝，使指针指零。(2)选择开关置于“”挡的“1”量程上，短接红、黑表笔，调节欧姆调零旋钮，使指针指到“0”欧姆位置，然后断开表笔。(3)将两表笔分别接触标定值为几十欧的定值电阻两端读出指示的电阻值，与标定值进行比较，然后断开表笔。(4)选择开关改置“100”挡，重新进行欧姆调零。(5)将两表笔分别接触标定值为几千欧的电阻两端，读出指示的电阻值，与标定值进行比较，然后断开表笔。6测量二极管的正、反向电阻 二极管常用半导体材料制成，它有两个极，一个正极，一个负极，符号为“”。(1)二极管具有单向导电性。当给二极管加上正向电压时，二极管电阻值很小；当给二极管加上反向电压时，它的电阻值变得很大。(2)测正向电阻：如图甲所示，用多用电表的电阻挡，量程拨到低倍率(例如“10”)的位置上，将红表笔插入“”插孔，黑表笔插入“”插孔，然后两表笔短接进行欧姆调零后，将黑表笔接触二极管正极，红表笔接触二极管负极，稳定后读取示数乘上倍率(例如10)，求出正向电阻R1。(3)测反向电阻：如图乙所示，将多用电表的选择开关旋至高倍率的欧姆挡(例如“1k”)，变换挡位之后，须再次把两表笔短接调零，将黑表笔接触二极管的负极，红表笔接触二极管的正极，稳定后读取示数乘上倍率(例如“1k”)，求出反向电阻R2。三、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。四、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。4测电压：将多用电表选择开关置于直流电压挡，测小灯泡两端的电压。5测电流：将选择开关置于直流电流挡，测量通过小灯泡的电流。6测电阻：利用多用电表的欧姆挡测三个定值电阻的阻值，比较测量值和真实值的误差。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五、误差分析1由于欧姆表刻度的非线性，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，使指针指向中值电阻附近。2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。3读数时的观测易形成偶然误差，要垂直表盘正对指针读数。六、注意事项1表内电源正极接黑表笔，负极接红表笔，但是红表笔插入“”孔，黑表笔插入“”孔，注意电流的实际方向。2测电压时，多用电表应与被测元件并联；测电流时，多用电表应与被测元件串联。3测量电阻时，每变换一次挡位都要重新进行欧姆调零。4测量电阻时待测电阻要与其他元件和电源断开，否则不但影响测量结果，甚至可能损坏电表。5欧姆表的读数待测电阻的阻值应为表盘读数乘以倍率，为了减小读数误差，指针应指在表盘中央刻度附近。 典型例题例1.某学生实验小组利用如图所示电路，测量多用电表内电池的电动势和电阻“1k”挡内部电路的总电阻。使用的器材有：多用电表；电压表：量程5 V，内阻十几千欧；滑动变阻器：最大阻值5 k；导线若干。回答下列问题：(1)将多用电表挡位调到电阻“1k”挡，再将红表笔和黑表笔_，调零点。(2)将图中多用电表的红表笔和_(填“1”或“2”)端相连，黑表笔连接另一端。(3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置，使多用电表的示数如图甲所示，这时电压表的示数如图乙所示。多用电表和电压表的读数分别为_k和_V。(4)调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零。此时多用电表和电压表的读数分别为12.0 k和4.00 V。从测量数据可知，电压表的内阻为_k。(5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路，如图所示。根据前面的实验数据计算可得，此多用电表内电池的电动势为_V，电阻“1k”挡内部电路的总电阻为_k。解析(1)红、黑表笔短接进行调零。(2)多用电表的黑表笔接多用电表内电池的正极，红表笔接多用电表内电池的负极，因此红表笔应与电压表的负极相连，即红表笔接“1”。(3)多用电表的示数15.0 k，电压表读数为3.60 V，注意电压表的估读。(4)当滑动变阻器接入电路的阻值为零时，多用电表测量的是电压表的内阻，多用电表读数为 12.0 k，则电压表的内阻为12.0 k。(5)设多用电表内电池的电动势为E，而电阻“1k”挡的内阻为R1，根据以上测量，由闭合电路的欧姆定律得E(RRVR1)其中R为滑动变阻器接入电路的电阻，E(R1RV)开始多用电表测量的是滑动变阻接入电路的电阻R和电压表串联的总电阻，即RRV15.0 k，由RV12.0 k，故R3.0 k。由代入数据有E(R115.0 k)E(R112.0 k)由得E9.00 V，R115.0 k。答案 (1)短接(2)1(3)15.03.60(4)12.0(5)9.0015.0 典型例题例2.如图甲所示的黑箱中有三只完全相同的电学元件，小明使用多用电表对其进行探测。(1)在使用多用电表前，发现指针不在左边“0”刻度线处，应先调整图乙中多用电表的_(填“A”、“B”或“C”)。(2)在用多用电表的直流电压挡探测黑箱a、b接点间是否存在电源时，一表笔接a，另一表笔应_(填“短暂”或“持续”)接b，同时观察指针偏转情况。(3)在判定黑箱中无电源后，将选择开关旋至“1”挡，调节好多用电表，测量各接点间的阻值。测量中发现，每对接点间正反向阻值均相等，测量记录如下表。两表笔分别接a、b时，多用电表的示数如图乙所示。请将记录表补充完整，并在黑箱图中画出一种可能的电路。解析(1)A是机械调零，B是欧姆调零，C是功能选择开关，故选填A。(2)为防止a、b间存在高压电源在持续接通时烧坏电表，应采用“点触”方式。(3)正反向阻值相等说明两接点间无二极管，由题图乙可以读出a、b间阻值为5.0 ；因黑箱内只有三个阻值相等的电阻，由表内数据b、c间电阻等于a、b间电阻与a、c间电阻之和，故可推测a、b间电阻与a、c间电阻相串联。又因a、c间阻值是a、b间阻值的2倍，故可判断出电路图如图甲或乙所示。答案(1)A(2)短暂(3)5.0见解析图甲或乙 典型例题例3.某照明电路出现故障，其电路如图所示，该电路用标称值12 V的蓄电池为电源，导线及其接触完好。维修人员使用已调好的多用表直流50 V挡检测故障。他将黑表笔接在c点，用红表笔分别探测电路的a、b点。(1)断开开关，红表笔接a点时多用表指示如图所示，读数为_V，说明_正常(选填：蓄电池、保险丝、开关、小灯)。(2)红表笔接b点，断开开关时，表针不偏转，闭合开关后，多用表指示仍然和上图相同，可判定发生故障的器件是_(选填：蓄电池、保险丝、开关、小灯)。解析(1)由于多用电表的挡位选为直流50 V，所以读数时可选用050 V的刻度，故读数应为11.5 V，两表笔接a、c时，测量电池两端的电压，此读数等于蓄电池的电动势，说明蓄电池是正常的。(2)若两表笔接b、c两点时，电压表读数仍为11.5 V，说明a、b之间是通路，保险丝和开关正常，b、c之间是断路，小灯发生断路故障。答案(1)11.5(11.211.8之间的值均可)蓄电池(2)小灯1图中E为电源，R1、R2为电阻，S为开关。现用多用电表测量流过电阻R2的电流，将多用电表的选择开关调至直流电流挡(内阻很小)以后，正确的接法是()A保持S闭合，将红表笔接在a处，黑表笔接在b处B保持 S闭合，将红表笔接在b处，黑表笔接在a处C将S断开，红表笔接在a处，黑表笔接在b处D将 S断开，红表笔接在b处，黑表笔接在a处解析：选C用多用电表测电流时应串联在电路中，将S断开，多用电表的两个表笔接入电路时应遵循“红正黑负”的原则，所以红表笔接在a处，黑表笔接在b处，C正确。2某同学在探究规格为“6 V,3 W”的小灯泡伏安特性曲线实验中：在小灯泡接入电路前，使用多用电表直接测量小灯泡的电阻，则应将选择开关旋至_挡进行测量。(填选项前的字母)A直流电压10 V B直流电流5 mAC欧姆100 D欧姆1解析：选D使用多用电表测小灯泡的电阻，应选欧姆挡，而小灯泡的电阻值很小，则应选1挡，D正确。3甲、乙两同学使用欧姆挡测同一个电阻时，他们都把选择开关旋到“100”挡，并能正确操作。他们发现指针偏角太小，于是甲就把开关旋到“1k”挡，乙把选择开关旋到“10”挡，但乙重新调零，而甲没有重新调零，则以下说法正确的是( )A甲选挡错误，而操作正确B乙选挡正确，而操作错误C甲选挡错误，操作也错误D乙选挡错误，而操作正确解析：选D指针偏转角度小说明通过表头的电流较小，待测电阻值大，所以甲的选挡正确，换挡后，需调零后才能再次测量电阻值，所以乙的操作是正确的，D正确。4用多用电表探测如图所示黑箱发现：用直流电压挡测量，E、G两点间和F、G两点间均有电压，E、F两点间无电压；用欧姆挡测量，黑表笔(与电表内部电源的正极相连)接E点，红表笔(与电表内部电源的负极相连)接F点，阻值很小，但反接阻值很大。那么，该黑箱内元件的接法可能是选项图中的( )解析：选B红表笔接F，电阻很小，此时二极管导通，电源电流从黑表笔流出通过二极管从红表笔流进，电流方向从E到F，只有B正确。5(1)用多用电表的欧姆挡测量阻值约为几十千欧的电阻Rx，以下给出的是可能的操作步骤，其中S为选择开关，P为欧姆挡调零旋钮，把你认为正确的步骤前的字母按合理的顺序填写在横线上_。a将两表笔短接，调节P使指针对准刻度盘上欧姆挡的零刻度，断开两表笔b将两表笔分别连接到被测电阻的两端，读出Rx的阻值后，断开两表笔c旋转S使其尖端对准欧姆挡“1k”d旋转S使其尖端对准欧姆挡“100”e旋转S使其尖端对准交流“500 V”挡，并拔出两表笔根据如图所示指针位置，此被测电阻的阻值约为_。(2)多选下述关于用多用表欧姆挡测电阻的说法中正确的是( )A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B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C测量电路中的某个电阻，应该把该电阻与电路断开D测量阻值不同的电阻时都必须重新调零解析：(1)测量几十千欧的电阻Rx，一般选择较大的挡位先粗测，使用前应先进行调零，然后依据欧姆表的示数，再更换挡位，重新调零，再进行测量；使用完毕应将选择开关置于OFF位置或者交流电压最高挡，拔出表笔。欧姆表的示数乘以相应挡位的倍率即为待测电阻的阻值30 k。(2)使用欧姆挡当指针偏角较大时，表明待测电阻较小，应换较小的挡位；反之应换较大的挡位，A正确；利用欧姆表测电阻时，因使用表内电源，故电阻不能在通路时测试，C正确。答案：(1)cabe3104(2)AC6如图所示的电路中，1、2、3、4、5、6为连接点的标号，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(电源中的连线完好)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)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)检测小灯泡以及3根导线，在连接点1、2(电源中的连线完好)已接好时，应选用电压挡，在连接点1、2同时断开时应选用欧姆挡。(2)因5、6两点间的电压接近电源的电动势，说明开关或连接点5、6可能断开。(3)先进行机械调零，然后选用多用电表的“欧姆挡”，进行欧姆调零，再测量小灯泡的电阻，若电阻“无穷大”，则小灯泡开路。答案：(1)电压欧姆(2)开关或连接点5、6(3)见解析7在黑箱内有一由四个阻值相同的电阻构成的串并联电路，黑箱面板上有三个接线柱1、2和3。用欧姆表测得1、2接线柱之间的电阻为1 ，2、3接线柱之间的电阻为1.5 ，1、3接线柱之间的电阻为2.5 。(1)在虚线框中画出黑箱中的电阻连接方式：(2)如果将1、3接线柱用导线连接起来，1、2接线柱之间的电阻为_。解析：(1)因为1、2接线柱之间的电阻与2、3接线柱之间的电阻之和等于1、3接线柱之间的电阻，所以2为中间的结点，又因为2、3接线柱之间的电阻与1、2接线柱之间的电阻的差等于1、2接线柱之间的电阻的一半，故2、3之间有两个电阻并联，后再与第三个电阻串联，每个电阻均为1 ，连接方式如图所示。(2)将1、3用导线相连后，等效电路如图所示：1、2之间的等效电阻R0.6 。答案：(1)见解析(2)0.68某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱形元件的伏安特性，步骤如下：(1)用多用表“100”倍率的电阻挡测量该元件的电阻时，发现指针偏角过大，此时需换用_(填：“10”或“1k”)倍率的电阻挡，并重新进行_后再进行测量，表盘的示数如图所示，则该电阻的阻值Rx_。(2)该同学想更精确地测量其电阻，现有的器材及其代号和规格如下：待测元件电阻Rx电流表A1(量程010 mA，内阻约50 )电流表A2(量程050 mA，内阻约30 )电压表V1(量程03 V，内阻约30 k)电压表V2(量程015 V，内阻约50 k)直流电源E(电动势3 V，内阻不计)滑动变阻器R1(阻值范围 050 ，允许通过的最大电流0.5 A)、开关S、导线若干。要求较准确地测出其阻值，电流表应选_，电压表应选_(选填电表符号)；根据以上仪器，该同学按图连接实验线路，在实验中发现电流表示数变化范围较小，现请你用笔在图中添加一条线对电路进行修改，使电流表示数的变化范围变大；修改后的电路其测量结果比真实值偏_(选填“大”或“小”)。解析：(1)用“100”倍率的电阻挡测该电阻时，指针偏角过大，说明所选倍率太大，应换用“10”倍率，并重新进行电阻挡调零，Rx3010 300 。(2)由于电源电动势为3 V，电压表应选V1，由于Im A10 mA，故电流表应选A1。 电路连接如图所示由于测量Rx时采用的是电流表外接法，因此测量结果比真实值小。答案：(1)10欧姆调零300(2)A1V1见解析图小