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第八章恒定电流实验十三用多用电表测量电学中的物理量21．实验目的(1)了解多用电表的构造和原理，掌握多用电表的使用方法。(2)会使用多用电表测电压、电流及电阻。(3)会用多用电表探索黑箱中的电学元件。32．实验原理(1)欧姆表内部电路简化如图所示。4(2)根据闭合电路欧姆定律：①当红、黑表笔短接时，Ig＝ERg＋R＋r；②当被测电阻Rx接在红、黑表笔两端时，I＝ERg＋R＋r＋Rx；③当I中＝12Ig时，中值电阻R中＝Rg＋R＋r。53．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。64．实验步骤(1)观察：观察多用电表的外形，认识选择开关的测量项目及量程。(2)机械调零：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。7(4)测量小灯泡的电压和电流。①按如图甲所示的电路图连好电路，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。甲乙8②按如图乙所示的电路图连好电路，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根据被测电阻的估计阻值，选择合适的挡位，把两表笔短接，观察指针是否指在欧姆表的“0”刻度，若不指在欧姆表的“0”刻度，调节欧姆调零旋钮，使指针指在欧姆表的“0”刻度处；9②将被测电阻接在两表笔之间，待指针稳定后读数；③读出指针在刻度盘上所指的数值，用读数乘以所选挡位的倍率，即得测量结果；④测量完毕，将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡。105．误差分析(1)偶然误差①估读时易带来误差。②表头指针偏转过大或过小都会使误差增大。11(2)系统误差①电池用旧后，电动势会减小，内阻会变大，致使电阻测量值偏大，要及时更换电池。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。126．注意事项(1)使用前要机械调零。(2)两表笔在使用时，电流总是“红入”“黑出”。(3)测电阻时①指针指中值附近较准，否则换挡。②每换一挡必须重新欧姆调零。③读出示数要乘以倍率。13(4)使用完毕，选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡，长期不用应取出电池。142实验考向突破多唯15多用电表的使用和读数1．多用电表可以用来测量电流、电压、电阻等，并且每一种测量都有几个量程或倍率。2．外形如图所示：上半部分为表盘，表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度；下半部分为选择开关，它的四周刻有各种测量项目和量程。16173．多用电表面板上还有：欧姆表的欧姆调零旋钮(使电表指针指在右端零欧姆处)、指针定位螺丝(使电表指针指在左端的“0”位置)、表笔的正、负插孔(红表笔插入“＋”插孔，黑表笔插入“－”插孔)。184．读数(1)测电阻时，电阻值等于指针的示数与倍率的乘积。指针示数的读数一般读两位有效数字。(2)测电压和电流时，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。19[题组训练]1．如图甲为多用电表的示意图，现用它测量一个阻值约为20Ω的电阻，测量步骤如下：甲20乙21(1)调节，使电表指针停在(选填“电阻”或“电流”)的“0”刻线。(2)将选择开关旋转到“Ω”挡的(选填“×1”“×10”“×100”或“×1k”)位置。(3)将红、黑表笔分别插入“＋”“－”插孔，并将两表笔短接，调节，使电表指针对准(选填“电阻”或“电流”)的“0”刻线。22(4)将红、黑表笔分别与待测电阻两端相接触，若电表指针读数如图乙所示，该电阻的阻值为Ω。(5)测量完毕，将选择开关旋转到“OFF”位置。23[解析]使用多用电表欧姆挡，先机械调零。中值电阻为15Ω，测量20Ω的电阻时，要使用“×1”的倍率，然后进行欧姆调零；由刻度盘和倍率可知，测量电阻的阻值为19Ω。[答案](1)指针定位螺丝电流(2)×1(3)欧姆调零旋钮电阻(4)19242．(2019·西城区月考)如图所示为多用电表的刻度盘。若选用倍率为“×100”的欧姆挡测电阻时，表针如图所示，则：25(1)所测电阻的阻值为Ω；如果要用此多用电表测量一个阻值约为2.0×104Ω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“×1k”)。(2)用此多用电表进行测量，当选用量程为50mA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250mA的电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为mA。26(3)当选用量程为10V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。[解析](1)欧姆表读数：对应最上一行刻度值为15，倍率为“×100”，读数为1.5×103Ω；测2.0×104Ω电阻时应选“×1k”的欧姆挡。27(2)选用量程为50mA直流电流挡，则每一大格表示10mA，每一小格表示1mA，测量的精确度为1mA，应估读到0.1mA(此时为1/10估读)，指针对应的读数为30.7mA；选择量程为250mA的电流挡，则每一大格表示50mA，每一小格表示5mA，测量的精确度为5mA，应估读到1mA(此时为1/5估读)，指针对应的读数为153mA。28(3)选择10V电压挡，则每一大格表示2V，每一小格表示0.2V，测量的精确度为0.2V，应估读到0.1V(此时应为1/2估读)，指针对应的读数为6.1V。[答案](1)1.5×103×1k(2)30.7(30.5～30.9都正确)153(152～154都正确)(3)6.129用多用电表检测电路故障1．电流挡检测：将多用电表串联在电路中，若示数为零，说明与电流表串联的部分电路断路。2．电压挡检测：将多用电表与部分电路并联，若示数为零，说明该部分电路完好。若示数等于电动势，说明该部分电路中有断点。303．欧姆挡检测：将各元件与电源断开，然后接到红、黑表笔间，若电阻无穷大说明此元件断路。31[题组训练]1.某照明电路出现故障，其电路如图甲所示，该电路用标称值12V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电表直流50V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。甲32(1)断开开关，红表笔接a点时多用表指示如图乙所示，读数为V，说明正常(选填：蓄电池、保险丝、开关、小灯)。乙33(2)红表笔接b点，断开开关时，表针不偏转，闭合开关后，多用电表指示仍然和图乙相同，可判定发生故障的器件是(选填：蓄电池、保险丝、开关、小灯)。34[解析](1)50V量程的直流电压表，最小刻度为1V，要估读到下一位，所以读数为11.3V；电压表的读数接近电源的电动势，说明蓄电池正常。(2)红表笔接b点，断开开关时，指针不偏转说明电路是断路，闭合开关后，多用表指示仍然和图乙相同可判断出是小灯断路。[答案](1)11.3蓄电池(2)小灯352．如图是某同学连接的实验电路实物图。若L1、L2灯都不亮，他采用下列两种方法进行故障检查：36(1)应用多用电表的直流电压挡进行检查，那么选择开关应置于的量程是()A．0～2.5VB．0～10VC．0～50VD．0～250V37(2)该同学的测试结果如表1所示，在测试a、b间直流电压时，红表笔应接触(填“a”或“b”)。根据测试结果，可以判定故障是()A．灯L1短路B．灯L2短路C．cd段断路D．df段断路表1测试点a、bc、dd、f电压表示数情况有示数无示数有示数38(3)将开关断开，再选择欧姆挡测试，测试结果如表2所示，那么进一步检查出的故障是()A．灯L1断路B．灯L2断路C．灯L1、灯L2都断路D．de段断路表2测试点c、dd、ee、f指针偏转情况39[解析](1)四节干电池的总电动势为6V，应用多用电表的直流电压的10V挡测量，故选B。(2)在测试a、b间直流电压时，因为电流必须从多用电表正接线柱流入，所以红表笔应当接触a。40A项，若灯L1短路，L1灯不亮，而L2灯亮，与题不符，故A错误；B项，若灯L2短路，L2灯不亮，而L1灯亮，与题不符，故B错误；C项，cd段断路，则d、f间没有电压，无示数，故C错误；D项，df段断路时，电路中无电流，两灯泡都不亮，a、b和d、f间有电压，c、d间无电压，与题相符，故D正确。41(3)欧姆表的刻度无穷大在左端，0刻度在右端，电路断路时，其电阻为无穷大。根据欧姆表的读数可知，d、e间电阻无穷大，说明d、e间导线断路，故D正确。[答案](1)B(2)aD(3)D42用多用电表探索黑箱内的电学元件1．晶体二极管是由半导体材料制成的，它有两个极，即正极和负极，它的符号如图甲所示。甲乙丙432．晶体二极管具有单向导电性(符号上的箭头表示允许电流通过的方向)。当给二极管加正向电压时，它的电阻很小，电路导通，如图乙所示；当给二极管加反向电压时，它的电阻很大，电路截止，如图丙所示。3．将多用电表的选择开关拨到欧姆挡，红、黑表笔接到二极管的两极上，当黑表笔接“正”极，红表笔接“负”极时，电阻示数较小，反之电阻示数很大，由此可判断出二极管的正、负极。44[题组训练]1.如图所示，已知黑箱外有A、B、C三只接线柱，黑箱内有一只定值电阻和一个二极管，它们的两端都直接接在接线柱上。用多用电表依次测三只接线柱间的阻值，结果如下表所示。请画出黑箱内的电路结构。45红表笔AABCCB黑表笔BCCBAA阻值/Ω100150502000210010046[解析]先由二极管反向截止的性质分析，由表可知，接B、C和C、B时测量结果不同，故在B、C间一定有二极管存在；同理可知在A、C间也有二极管存在，并且A、C间的正向电阻大于B、C之间，说明A、C间包含电阻；而接A、B和B、A时电阻不变，故说明A、B间只有电阻，B、C间接二极管。所以黑箱内的结构如图所示。[答案]见解析图472．如图所示，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。48(1)在使用多用电表前，发现指针不在左边“0”刻度线处，应先调整图中多用电表的(选填“A”“B”或“C”)。(2)在用多用电表的直流电压挡探测黑箱内任意两接点间是否存在电源时，要一表笔接某一点(如1)，另一表笔应(选填“短暂”或“持续”)接另一点(如2)，同时观察指针偏转情况。49(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，测量结果如表所示：两表笔接的接点多用电表的示数1、21.0Ω2、31.5Ω1、32.5Ω在虚线框中画出黑箱中的电阻连接方式。50(4)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Ω。[解析](1)多用电表使用前应进行机械调零，机械调零部件为A。(2)使用多用电表测量电压时，为保证电表不被损坏，往往要进行试触，即让两表笔进行短暂接触，观察指针偏转情况，若持续接触则有可能损坏电表。51(3)根据已知1、2间电阻为1.0Ω，2、3间电阻为1.5Ω，1、3间电阻为2.5Ω，可画出电阻的连接方式如图甲所示。甲52(4)若将1、3用导线连接起来，则等效电路图如图乙所示，则1×1.51＋1.5Ω＝0.6Ω。乙[答案](1)A(2)短暂(3)见解析图甲(4)0.653欧姆表的改装、原理1．构造：如图所示，欧姆表由电流表G、电池、调零电阻R和红、黑表笔组成。甲乙丙54欧姆表内部：电流表、电池、调零电阻串联。外部：接被测电阻Rx。全电路电阻R总＝Rg＋R＋r＋Rx。2．工作原理：闭合电路欧姆定律I＝ERg＋R＋r＋Rx。553．刻度的标定：红、黑表笔短接(被测电阻Rx＝0)时，调节调零电阻R，使I＝Ig，电流表的指针达到满偏，这一过程叫欧姆调零。(1)当I＝Ig时，Rx＝0，在满偏电流Ig处标为“0”。(图甲)(2)当I＝0时，Rx→∞，在I＝0处标为“∞”。(图乙)(3)当I＝Ig2时，Rx＝Rg＋R＋r，此电阻值等于欧姆表的内阻值，Rx叫中值电阻。56[题组训练]1.如图是一个多用表欧姆挡内部电路示意图。电流表满偏电流0