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第八章电路及其应用实验十三用多用电表测量电学中的物理量一、多用电表的外部结构1．上半部分为表头，用来表示电流、电压和电阻的多种量程．2．下半部分为选择开关，可以选择测量电流、电压、电阻等．3．中间有欧姆表的调零旋钮和指针定位螺丝．二、欧姆表的原理1．欧姆表的内部电路：电路简化如图所示，注意黑表笔接电源的正极，电流从红表笔流入，黑表笔流出．2．欧姆表的表盘刻度：根据闭合电路欧姆定律I＝ERg＋R＋r＋Rx，在刻度盘上直接标出与电流I对应的电阻Rx值．(1)电流I和Rx不是正比关系，所以电阻值的刻度不均匀，靠近中间的刻度值比较准确．(2)红黑表笔短接，Rx＝0，调节欧姆调零电阻R，使I＝Ig，此处阻值标为“0”．(3)红黑表笔断开，Rx→∞，I＝0，此处阻值标为“∞”．(4)I＝Ig2时，Rx＝Rg＋R＋r，即欧姆表的中值电阻等于欧姆表的内阻．三、欧姆表的使用1．调整定位螺丝，使指针指向电流的零刻度．2．尝试选择欧姆挡的倍率，选择的挡位应使指针尽量靠近表盘中心位置．3．将两表笔短接，进行欧姆调零．4．将两表笔分别接触被测电阻两端，表盘上的刻度值乘以所选的倍率即为被测阻值．5．测其他电阻时，若需要换挡，必须重新进行欧姆调零．6．测量完毕，将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡．四、二极管的特性与测量1．二极管特性：二极管具有单向导电性，如图所示，电流从正极流入时电阻很小，从负极流入时电阻很大．2．测正向电阻：将欧姆表的黑表笔接触二极管正极，红表笔接触二极管负极．3．测反向电阻：将欧姆表的红表笔接触二极管正极，黑表笔接触二极管负极．多用电表的使用和读数1．使用多用电表应注意的问题(1)待测电阻要与其他元件和电源断开．(2)要先选合适的欧姆挡倍率，再进行欧姆调零，若换倍率必须重新欧姆调零．(3)指针偏转角度偏小，说明电阻大，应换大倍率，反之换小倍率．(4)测量时手不能接触测试笔的金属杆．(5)使用完毕，选择开关要置于OFF挡．(6)不论是用电压挡、电流挡还是欧姆挡，电流都是从红表笔流入黑表笔流出．2．多用电表的读数应注意的问题(1)欧姆表的读数：电阻值等于指针示数与所选倍率的乘积．(2)电压表、电流表的读数：要根据量程确定精确度，精确度是1、0.1时，要估读到最小分度的下一位，精确度是0.02、0.5、5时，估读到最小分度的所在位．【典题例析】(2019·北京昌平模拟)在“练习使用多用电表”的实验中，某同学用多用电表的欧姆挡测量阻值约为十几千欧的电阻Rx.(1)该同学列出了以下可能的操作步骤，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使表针指向欧姆零点，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至×1k位置D．旋转S至×100位置E．旋转S至OFF位置，并拔出两表笔(2)该同学按正确的步骤测量Rx，表针位置如图所示，被测电阻Rx的阻值约为________Ω.[解析](1)欧姆表每次使用应该先选挡位，然后欧姆调零，最后测量，欧姆表指针指在中间附近时，读数最准确，故即选“×1k”挡，欧姆调零，测量读数；最后旋到交流电压最大挡或OFF位置，防止漏电，故在用红、黑表笔接触这个电阻两端之前，操作步骤必需的是：选挡和欧姆调零，故正确的操作顺序为：CABE.(2)欧姆表的示数乘以相应挡位的倍率即为待测电阻的阻值，即为14×1000＝1.4×104Ω.[答案](1)CABE(2)1.4×104用多用电表检测电路故障检测电路断点1．电流挡检测：将电流表串联在电路中，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：将电压表与部分电路并联，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．3．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．【针对训练】1．在如图甲所示的电路中，4节干电池串联，小灯泡A、B的规格为“3.8V0.3A”．合上开关S后，无论怎样移动滑片，A、B灯都不亮．(1)用多用电表的直流电压挡检查故障．①选择开关置于下列量程的________挡较为合适(用字母序号表示)；A．2.5VB．10VC．50VD．250V②测得c、d间电压约为5.8V、e、f间电压为0，则故障是________．A．A灯丝断开B．B灯丝断开C．d、e间连线断开D．B灯被短路(2)接着练习使用欧姆表的“×1”挡测电阻，欧姆表经过“欧姆调零”，①测试前，一定要将电路中的开关S________；②测c、d间和e、f间电阻时，某次测试结果如图乙所示，读数为________Ω，此时测量的是________间电阻．根据小灯泡的规格计算出的电阻为________Ω.解析：(1)①由于4节干电池串联后电动势为6V，电压表量程应选10V，B正确．②灯泡不亮，说明电路断路或短路，电压表接c、d端时有示数且接近电源电动势，说明有电流通过电压表，c、d间以外其他部分电路接通，电压表接e，f时无示数，说明c、d间灯泡断路，A正确．(2)①使用欧姆表时一定要将被测电阻从电路中断开，故填“断开”．②温度高时灯丝的电阻大，计算出的电阻是灯丝温度高时的电阻(或测量出的电阻是常温下的电阻)．欧姆表读数应该为6.0Ω.由于A灯泡断路，电阻无穷大，而欧姆表示数为6.0Ω，说明测量的应该是e、f间电阻．由R＝UI可求得电阻约为12.7Ω.答案：(1)①B②A(2)①断开②6.0e、f12.72．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的蓄电池作电源，导线与接线柱接触完好．维修人员使用已调好的多用表直流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．(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)．,甲),乙)}(2)红表笔接b点，断开开关时，指针不偏转，闭合开关后，多用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)．解析：(1)因用直流50V挡检测，故满偏时电压为50V，刻度均匀，在题图乙所示位置时，读数为11.5(11.2～11.8之间的值均可)V，说明蓄电池正常．(2)红表笔接b点，断开开关，指针不偏转，闭合开关后多用电表读数与原来相同，说明保险丝、开关均正常，发生故障的器件只能为小灯．答案：(1)11.5(11.2～11.8之间的值均可)蓄电池(2)小灯用多用电表探索黑箱内的电学元件判断元件应用挡位现象电源电压挡两接线柱正、反接时均无示数说明无电源电阻欧姆挡两接线柱间正、反接时示数相同二极管欧姆挡示数很小说明黑表笔接二极管正极，示数很大说明黑表笔接二极管负极电容器欧姆挡指针先指向某一小阻值后逐渐增大到“∞”，且指针摆动越来越慢【针对训练】1．李华同学的爸爸是个电气工程师，李华经常看到爸爸在用如图所示的多用电表进行一些测量．在高中物理课堂上学习了多用电表的用法之后，爸爸给他出了一道题目，让他通过测量找到如图所示的二极管的负极．(1)李华同学做了如下两步具体的操作：第一，将多用电表选择开关旋转到电阻挡的“×1”挡，经过________之后，他把红表笔接在二极管的短管脚上，把黑表笔接在二极管的长管脚上，发现二极管发出了耀眼的白光，然后他将两表笔的位置互换以后，发现二极管不发光．这说明二极管的负极是________(填“长管脚”或者“短管脚”)所连接的一极．(2)李华同学的好奇心一下子就被激发起来了．他琢磨了一下，然后又依次用电阻挡的“×1”挡，“×10”挡，“×100”挡，“×1k”挡分别进行了二极管导通状态的准确的测量，他发现二极管发光的亮度越来越________(选填“大”或“小”)，请帮助他分析一下具体的原因．解析：(1)选“×1”挡后，要进行欧姆调零，由二极管与电表连接的发光情况可知，短管脚是负极．(2)二极管的发光亮度越来越小，原因是多用电表内阻越来越大，通过二极管的电流越来越小．答案：(1)欧姆调零短管脚(2)小见解析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________(选填“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________(选填“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，将选择开关旋至欧姆挡的“×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，并在图甲的黑箱图中画出一种可能的电路．两表笔接的接点多用电表的示数a、b________Ωa、c10.0Ωb、c15.0Ω解析：(1)A是指针定位螺丝，B是欧姆调零旋钮，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5.0Ω.因黑箱内只有三个阻值相等的电阻，由表内数据知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a、b间有一个电阻时a、c间两个电阻串联；a、b间有两个电阻时两个电阻并联，电路图见答案．答案：(1)A(2)短暂(3)5.0如图所示欧姆表的原理与相关测量1．热点题型(1)测量欧姆表电池的电动势和内部电路的电阻．(2)设计、改装、识别多用表内部电路．2．基本思路：应用闭合电路的欧姆定律列关系式．(1)欧姆表与电压表串联形成闭合电路，则E＝U＋UR·r.(2)欧姆表与电流表串联形成闭合电路，则E＝I(R＋r)．3．常用结论(1)欧姆表的中值电阻等于欧姆表的内阻．(2)两表笔短接时的电流为电流表的满偏值．【典题例析】(2018·高考全国卷Ⅱ)某同学组装一个多用电表．可选用的器材有：微安表头(量程100μA，内阻900Ω)；电阻箱R1(阻值范围0～999.9Ω)；电阻箱R2(阻值范围0～99999.9Ω)；导线若干．要求利用所给器材先组装一个量程为1mA的直流电流表，在此基础上再将它改装成量程为3V的直流电压表．组装好的多用电表有电流1mA和电压3V两挡．回答下列问题：(1)在虚线框内画出电路图并标出R1和R2，其中*为公共接线柱，a和b分别是电流挡和电压挡的接线柱．(2)电阻箱的阻值应取R1＝________Ω，R2＝________Ω.(保留到个位)[解析](1)微安表头改装成电流表需要并联一个小电阻，电流表改装成一个电压表需要串联一个大电阻，所以并联的电阻箱应为R1，串联的电阻箱应为R2，电路如答案图所示．(2)微安表头改装成电流表需要并联一个小电阻R1＝IgrgI－Ig＝100Ω，电流表改装成一个电压表应串联一个大电阻R2＝U－IgrgI＝2910Ω.[答案](1)如图所示(2)1002910