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专题8.4 实验：电源电动势和内阻的测量和练习使用多用电表【讲】
【讲核心素养】
1.科学探究：
（1）掌握用电流表和电压表测定电源的电动势和内阻的方法.。
（2）掌握用图象处理实验数据的方法。
（3）掌握实物图连接的技巧
2.科学态度与责任：
1.了解多用电表的构造和工作原理.
2.会用多用电表测量电压、电流.
3.测量定值电阻和二极管的正负极.
4.会用多用电表进行简单的电路故障分析。
【讲考点题型】
【知识点一】伏安法测电源的电动势和内阻
1．实验原理
闭合电路欧姆定律．
2．实验器材
电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸和刻度尺．
3．实验步骤
（1）电流表用0.6 A的量程，电压表用3 V的量程，按图连接好电路．
（2）把滑动变阻器的滑片移到接入电路阻值最大的一端．
（3）闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据（I ，U ）．用同样的方
1 1
法再测量几组I、U值，填入表格中．
（4）断开开关，拆除电路，整理好器材．
4．实验数据处理
（1）列方程组，解出E、r，并多次测量求平均值．
（2）用作图法处理数据，如图所示．①图线与纵轴交点为电源电动势E；
②图线斜率的绝对值为内阻r.
5．误差分析
（1）偶然误差：主要来源于电压表和电流表的读数以及作U－I图象时描点不准确．
（2）系统误差
①若采用图所示电路
本实验的误差来源于电压表的分流，通过电流表的电流小于干路电流，由 E＝U＋Ir得知，电动
势E r ，r 为r 和R 的串联值，由于通常情况下电池的内阻较小，所以这
测 测 真 测 真 A
时r 的测量误差非常大．
测
【知识点二】多用电表的使用和读数
一、基本原理与操作
原理电路图 操作要领
（1）机械调零
（2）测量定值电阻
①先机械调零后欧姆调零
②每换一挡重新欧姆调零
（3）测量小灯泡的电压和电流
（4）测量二极管的正、反向电阻
原理：闭合电路欧姆定律
I＝
（5）探索黑箱内的电学元件
注意事项
1、V、A挡：相当于电压表、电流表 ；Ω挡：闭合电路欧姆定律
2、调零：机械调零、欧姆调零 ；电流方向：红表笔进，黑表笔出
3、指针指中值附近较准，否则换挡，读出示数要乘以倍率。
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。
误差分析
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。
3、电池用旧后，电动势会减小，致使电阻测量值偏大，要及时更换电池。4、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。
特别说明
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。
3．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）。
4．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。
【方法总结】欧姆表刻度盘的特点及多用电表的读数技巧
1．欧姆表刻度盘不同于电压、电流挡刻度盘
（1）左∞右0：电阻无限大与电流、电压挡零刻度线重合，电阻零刻度线与电流、电压最大刻度
线重合。
（2）刻度不均匀：左密右疏。
（3）欧姆挡是倍率挡，即读出的示数应再乘以该挡的倍率；电流、电压挡是量程范围挡。
在不知道待测电阻的估计值时，应先从小倍率开始，熟记“小倍率小角度偏，大倍率大角度偏”
（因为欧姆挡的刻度盘上越靠左读数越大，且测量前指针指在左侧“∞”处）。
2．读数技巧
（1）欧姆表的读数
①为了减小读数误差，指针应指在表盘到的部分，即中央刻度线附近。
②除非指针所在刻度盘处每个小格表示1 Ω时，要估读到下一位，其余情况都不用估读。
（2）测电压、电流时的读数，精确度是 1，0.1，0.01时要估读到下一位，精确度是 0.2，0.02，
5，0.5，0.05时，不用估读到下一位。【例2】（2022·广东中山·高三期末）如图所示是一多用电表的简化电路图。其电流计满偏电流
I =0.5mA、内阻R =200Ω。多用表有两个电流挡，量程分别为0~10mA和0~1mA，有两个电压挡
g g
分别为 0~15V 和 0~3V，有两个欧姆挡倍率分别为 ×10 和×100，转换开关 S 旋转至
“1”、“2”、“3”、“4”、“5”、“6”中某个位置时，即选择相应的功能。
（1）转换开关S接“1”端时，多用电表的功能是测_________（填“电流”、“电压”或“电
阻”），量程为_________；
（2）转换开关S接“5”端时，多用电表的功能是测_________（填“电流”、“电压”或“电
阻”），量程为_________；
（3）图中电阻R =_________Ω，R =_________Ω；（保留到个位）
1 2
（4）转换开关S接“4”端时，多用电表可以用来测电阻，倍率为×100，图中电阻R =1500Ω，
4
滑动变阻器R 调节范围为0~2000Ω，电源电动势E=2V，内阻为r=3Ω，进行欧姆调零后测量电阻
5
Rx的阻值，表盘指针正好指向中间刻度，则电阻Rx的阻值为_________Ω。
【答案】 电流 0~10mA 电压 0~3V 20 180 2000
【解析】（1）转换开关S接“1”端时，分压电阻R 与电流计串联后，二者再与分流电阻R 并联，
2 1
所以此时多用电表的功能是测电流。
易知转换开关S接“1”和“2”端时，多用电表的功能都是测电流，且接“1”和“2”时所能测
量的最大电流分别为
所以接“1”端时量程较大，为0~10mA。
（2）转换开关S接“5”端时，分压电阻R 与改装后的电流表串联，所以此时多用电表的功能是
6
测电压。
与改装后的电流表串联的分压电阻阻值越大，电压表量程越大，所以转换开关 S接“5”端时对
应较小的量程0~3V。
（3）将I =10mA和I =1mA分别代入前面所求的表达式中，可解得
1 2，
（4）转换开关S接“4”端时，该倍率下表的内阻为
进行欧姆调零后测量电阻Rx的阻值，表盘指针正好指向中间刻度，则
【素养提升】本题考察的学科素养主要是物理观念和科学探究。
【变式训练2】（2022·湖北·模拟预测）某实验小组为了测量一段长度为L的电热丝的电阻率，进
行了如下实验操作：
（1）用螺旋测微器测量电热丝的直径，其中某次测量结果如图甲所示，则电热丝的直径
d=___________mm。
（2）先用欧姆表粗测其电阻值。选用“×10”倍率的电阻挡正确测量时，发现欧姆表指针偏转角
较小，因此需重新选择___________（选填“×1”或“×100”）倍率的电阻挡，重新欧姆调零后
再测量时欧姆表示数如图乙所示，则电热丝的电阻值为___________Ω。
（3）为更准确测量电热丝的电阻R，使用下列器材：
电源E，电动势约为6V，内阻可忽略不计；
电压表V，量程为0~3V，内阻 ；
电流表A，量程为0~50mA，内阻 ；
定值电阻 ， ；
滑动变阻器R，最大阻值为20Ω；
单刀单掷开关S一个，导线若干。
①要求测量尽可能准确，并测量较多组数据，请在如图所示虚线框中画出测量电阻 的实验电路
图（图中标明所选器材的符号）_________。②由实验电路图计算电热丝的电阻率的表达式为 ___________（电流表与电压表的示数分别用
I和U表示）。
③该电阻率的测量结果___________（选填“有”或“无”）系统误差。
【 答 案 】 0.870 ×100 （
） 或 无
【解析】（1）根据螺旋测微测量原理，图中螺旋测微器测量的读数为
（2）用欧姆表“×10”倍率的电阻挡正确测量时，发现欧姆表指针偏转角较小，说明欧姆表指针
较靠左侧，即指在阻值较大刻度处，说明待测电阻阻值较大，因此需重新选择高倍率 “×100”
的档位。
图中欧姆表读数为
（3）①②要求测量较多组数据，则滑动变阻器采用分压式接法。由电源电动势约为 6V，则待测
电阻的最大电流约为
而题中所给电流表量程太大，电压表的量程不够，由两表内阻均为定值，且有一个定值电阻，故应进行电表改装。若扩大电压表量程，定值电阻阻值太小，量程仍不够，因此可以将电压表改装
成电流表，而电流表当电压表，则电路图如图
则待测电阻的阻值表达式为
又由电阻的决定式
两式联立解得电阻率的表达式为
或者也可以采用电流表外接法，为增大电流，将定值电阻 与待测电阻并联，如图
则待测电阻的阻值表达式为
联立电阻的决定式解得，电阻率的表达式为③由上述分析可知，该电阻率的测量结果无系统误差。
【必备知识】欧姆表原理（多用电表测电阻原理）
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。
欧姆表内部：电流表、电池、调零电阻串联。
外部：接被测电阻R。
x
全电路电阻R ＝R ＋R＋r＋R。
总 g x
2.工作原理
闭合电路欧姆定律I＝。
3.刻度的标定
红、黑表笔短接（被测电阻R ＝0）时，调节调零电阻R，使I＝I ，电流表的指针达到满偏，这
x g
一过程叫欧姆调零。
（1）当I＝I 时，R＝0，在满偏电流I 处标为“0”。（图甲）
g x g
（2）当I＝0时，R→∞，在I＝0处标为“∞”。（图乙）
x
（3）当I＝时，R＝R ＋R＋r，此电阻值等于欧姆表的内阻值，R 叫中值电阻。
x g x
【知识点三】测定电源电动势和内阻的其他方法
模型一 安阻法测电动势和内阻
1．实验原理
闭合电路的欧姆定律E＝IR＋Ir，电路图如图所示．
2．实验器材
电池、电流表、电阻箱、开关、导线、坐标纸和刻度尺．
3．数据处理
（1）计算法：由解方程组求得E，r.
（2）图象法：由E＝I（R＋r）可得
①＝R＋，可作－R图象（如图甲）
－R图象的斜率k＝，纵轴截距为
②R＝E·－r，可作R－图象（如图乙）
R－图象的斜率k＝E，纵轴截距为－r.
4．误差分析
（1）误差来源：电流表有内阻，导致内阻测量不准确；
（2）结论：E ＝E ，r ＞r （r ＝r ＋r ）．
测 真 测 真 测 真 A
【例3】（2022·河南·高三开学考试）某课外研究小组用如图甲所示的电路测定电源的电动势与内
阻。电流表的量程符合实验要求，其内阻很小（可忽略）。
（1）按如图甲所示的电路在图乙中连接实物图____________。
（2）定值电阻 的作用是____________。
（3）闭合开关S，读出电阻箱的示数R以及相应的电流表示数I，调节电阻箱的电阻R，得到多
组R值与相应的I值，作出 图像如图丙所示。若定值电阻 ，定值电阻 ，则该
电源的电动势 ________V、内阻 _________ 。（结果均保留两位有效数字）【答案】 保护实验电路 3.0
2.3
【解析】（1）电路图采用安培表和电阻箱测电源的电动势与内阻，定值电阻 充当电压表，实
物连线如图所示
（2）定值电阻 连接在干路上，具有保护实验电路的作用。
（3）根据闭合电路的欧姆定律有
整理可得
结合题图丙有
解得
，
【素养提升】本题考察的学科素养主要是科学思维及科学探究。
模型二 伏阻法测电动势和内阻1．实验原理
闭合电路欧姆定律E＝U＋r，电路图如图所示．
2．实验器材
电池、电压表、电阻箱、开关、导线、坐标纸和刻度尺．
3．数据处理
（1）计算法：由
解方程组可求得E和r.
（2）图象法：由E＝U＋r得：＝＋·.故－图象的斜率k＝，纵轴截距为，如图
4．误差分析
（1）误差来源：电压表有内阻，干路电流表达式不准确，导致电动势测量不准确；
（2）结论：E ＜E ，r ＜r
测 真 测 真．
【例4】（2022·广东·模拟预测）某兴趣小组设计了如图甲所示的电路，用来测量某直流电源的电
动势（约为3V）和内阻以及均匀金属丝材料的电阻率。实验室提供的实验器材有：
A．待测电源；
B．待测金属丝 ；
C．电压表（量程为2V，内阻很大）；
D．电压表（量程为3V，内阻很大）；
E.电阻箱R（最大阻值为 ）；
F.螺旋测微器、刻度尺、开关S及导线若干。
（1）若按正确步骤操作，用螺旋测微器测量金属丝的直径D时，螺旋测微器的示数如图乙所示，则D=___________mm。
（2）在如图甲所示的电路中，电压表 应选用___________。（填“C”或“D”）
（3）闭合开关S，改变电阻箱接入电路的阻值，可获得多组电阻箱接入电路的阻值 R、电压表
的示数 、电压表 的示数 的数据，用描点法作出 图像和 图像分别如图丙、
丁所示，其中a、b、c均为已知量，k为某一已知数值。若不考虑电表对电路的影响，则电源的
电动势E=___________，电源的内阻r=___________，金属丝接入电路的阻值 ___________。
（4）若用刻度尺测得金属丝接入电路的长度为L，则金属丝材料的电阻率 ___________。（用
相关物理量的符号表示）
【答案】 1.200 D
【解析】（1）螺旋测微器的示数
D=1mm+0.01mm×20.0=1.200mm
（2）电压表V 测量路端电压，则应该选择量程较大的电压表。
1
故选D。
（3）由电路可知
解得
由图像可知解得
由电路可知
即
则
解得
（4）根据
解得
【素养提升】本题考察的学科素养主要是科学思维及科学探究。
