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考点41 用多用电表测量电学中的物理量
1. 高考真题考点分布
题型
考点考查
考题统计
实验题
多用电表测量二极管电阻
2024 年浙江卷
实验题
多用电表使用
2024 年河北卷
2. 命题规律及备考策略
【命题规律】各地高考对用多用电表测量电学中的物理量这个实验的考查近几年频度不是太高,以考查多
用电表读数居多,复习过程要特别注意欧姆表的使用。
【备考策略】
1.清楚多用电表构造及原理。
2.理解和掌握用多用电表测量电学中的物理量方法。
【命题预测】重点关键欧姆表的原理应用。
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。
2.外形如图所示:上半部为表盘,表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度;下半部为选择开关,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.原理图:
1
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考点一 欧姆表原理及应用
考向 欧姆表原理的应用
1.构造: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Rx。
2.工作原理:闭合电路欧姆定律,I=
E
Rg+ R+r + Rx
。
3.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= I g
2
时,Rx=Rg+R+r,此电阻值等于欧姆表的内阻值,Rx叫中值电阻。
1.如图1 所示为实验室一个多用电表欧姆挡内部电路示意图。电流表满偏电流1mA、内阻99Ω;电池电动
势1.5V、内阻5Ω;
(1)图1 中表b 为 色(选填“红”或“黑”)。调零电阻
可能是下面两个滑动变阻器中的
(填选项序号)。
A.电阻范围0~2000Ω B.电阻范围0~200Ω
(2)在进行欧姆调零后,正确使用该多用电表测量某电阻的阻值,电表读数如图2 所示,被测电阻的阻值为
Ω;
(3)若该欧姆表使用一段时间后,电池电动势变为1.4V,内阻变为10Ω,但此表仍能进行欧姆调零,用此表
测量电阻为1500Ω,则该电阻真实值为 Ω
2
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(4)如图3 所示,某同学利用定值电阻
给欧姆表增加一挡位“×1”,则定值电阻
。(结果保
留1 位小数)
【答案】(1) 黑 A(2)1600(3)1400(4)1.0
【详解】(1)多用电表红黑表笔的特点是“红进黑出”,所以b 为黑色;欧姆表在调零时,电路中总电阻
为
所以滑动变阻器应该选A。
(2)可以先求欧姆表的中值电阻,当表针指在表盘的正中央时对应的电流为满偏电流的一半,对应的电
阻为中值电阻
,
即表盘刻度为15 时代表1500
,倍率为
,所以被测
电阻为
。
(3)若电源电动势为1.4V,满偏电流不变,所以调零后中值电阻为
,所以半偏时电阻为
。
(4)倍率为×1 时,中值电阻为15
,即内阻为15
,由此可知,满偏电流变为原来的100 倍,即0.1A
,
。
2.其欧姆表的内部示意图如图甲所示,该表有“
”“
”两个挡位。已知电源电动势
,表
头允许通过的电流最大值
,内阻
。现用该表测量一个阻值小于
的定值电阻
。
(1)图甲中
表笔为 (选填“红表笔”或“黑表笔”),要测量
,开头应与 (选填“
”或“ ”)相连,然后进行 ,测量
时指针位置如图乙所示,欧姆表的读数为
。
(2)若与相连,图乙中欧姆表盘的中间示数为“15”,则图甲中
(结果保留三位有效
数字)。
(3)欧姆表电源经久末换,测量后发现其电动势小于
,在正确的操作下,
的测量值 (选填
“大于”、“小于”或“等于”)真实值。
【答案】(1) 黑表笔
欧姆调零 32(2)2.73(3)大于
【详解】(1)[1]
表笔与电源正极相连,故其为黑表笔。
3
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[2]由图甲可知接
时干路电流的最大值大于接时干路电流的最大值,结合欧姆表的内阻
可知,
接
时为“
”挡位,接时为“
”挡位,结合图乙可知应选用“
”挡位,故应该接
。
[3]换挡后要进行欧姆调零。
[4]图乙中的读数为
(2)接时,欧姆表的内阻为
此的欧姆表中流过的电流最大值
相当
于表头量程扩大了100 倍,故
(3)使用欧姆表的时候换挡必须调零,欧姆调零之后有
根据闭合回路欧姆定律可知,此时干路电
流
变小了,流过表头电流将变小,指针较正常时往左偏,测量值大于真实
值。
考点二 多用电表的使用
考向 多用电表的使用
1.机械调零:多用电表的指针若不指零,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.测量小电珠的电压和电流。
(1)按如图甲所示连好电路,将多用电表选择开关置于直流电压挡,测小电珠两端的电压。
(2)按如图乙所示连好电路,将选择开关置于直流电流挡,测量通过小电珠的电流。
4.用多用电表测电阻
(1)调整定位螺丝,使指针指向电流的零刻度,插入表笔。
(2)选择开关置于“Ω”挡的×1 挡,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)将两表笔分别接触阻值为几十欧的定值电阻两端,读出指示的电阻值,然后断开表笔,再与标定值进行比较。
(4)选择开关改置于×100 挡,重新进行欧姆调零。
4
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(5)再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,然后断开表笔,与标定值进行比较。
(6)测量完毕,将表笔从插孔中拔出,并将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡。
5.多用电表的读数方法
(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。
③电阻值等于指针示数与所选倍率的乘积。
(2)测电压、电流时的读数,要注意其量程,根据量程确定精确度,精确度是1、0.1、0.01 时要估读到下一
位,精确度是2、0.02、5、0.5 时,不用估读到下一位。
6.注意事项:
(1)红表笔插入“+”孔,黑表笔插入“-”孔。
(2)区分“两个零点”:机械零点是表盘刻度左侧的“0”位置,调整的是表盘下边中间的定位螺丝;欧姆零点是
指刻度盘右侧的“0”位置,调整的是欧姆挡的调零旋钮。
(3)测电阻时:
①待测电阻与电源一定要断开。
②两手一定不要同时接触两表笔金属杆。
③指针指中值附近较准,否则换挡。
④每换一挡必须重新欧姆调零。
⑤读出示数要乘以倍率。
(4)使用完毕,选择开关要置于“OFF”挡或交流电压最高挡,长期不用应取出电池。
3.小新同学练习使用多用电表测量电压和电阻。
(1)他先测量5V 左右的交流电压
①下列操作不合理的是
A.先调节图甲中的T 旋钮,使指针指向左侧零刻度
B.将档位K 调至
5
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C. 测量并读数
②指针如图乙所示,则此交变电流电压为 V。
(2)然后小新同学又用多用电表的欧姆挡粗略测量一定值电阻的阻值
,他先把选择开关旋到“×100”挡位,
测量时发现指针偏转过小。
①应使流过欧姆表表头的电流适当变 。
②接下来正确的操作顺序是 。
a、 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,然后断开两表笔
b、 旋转选择开关至“OFF”挡,并拔出两表笔
c、 将选择开关旋到“×10”挡
d、 将选择开关旋到“×1k”挡
e、 将两表笔分别连接到被测电阻的两端,读出阻值
,断开两表笔
③最后小新同学对欧姆挡进行了深入分析。由于欧姆表老化,电池电动势变为原来k 倍(
),内阻增
大了
。正常操作测量某待测电阻,读数为R。则该电阻真实值比R 偏 (选填“大”或
“小”),真实值应为 。(用“k”与“R”表示)
【答案】(1) A 5(2) 大 daeb 小 kR
【详解】(1)①[1]先调节图甲中的S 旋钮,使指针指向左侧零刻度,故选A。
②[2]指针如图乙所示,则此交变电流电压为5V。
(2)①[1]测量时发现指针偏转过小,流过欧姆表表头的电流过小,应使流过欧姆表表头的电流适当变大,
使指针指到表盘中央附近。
②[2]为使指针指在刻度盘中央附近,应选用“
”挡,再欧姆调零,测量,整理器材,因此正确的实验
步骤为daeb;
③[3]设原来电池电动势为
,满偏电流为
,则
电池电动势变为原来k 倍(
),
内阻增大了
以后
则
则欧姆表指针偏左,电阻的测量值偏大,所以该电阻真实
值比R 偏小。
[4]
与
的关系满足
时,则
解得
。
4.图a 为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中E 是电池;
、
、
、
和
是固定电阻,
是可变电阻;表头G 的满偏电流为250μA,内阻为480Ω,虚线方框内为换挡开关,A 端和B 端分别与两
表笔相连。该多用电表有5 个挡位,5 个挡位为:直流电压1V 挡和5V 挡,直流电流1mA 挡和2.5mA 挡,
6
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欧姆
挡。
(1)图a 中的A 端与 (填“红”或“黑”)色表笔相连接。
(2)关于
的使用,下列说法正确的是( )(填正确答案标号)。
A.在使用多用电表之前,调整
使电表指针指在表盘左端电流“0”位置
B.使用欧姆挡时,先将两表笔短接,调整
使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置
C.使用电流挡时,调整
使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置
(3)根据题给条件可得
,
。
(4)某次测量时该多用电表指针位置如图b 所示。若此时B 端是与“1”连接的,则多用电表读数为 ;
若此时B 端是与“3”连接的,则读数为 ;若此时B 端是与“5”连接的,则读数为 。
(5)若该欧姆表使用一段时间后,电池内阻明显变大,电动势变化可忽略(认为不变),但将两表笔短接时
调节电阻箱,指针仍能满偏,按正确使用方法再进行测量,其测量结果将______。
A.偏大
B.偏小
C.不变
D.无法确定
【答案】(1)黑(2)B(3) 160 880(4) 1.47mA(1.47mA-1.48mA) 1100Ω 2.95V
(2.94V-2.96V)(5)C
【详解】(1)根据欧姆表的电池正负极和电流流向结论“红入黑出”可知图a 中的A 端与黑色表笔相连接。
(2)
是欧姆挡的调零电阻,其作用是使用欧姆挡时,先将两表笔短接,调整
使电表指针指在表盘右
端电阻“0”位置。故选B。
(3)[1]若B 端接2,则为直流电路1mA 挡;根据题给条件可得
[2]若B 端接4,则为直流电压1V 挡;根据题给条件可得
(4)[3][4][5] 若此时B 端是与“1”连接的,则是直流2.5mA 挡,多用电表读数为1.47mA;若此时B 端是
与“3”连接的,则是欧姆
挡,读数为
;若此时B 端是与“5”连接的,则是直流
电压5V 挡,读数为2.95V。
(5)若该欧姆表使用一段时间后,电池内阻明显变大,电动势不变,可改变电阻箱的阻值使总的电阻不
变,则不影响测量结果,其测量结果将不变。故选C。
7
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考点三 用多用电表探索黑箱内的电学元件
考向 多用电表探究黑箱问题
5.如图所示,电学实验室的“黑盒子”表面有A、B、C 三个接线柱,盒内总共有两个电学元件(一只定
值电阻和一只半导体二极管),为了探明盒内元件的连接方式,小华同学用多用电表进行了如下探测:用
多用电表欧姆挡进行测量,把红黑表笔分别与接线柱A、B、C 连接,测量结果如下表,
红表笔
A
B
B
C
A
C
黑表笔
B
A
C
B
C
A
阻值
有阻
值
阻值同AB 测量值
很
大
很小
很大
略大于AB 间电阻
(1)在虚线框中画出黑箱内的电路结构图 ;小华为了精确测量黑箱内二极管的正向电阻值和
定值电阻阻值,又进行了如下实验:
(2)将电源(电动势未知,内阻不计)、电阻箱、开关连接如图,将e、f 按照正确方式与A、B 相连,并
在A、B 之间再接入一个电压表,闭合开关,改变电阻箱R 的大小,读出多组对应的电压表读数,记录为
判断目的
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
两接线柱正、反接时示数相同
二极管
欧姆挡
正接时示数很小,反接时示数很大
电容器
欧姆挡
指针先指“0”后逐渐增大到“∞”,且越来越慢
电感线圈
欧姆挡
示数由“∞”逐渐减小到某一较小固定示数
8
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;
(3)将e、f 按照正确方式与A、C 相连,电压表改接入A、C 间,闭合开关,改变电阻箱R 的大小,读出
对应的电压表读数,记录为
;
(4)分别作出
和
图像,发现两图像均为直线,若直线纵截距均为a;斜率分别为
,则
电源电动势为 ,黑箱内定值电阻阻值为 ,二极管正向电阻值为 。
【答案】
【详解】(1)
与
间电阻相同,说明
间是定值电阻,在测量
之间电阻时,黑表笔接
时电阻
很小,接
时电阻很大,说明
之间有二极管,而且
接二极管的正极,则电路如图所示
(4)将
按照正确方式与A、B 相连时,设电源电动势为
,定值电阻为
,则
即
则
,
将
按照正确方式与
相连,此时
之间的电压表测的是二极
管和定值电阻的总电压,设电源电动势为
,二极管正向电阻的电压为
,定值电阻阻值为
,则由题
意得
,
则
故电源电动势
电阻
二极管正向电阻
。
9
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6.如图所示为指针式多用电表内部欧姆表的结构示意图。已知:
,灵敏电流表的满偏电流为
,
为滑动变阻器。
(1)下列关于多用电表的说法,正确的是( )
A.与接线柱A 相连的是黑表笔
B.每测量一个电阻
时,都必须进行欧姆调零
C.测量电阻时,如果指针偏转角度过大,应将选择开关拨至倍率较小的挡位,重新欧姆调零后测量
D.欧姆表使用完后,应该把档位旋到
档,或者交流电压最大档位
(2)小王将多用表欧姆调零后,测量某一电阻
,发现电流表的指针偏转了总量程的
,则
。
(3)小王同学再次测量另一电阻时重新进行了欧姆调零,由于欧姆调零旋钮出现故障,两表笔短接后,
只能使得指针调到接近满偏电流处(未达到满偏)。但是小王觉得依然可以测量,打开两表笔测电阻
,
发现指针刚好偏转了一半,则
的测量值与真实值相比 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(4)小王使用一个新的欧姆表探测黑箱。“黑盒子表面有A、B、C 三个接线柱,盒内只有一只定值电阻
和一个二极管,每两个接线柱之间最多连接一个元件。把红、黑表笔分别与接线柱A、B、C 连接,测量结
果
如表所示。
红表笔
A
B
A
C
B
C
黑表笔
B
A
C
A
C
B
10
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阻值(
)
200
200
50
3000
250
3200
请在图中画出黑箱内的电路结构图 。
【答案】 ACD 1000 偏大
【详解】(1)[1]A.电流从红表笔流入,黑表笔流出,故与多用电表内电源正极相连的是黑表笔,A 端应
连接黑表笔,故A 正确;
B.欧姆表的同一倍率测不同阻值的电阻时不需要重新进行欧姆调零,用不同倍率测电阻换挡后必须重新
调零,故B 错误;
C.测量电阻时如果指针偏转过大,说明所选倍率太大,为准确测量电阻阻值,应将选择开关拨至倍率较
小的挡位,重新调零后测量,故C 正确;
D.欧姆表使用完后,应该把档位旋到
档,或者交流电压最大档位,故D 正确。
故选ACD。
(2)[2]设欧姆表的内阻为
,由闭合电路欧姆定律有
,
解得
(3)[3]两表笔短接后,只能使得指针调到接近满偏电流处(未达到满偏);说明实际阻值本应该从“0”
刻度左侧作为起始值去读数,则现在的测量值偏大。
(4)[4]A、B 间电阻与电流方向无关,因此一定是定值电阻,B、C 间电阻与电流方向有关,且阻值比A、
C 间的反向阻值小,说明二极管一定直接接在B、C 间且C 为正极,如下图所示:
1.某同学用多用电表测量某些电学量。
(1)经过正确操作,测量时的指针位置均指在如图所示的位置。若测直流电压,所选量程为50V,则读数应
为 V;若选量程为直流电流10mA,则读数为 A;若测量电阻,记录的读数为1600Ω,则所
选倍率为 (选填“×1”“×10”“×100”或“×1k”)。
11
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(2)在(1)中用多用电表测量完电阻后,需要继续测量一个阻值约为13Ω 的电阻。在用红、黑表笔接触这
个电阻两端之前,以下有些操作步骤是必需的,请选择正确的操作并按正确顺序写出序号 ;
①将红表笔和黑表笔接触
②把选择开关旋转到“×1”位置
③把选择开关旋转到“×10”位置
④调节欧姆调零旋钮使指针指向欧姆零点
【答案】(1) 24.0 4.8 ×100(2)②①④
【详解】(1)[1][2][3]量程为50V,则读数应为24.0V;测电流时,量程为10mA,读数为4.8mA,测电阻
时,指针示数为16,而实际为1600Ω,所以为“×100”倍率。
(2)现在的欧姆表倍率太大,换成“×1”倍率时,恰好13Ω 在中值电阻附近,所以先将开关转到“×1”位置,
然后再将红黑表笔对接,进行欧姆调零。步骤为②①④。
2.多用电表是集电流、电压及电阻的测量为一体的电学仪表,且每种测量功能均有多个量程可供选择,
是电学实验及电工测量的常用仪器,如图甲所示。
(1)无论是用来测量电流、电压还是电阻,使用前都要检查表的指针是否指在 处,若没有,需
要旋动部件 (选填“S”“T”或“K”)进行调节。
(2)用多用电表测量电压的结果如图乙所示,此次读数为 V。
(3)用多用电表测量电阻,正确操作后测量出的结果如图丙所示,为使测量结果更为准确,应将欧姆挡的倍
率调整为 (选填“
”“
”或“
”)。并进行 。
(4)解决完(3)的问题,并正确操作测量出电阻值
,后发现多用电表的电源电动势变小,则电阻的真实
值
(选填“>”“=”或“<”)
。
【答案】(1) 左侧的0 刻度 S(2)9.4(3)
欧姆调零(4)<
【详解】(1)[1][2]无论是用来测量电流、电压还是电阻,使用前都要检查表的指针是否指在左侧的0 刻
12
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度,若没有,需要旋动机械调零部件S,使指针指到左侧的0 刻度。
(2)由于选择的是10V 档位,满偏电压为10V,最小刻度为0.2V,估算到0.1V,因此读数为9.4V
(3)[1][2]用欧姆表测量电阻时,表针尽可能靠近中间,偏角过大时,应该选择小倍率档,偏角才能减小,
因此由原来的“
”档位改为“
”档位,改变档位后必须从新进行欧姆调零。
(4)设准确电动势为E1,欧姆调零时总内电阻为r1,变小后电动势为E2,欧姆调零时总内电阻为r2,则
表针指到某电阻R 测时,满足
①电动势偏小后,该位置的实际电阻为
,则
②①②联立可得
可知
因此
3.多用电表是电学实验中常用的仪器,常用于粗测仪器的电阻。
(1)小九同学打算利用多用电表粗测一个电压表的内阻,首先将电表开关掷于合适档位,接下来应该做的是
(把下列实验步骤前的字母按正确的操作顺序排列;可能有多余选项);
A.将红、黑表笔短接
B.调节欧姆调零旋钮,使指针指向最右侧刻度线
C.调节欧姆调零旋钮,使指针指向最左侧刻度线
D.调节机械调零旋钮,使指针指向最右侧刻度线
E.调节机械调零旋钮,使指针指向最左侧刻度线
再将多用电表的红、黑表笔分别与待测电压表的 (填“正极、负极”或“负极、正极”)相连。
(2)如图所示是一种多用电表的结构。若需要测量某电阻两端的电压,应将开关掷于 (填数字,下
同),其中开关与 相接时测量电压的量程更大。
(3)该多用电表测量电流的部分为一量程为10mA 的电流表和电阻
,
改装而来。改装后有两个量程可供
选择:0~100mA 和0~1A。已知电流表的内阻为10Ω,则
,
。
(4)若小九使用的是一个久置的万用电表,相比新的电表,其内部的电池内阻增大,电动势下降。使用此电
表测量电阻,结果 (填“大于”“小于”或“等于”)准确值。
【答案】(1)
负极、正极(2) 5 或6 6(3)
1(4)大于
【详解】(1)[1]利用多用电表粗测一个电压表的内阻,首先将多用电表开关掷于合适档位,接下来先调
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节机械调零旋钮,使指针指向最左侧刻度线;再将红、黑表笔短接;调节欧姆调零旋钮,使指针指向最右
侧刻度线,之后进行测量。则正确的操作顺序是
。
[2]因欧姆表的红表笔接内部电源的负极,黑表笔接内部电源的正极,因此将多用电表的红、黑表笔分别与
待测电压表的负极、正极相连。
(2)[1]由多用电表的结构图可知,若需要测量某电阻两端的电压,应将开关掷于5 或6。
[2]由串联电阻的分压作用可知,其中开关与6 相接时测量电压的量程更大。
(3)[1][2]多用电表测量电流的部分为一量程为10mA 的电流表和电阻
,
改装而来。由图可知,开关
接2 应是0~100mA 量程的电流表,由欧姆定律可得
开关接1 应是0~1A 量程的电
流表,由欧姆定律可得
联立解得
,
(4)相比新的电表,其内部的电池内阻增大,电动势下降,使用此电表测量电阻时有
,
设此时指针对应电阻测量值为
,则有
,
由于电动
势下降,则
,则有
;可知使用此电表测量电阻,结果大于准确值。
4.如图甲,A、B、C 和D、E、F 分别是电学黑箱Ⅰ、Ⅱ的接线柱。现用多用电表探索黑箱内的电学元件。
每个黑箱内的元件不超过2 个,每两个接线柱之间最多只能接1 个元件,且元件的种类只限于定值电阻、
干电池和二极管(非理想)。实验操作如下:
(1)如图乙,在使用多用电表之前,发现指针未指左侧“0”刻度线,应先调节 (选填“a”“b”或
“c”)。
(2)探索黑箱Ⅰ。将选择开关拨至“直流电压
”挡,对
任意两个接线柱测量,将发生正向偏
转时对应的接法和数值记录在表中,红表笔接
黑表笔接
时,电表指针如图丙中P 位置所示,将读数填
入下表横线处。
红表笔接
A
A
B
黑表笔接
C
B
C
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电压表示数
1.5
1.5
(3)探索黑箱Ⅱ。先用“直流电压
”挡对D、E、F 任意两接线柱正向、反向测量,发现均无偏转。再用
欧姆挡进行测量,将连接情况和数据填入下表。选择开关旋至欧姆挡的“
”,红表笔接
黑表笔接
,表盘指针如图丙中
位置所示,读出阻值填入下表①处。若最后一组数据漏记,请推出并填入下表②
处。
红表笔接
黑表笔接
测得的电阻
①
②
(4)将探明的电路结构画在虚线框中 。
【答案】(1)a(2)3.1/3.2(3)
/900
/1900(4)见解析
【详解】(1)如图乙,在使用多用电表之前,发现指针未指左侧“0”刻度线,应机械调零,故应先调节
a。
(2)电压表示数为
(3)[1]红表笔接
黑表笔接
,
间的阻值为
[2]红表笔接F,黑表笔接E,
间的阻值为
(4)红表笔接A,AB 间的电压为
,则AB 间接入干电池,干电池正极与A 相连,同理可得,BC 间接入
干电池,干电池正极与B 相连,黑箱Ⅰ内部结构如图所示。
不管是红黑表笔正接还是反接,DF 间的电阻都为
,可知DF 间接入定值电阻。红表笔接D,黑表笔接
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E,DE 间阻值较小,红表笔接E,黑表笔接D,DE 间阻值无穷大,可知DE 间接入二极管,且二极管的正极
与E 相连,黑箱Ⅱ内部结构如图所示。
5.某实验小组在实验室练习使用多用电表测电阻:
(1)多用电表表盘如图1 所示,某同学在完成机械调零后,准备测电阻,他进行如下操作,请帮助他完成以
下实验步骤:
①将K 旋转到电阻挡“×10”的位置。
②将红、黑表笔短接,旋动 (填“S”或“T”),使指针对准电阻挡的 刻线(填“0”或
“∞”)。
③将两表笔分别与待测电阻相接,发现指针偏转角度过小,如图2 中虚线所示,则应将K 旋转到电阻挡“×
”的位置(选填1、100)。
(2)该同学在做好正确操作后,表盘指针如图2 所示,则该电阻阻值为 Ω。
(3)图3 是该实验小组绘制的多用电表内部电路图图中E 是电池;
、
、
、
和
是固定电阻,
是
可变电阻;表头的满偏电流为250μA,内阻为480Ω。虚线方框内为换挡开关,A 端和B 端分别与两表笔相
连。该多用电表有5 个挡位:欧姆×100Ω 挡、直流电压1V 挡、直流电压5V 挡、直流电流1mA 挡和直流电
流2.5mA 挡。
根据上述条件可得:
Ω,
Ω。
【答案】(1) T 0 100(2)1900(3) 160 880
【详解】(1)②[1][2]将红、黑表笔短接,旋动欧姆调零旋钮 T,使指针对准电阻挡的0 刻线。
③[3]将两表笔分别与待测电阻相接,发现指针偏转角度过小,说明倍率档选择过低,则应将K 旋转到电阻
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挡“×100”的位置。
(2)该电阻阻值为19×100Ω=1900Ω
(3)[1]当接1 时为2.5mA 档,接2 时为1mA 档,则接2 时由
联立解得
[2]此时电流表内阻
当接4 时为直流电压1V 挡,则
解得R4=880Ω
6.小明想将满偏电流为
、内阻未知的电流表改装成简易多用表,并用改装的多用表探索黑箱内的
电路结构。
(1)利用如题图1 所示的电路测量电流表G 的内阻:先断开
,闭合
,移动滑动变阻器的滑片,使电流表
的指针满偏;再闭合开关
,保持滑动变阻器的滑片不动,调节电阻箱,使电流表的指针半偏,读出此时
电阻箱的阻值为200Ω,则电流表G 内阻的测量值为 Ω。
(2)将电流表G 改装成如图2 所示的多用表。当选择开关接 (选填“1”或“2”)时,多用表为大量程
的电流表。
(3)一般仪表的正、负极通常用红、黑色区分,图2 中多用表的表笔B 为 (选填“红”或“黑”)表
笔。
(4)在图3 中, A、B、C 为黑箱(即看不见内部电路结构的一个盒子)上的三个接点,两个接点间最多只
能接一个电学元件。已知盒内没有电源,为探明内部结构,小明用改装表的欧姆挡进行了测量,结果如下:
①A、B 间正、反向电阻完全相同
②黑表笔接A 点、红表笔接C 点,有电阻;反接后阻值很大
③黑表笔接B 点、红表笔接C 点,有电阻,但阻值比第②步测得的阻值大;反接后阻值很大
请根据以上测量结果,在图3 上画出黑箱内部元件的电路图 。
(5)长期使用后,电表内的电池电动势有所下降,小明认为:只要欧姆挡仍能调零,电阻的测量值就是准确
的。你是否同意他的观点,并简要说明理由 。
【答案】(1)200(2)1(3)红(4)见解析(5)不同意,因为电池电动势下降后,指针满偏时回路总电阻减小,电表
中值电阻减小,而面板刻度没有调整,电阻的测量值偏大。
【详解】(1)电流表半偏时,流过电流表的电流与流过电阻箱的电流相等,故电流表的阻值与电阻箱相
等,为200
。
(2)选择开关接2 时,流过电流表的电流与干路电流的比值为
选择开关接1 时,流过电流表
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的电流与干路电流的比值为
此时比值更小,量程更大,应该选1。
(3)将选择开关接3,根据红进黑出的原则,B 表笔为红色表笔。
(4)AB 间正反接阻值相同,说明AB 间仅存在定值电阻,黑表笔接A,红表笔接C 有阻值,反接后阻值很
大,说明AC 间存在二极管,且A 接的是二极管的正极,测得BC 间的阻值比AB 间阻值大,说明电流从B
流经C 时,二极管与定值电阻为串联关系,所以电路图为
(5)电阻表表盘上的刻度与调零后电阻表内部的总阻值R 有关,当电池电动势下降后再调零,电阻表内
部的总阻值减小,则表盘刻度也应做出相应的调整,若仍用原来的表盘刻度,则测量值偏大。
7.某实验小组设计实验测量多用电表内电源的电动势及“
”档状态下欧姆表的内阻,电路图及多用电
表表盘如下图所示。主要实验步骤为:
(ⅰ)按原理图连接电路,电阻箱阻值调至最大,再将多用电表调至“
”档后正确接入电路;
(ⅱ)调节电阻箱,读出电阻箱接入的阻值
及电流表的示数
;
(ⅲ)重复操作(ⅱ),得到多组
数据;
(ⅳ)在
坐标系中描点并用平滑曲线连接,由图处理数据。
根据以上信息回答下列问题:
(1)将多用电表正确接入电路,下列相关说法正确的是 。
A.多用电表接入电路前应该先进行欧姆调零
B.实验中没有用多用电表测电阻,所以不需要进行欧姆调零
C.黑表笔接1 接线柱,红表笔接2 接线柱
D.黑表笔接2 接线柱,红表笔接1 接线柱
(2)该实验小组实验前查阅该电表的说明书获知“
”档内电源电动势在
左右,实验室提供的电流
表有以下规格:电流表
,量程
;电流表
,量程
;电流表
,量程
。为
了保证实验安全和精度,应选择的电流表为 (选填
)。
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(3)测得
坐标系中描绘的倾斜直线的斜率为
,纵截距为
,则“
”档内电源电动势为
,内阻为 。
(4)实验小组发现测得的电动势和
很接近,但测得的内阻明显比欧姆表内阻的理论值偏大,对此结果
最可能的原因是 。
【答案】 AC/CA
电流表由内阻,测量值实际为欧姆表内阻和电流表内
阻之和
【详解】(1)[1]AB.多用电表接入电路前应该先进行欧姆调零,A 正确,B 错误;
CD.电流由红表笔流入黑表笔流出多用电表,电流由正接线柱流入负接线柱流出电流表,C 正确,D 错误。
故选AC。
(2)[2]多用电表内阻等于中值电阻,“
”档,所以多用电表内阻是
,满偏电流
故选填
。
(3)[3][4]由闭合回路欧姆定律可知
得
斜率
截距
所以电源电动势为
,
内阻为
。
(4)[5]电流表由内阻,测量值实际为欧姆表内阻和电流表内阻之和。
8.某简易多用电表的电路图如图(a)所示,虚线方框内为换挡开关,A 和B 分别为两表笔。该多用电表
有6 个挡位,分别为直流电压1V 挡和5V 挡,直流电流1mA 和2.5mA 挡,两个欧姆挡。
(1)测量时,若开关S 是与“1”相连的,则此时多用电表的挡位为 挡(填题干中所给6 个挡位中的一
个)。
(2)如果要用多用电表欧姆挡测量某个定值电阻的阻值,下面是操作步骤,请将合适的内容填在横线上:
①旋动 (填“欧姆调零旋钮”或“指针定位螺丝”),使指针对准电流挡的“0”刻度;
②将选择开关K 旋转到欧姆挡“
”的位置;
③将红、黑表笔短接,旋动 (填“欧姆调零旋钮”或“指针定位螺丝”),使指针对准欧姆挡的0
刻度线;
④将两表笔分别与待测电阻相接,多用电表的示数如图(b)所示,则待测电阻的阻值为
。
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(3)若欧姆表内使用的是一节旧电池(电动势为1.5V,内阻较大),测得该电阻的阻值为R;然后更换一节
新电池(电动势为1.5V,内阻较小),测得该电阻的阻值为
,实验过程中其他操作均正确,则R
(填“大于”“小于”或“等于”)。
【答案】(1)2.5mA(2) 指针定位螺丝 欧姆调零旋钮 220(3)等于
【详解】(1)由图可知,若开关S 是与“1”相连的,则此时多用电表当做电流表,又因为此时量程为
而开关S 是与“2”相连时的量程为
因为
所以若开关S 是与“1”相连
时,多用电表的挡位为2.5mA。
(2)[1][2]如果要用多用电表欧姆挡测量某个定值电阻的阻值,首先旋动指针定位螺丝,使指针对准电流
挡的“0”刻度;其次将选择开关K 旋转到欧姆挡“
”的位置;然后将红、黑表笔短接,旋动欧姆调零
旋钮,使指针对准欧姆挡的0 刻度线;
[3]待测电阻的阻值为
(3)由欧姆表的结构可知,电源内阻的变化,可以通过欧姆调
零来抵消,故前、后两次的测量值是相等的。故
9.在测绘发光二极管在导通状态下的伏安特性曲线实验中,
(1)用多用电表欧姆挡判断发光二极管的正负极选用
挡时,变换表笔与二极管两极的连接方式,发现
电表指针均不偏转。选用挡 (选填”
”或“
”)重新测试,指针仍不偏转,更换二极管极
性后,发现指针偏转,此时与多用电表红色表笔相连的是二极管 (选填“正极”或“负极”)。
(2)图(A)是已完成部分连线的实物图,为实现电压可从零开始调节,并完成实验,P 应连接 接
线柱(选填“a"“b”“c”或“d”),Q 应连接 接线柱(选填“a”、“b”、“c”或“d”)。某次选用多
用电表量程为50 mA 挡测量,指针如图(B)所示,则电流I= mA
(3)根据测得数据,绘出伏安特性曲线如图(C)所示,说明该二极管是 元件(选填“线性”或
“非线性”,正常发光时电压在 V 范围。
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【答案】(1) ×1k 负极(2) a d 45.0(3) 非线性 1.9-2.5
【详解】(1)[1][2]指针未偏转,说明可能电阻过大,应换用
档继续实验;根据“红进黑出”原则及
二极管单向导电性可知红色表笔相连的是二极管负极。
(2)[1][2]实现电压可从零开始调节,滑动变阻器采用分压式接法,P 应连接a;根据图C 可知电压表选取
量程,故Q 接d;
[3]多用电表量程为50 mA,分度值为1mA,需要估读到0.1mA,故电表的读数为
(3)[1][2]根据图像可知I 随U 非线性变化,故说明该二极管是非线性元件,根据图像可知正常发光时即
有电流通过时电压在1.9V-2.5V 范围。
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