高中物理教科版高中選修31第二章直流電路選修31：2.7學生實驗：練

實驗九練習使用多用電表一、電流表與電壓表的改裝1．改裝方案改裝為電壓表改裝為大量程的電流表原理串聯(lián)電阻分壓并聯(lián)電阻分流改裝原理圖分壓電阻或分流電阻U＝Ig(Rg＋R)故R＝eq\f(U,Ig)－RgIgRg＝(I－Ig)R故R＝eq\f(IgRg,I－Ig)改裝后電表內阻RV＝Rg＋R>RgRA＝eq\f(RRg,R＋Rg)<Rg2.校正(1)電壓表的校正電路如圖1所示，電流表的校正電路如圖2所示．圖1圖2(2)校正的過程是：先將滑動變阻器的滑動觸頭移到最左端，然后閉合開關，移動滑動觸頭，使改裝后的電壓表(電流表)示數(shù)從零逐漸增大到量程值，每移動一次記下改裝的電壓表(電流表)和標準電壓表(標準電流表)的示數(shù)，并計算滿刻度時的百分誤差，然后加以校正．二、歐姆表原理(多用電表測電阻原理)1．構造如圖3所示，歐姆表由電流表G、電池、調零電阻R和紅、黑表筆組成．圖3歐姆表內部：電流表、電池、調零電阻串聯(lián)．外部：接被測電阻Rx.全電路電阻R總＝Rg＋R＋r＋Rx.2．工作原理閉合電路歐姆定律，I＝eq\f(E,Rg＋R＋r＋Rx).3．刻度的標定紅、黑表筆短接(被測電阻Rx＝0)時，調節(jié)調零電阻R，使I＝Ig，電流表的指針達到滿偏，這一過程叫歐姆調零．(1)當I＝Ig時，Rx＝0，在滿偏電流Ig處標為“0”．(圖甲)(2)當I＝0時，Rx→∞，在I＝0處標為“∞”．(圖乙)(3)當I＝eq\f(Ig,2)時，Rx＝Rg＋R＋r，此電阻值等于歐姆表的內阻值，Rx叫中值電阻．三、多用電表1．多用電表可以用來測量電流、電壓、電阻等，并且每一種測量都有幾個量程．圖42．外形如圖4所示：上半部分為表盤，表盤上有電流、電壓、電阻等多種量程的刻度；下半部分為選擇開關，它的四周刻有各種測量項目和量程．3．多用電表面板上還有：歐姆表的歐姆調零旋鈕(使電表指針指在右端零歐姆處)、指針定位螺絲(使電表指針指在左端的“0”位置)、表筆的正、負插孔(紅表筆插入“＋”插孔，黑表筆插入“－”插孔)．四、二極管的單向導電性1．晶體二極管是由半導體材料制成的，它有兩個極，即正極和負極，它的符號如圖5甲所示．圖52．晶體二極管具有單向導電性(符號上的箭頭表示允許電流通過的方向)．當給二極管加正向電壓時，它的電阻很小，電路導通，如圖乙所示；當給二極管加反向電壓時，它的電阻很大，電路截止，如圖丙所示．3．將多用電表的選擇開關撥到歐姆擋，紅、黑表筆接到二極管的兩極上，當黑表筆接“正”極，紅表筆接“負”極時，電阻示數(shù)較小，反之電阻示數(shù)很大，由此可判斷出二極管的正、負極．1．實驗器材多用電表、電學黑箱、直流電源、開關、導線若干、小燈泡、二極管、定值電阻(大、中、小)三個．2．實驗步驟(1)觀察：觀察多用電表的外形，認識選擇開關的測量項目及量程．(2)機械調零：檢查多用電表的指針是否停在表盤刻度左端的零位置．若不指零，則可用小螺絲刀進行機械調零．(3)將紅、黑表筆分別插入“＋”、“－”插孔．(4)測量小燈泡的電壓和電流．①按如圖6甲所示的電路圖連好電路，將多用電表選擇開關置于直流電壓擋，測小燈泡兩端的電壓．圖6②按如圖乙所示的電路圖連好電路，將選擇開關置于直流電流擋，測量通過小燈泡的電流．(5)測量定值電阻①根據被測電阻的估計阻值，選擇合適的擋位，把兩表筆短接，觀察指針是否指在歐姆表的“0”刻度，若不指在歐姆表的“0”刻度，調節(jié)歐姆調零旋鈕，使指針指在歐姆表的“0”刻度處；②將被測電阻接在兩表筆之間，待指針穩(wěn)定后讀數(shù)；③讀出指針在刻度盤上所指的數(shù)值，用讀數(shù)乘以所選擋位的倍率，即得測量結果；④測量完畢，將選擇開關置于交流電壓最高擋或“OFF”擋．1．多用電表使用注意事項(1)表內電源正極接黑表筆，負極接紅表筆，但是紅表筆插入“＋”插孔，黑表筆插入“－”插孔，注意電流的實際方向應為“紅入”、“黑出”．(2)區(qū)分“機械零點”與“歐姆零點”．機械零點是表盤刻度左側的“0”位置，調整的是表盤下邊中間的指針定位螺絲；歐姆零點是指刻度盤右側的“0”位置，調整的是歐姆調零旋鈕．(3)歐姆表讀數(shù)時注意乘以相應擋位的倍率．(4)使用多用電表時，手不能接觸表筆的金屬桿，特別是在測電阻時，更應注意不要用手接觸表筆的金屬桿．(5)測量電阻時待測電阻要與其他元件和電源斷開，否則不但影響測量結果，甚至可能損壞電表．(6)測電阻時每換一次擋必須重新歐姆調零．(7)使用完畢，選擇開關要置于交流電壓最高擋或“OFF”擋．長期不用，應把表內電池取出．2．多用電表對電路故障的檢測(1)斷路故障的檢測方法①用直流電壓擋：a．將電壓表與電源并聯(lián)，若電壓表示數(shù)不為零，說明電源良好，若電壓表示數(shù)為零，說明電源損壞．b．在電源完好時，再將電壓表與外電路的各部分電路并聯(lián)．若電壓表示數(shù)等于電源電動勢，則說明該部分電路中有斷點．②用直流電流擋：將電流表串聯(lián)在電路中，若電流表的示數(shù)為零，則說明與電流表串聯(lián)的部分電路斷路．③用歐姆擋檢測將各元件與電源斷開，然后接到紅、黑表筆間，若有阻值(或有電流)說明元件完好，若電阻無窮大(或無電流)說明此元件斷路．(2)短路故障的檢測方法①將電壓表與電源并聯(lián)，若電壓表示數(shù)為零，說明電源被短路；若電壓表示數(shù)不為零，則外電路的部分電路不被短路或不完全被短路．②用電流表檢測，若串聯(lián)在電路中的電流表示數(shù)不為零，故障應是短路.題型1多用電表的使用和讀數(shù)例1(2023·安徽皖江名校聯(lián)盟摸底大聯(lián)考)某實驗小組在練習使用多用電表時，他們正確連接好電路如圖7甲所示．閉合開關S后，發(fā)現(xiàn)無論如何調節(jié)電阻箱R0，燈泡都不亮，電流表無讀數(shù)，他們判斷電路可能出現(xiàn)故障．經小組討論后，他們嘗試用多用電表的歐姆擋來檢測電路．已知保護電阻R＝15Ω，電流表量程為0～50mA.操作步驟如下：圖7①將多用電表擋位調到歐姆×1擋，再將紅、黑表筆短接，進行歐姆調零；②斷開圖甲電路開關S，將多用電表兩表筆分別接在a、c上，多用電表的指針不偏轉；③將多用電表兩表筆分別接在b、c上，多用電表的示數(shù)如圖乙所示；④將多用電表兩表筆分別接在c、e上，調節(jié)R0＝20Ω時，多用電表示數(shù)如圖丙所示，電流表的示數(shù)如圖丁所示．回答下列問題：(1)圖丙中的多用電表讀數(shù)為________Ω；圖丁中的電流表讀數(shù)為________mA.(2)操作步驟④中，多用電表紅表筆應接________(選填“c”或“e”)點．(3)電路的故障可能是________．A．燈泡短路 B．燈泡斷路C．保護電阻R短路 D．保護電阻R斷路(4)根據以上實驗得出的數(shù)據，同學們還計算出多用電表內部電源的電動勢E′＝________V(結果保留三位有效數(shù)字)．答案(1)24(2)e(3)B(4)變式1(2023·全國卷Ⅲ·23)圖8(a)為某同學組裝完成的簡易多用電表的電路圖．圖中E是電池；R1、R2、R3、R4和R5是固定電阻，R6是可變電阻；表頭的滿偏電流為250μA，內阻為480Ω.虛線方框內為換擋開關，A端和B端分別與兩表筆相連．該多用電表有5個擋位，5個擋位為：直流電壓1V擋和5V擋，直流電流1mA擋和mA擋，歐姆×100Ω擋．圖8(1)圖(a)中的A端與________(填“紅”或“黑”)色表筆相連接．(2)關于R6的使用，下列說法正確的是________(填正確答案標號)．A．在使用多用電表之前，調整R6使電表指針指在表盤左端電流“0”位置B．使用歐姆擋時，先將兩表筆短接，調整R6使電表指針指在表盤右端電阻“0”位置C．使用電流擋時，調整R6使電表指針盡可能指在表盤右端電流最大位置(3)根據題給條件可得R1＋R2＝________Ω，R4＝________Ω.(4)某次測量時該多用電表指針位置如圖(b)所示．若此時B端是與“1”相連的，則多用電表讀數(shù)為__________；若此時B端是與“3”相連的，則讀數(shù)為________；若此時B端是與“5”相連的，則讀數(shù)為____________．(結果均保留3位有效數(shù)字)答案(1)黑(2)B(3)160880(4)mA1．10kΩV題型2多用電表的原理例2(2023·遼寧大連市第二次模擬)如圖9甲所示是多用電表歐姆擋內部的部分原理圖，已知電源電動勢E＝V，內阻r＝1Ω，靈敏電流計滿偏電流Ig＝10mA，內阻rg＝90Ω，表盤如圖丙所示，歐姆表表盤中值刻度為“15”．圖9(1)多用電表的選擇開關旋至“Ω”區(qū)域的某擋位時，其內部電路為圖甲所示．將多用電表的紅、黑表筆短接，進行歐姆調零，調零后多用電表的總內阻為________Ω.某電阻接入紅、黑表筆間，表盤如圖丙所示，則該電阻的阻值為________Ω.(2)若將選擇開關旋至“×1”，則需要將靈敏電流計________(選填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”)一阻值為________Ω的電阻，再進行歐姆調零．(3)某同學利用多用電表對二極管正接時的電阻進行粗略測量，如圖乙所示，下列說法中正確的是________(填選項前的字母)．A．歐姆表的表筆A、B應分別接二極管的C、D端B．雙手捏住兩表筆金屬桿，測量值將偏大C．若采用“×100”倍率測量時，發(fā)現(xiàn)指針偏角過大，應換“×10”倍率，且要重新進行歐姆調零D．若采用“×10”倍率測量時，發(fā)現(xiàn)指針位于刻度“15”與“20”的正中央，測量值應略大于175Ω答案(1)15070(2)并聯(lián)10(3)AC變式2如圖10甲為一個多用電表的表盤，圖中S、K、T為三個可調節(jié)部件，該多用電表用作歐姆表的原理圖如圖乙．圖10(1)現(xiàn)用此多用電表測量一個阻值約為十幾歐的定值電阻，主要操作步驟如下：①調節(jié)可調部件________，使電表指針停在表盤左側零刻度位置；②調節(jié)可調部件________，選擇“×1”擋位置；③將紅、黑表筆分別插入“＋”“－”插孔，筆尖相互接觸，調節(jié)可調節(jié)部件________，使表筆指針指向右側零刻度位置；④將紅、黑表筆的筆尖分別