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大一輪復習講義 實驗九練習使用多用電表 第七章恒定電流 NEIRONGSUOYIN 內容索引 過好雙基關 研透命題點 隨堂測試 回扣基礎知識訓練基礎題目 細研考綱和真題分析突破命題點 隨堂檢測檢測課堂學習效果 過好雙基關 1 構造 如圖1所示 歐姆表由電流表G 電池 調零電阻R和紅 黑表筆組成 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 圖1 一 歐姆表原理 多用電表測電阻原理 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 圖甲 2 當I 0時 Rx 在I 0處標為 圖乙 3 當I 時 Rx Rg R r 此電阻值等于歐姆表的內阻值 Rx叫電阻 0 中值 二 多用電表1 功能 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 2 結構 外形如圖2所示 1 上半部為表盤 表盤上有電流 電壓 電阻等多種量程的刻度 下半部為選擇開關 它的四周刻有各種測量項目和量程 圖2 2 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 表筆插入 插孔 表筆插入 插孔 紅 黑 三 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3甲所示 2 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 圖3 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 四 練習使用多用電表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 按如圖4甲所示的電路圖連好電路 將多用電表選擇開關置于擋 測小燈泡兩端的電壓 按如圖乙所示的電路圖連好電路 將選擇開關置于擋 測量通過小燈泡的電流 圖4 直流電壓 直流電流 5 測量定值電阻 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 將被測電阻接在兩表筆之間 待指針穩(wěn)定后讀數(shù) 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 即得測量結果 測量完畢 將選擇開關置于擋或 擋 倍率 交流電壓最高 OFF 3 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 入 出 2 區(qū)分 機械零點 與 歐姆零點 機械零點是表盤刻度側的 0 位置 可用表盤下邊中間的指針定位螺絲調整 歐姆零點是指刻度盤側的 0 位置 可用歐姆調零旋鈕調整 3 由于歐姆擋表盤難以估讀 測量結果只需取兩位有效數(shù)字 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 紅 黑 左 右 5 測量電阻時待測電阻要與其他元件及斷開 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 7 使用完畢 選擇開關要置于交流電壓最高擋或 擋 長期不用 應把表內電池取出 歐姆調零 OFF 電源 研透命題點 例1 2018 鹽城市三模 小明測量LED 發(fā)光二極管 在額定電壓 2 5V 時的電阻 他選擇的器材有 滑動變阻器 0 10 電壓表 量程3V 內阻3k 電動勢為3 0V的電源 多用電表 電流擋 量程1mA 內阻40 量程10mA 內阻4 量程100mA 內阻0 4 命題點一多用電表的基本使用方法 1 在判斷LED極性時 小明先將多用電表選擇開關旋至 10 擋 調節(jié)好多用電表 將二極管兩極與表筆相接 多用電表的示數(shù)如圖5甲所示時 多用電表紅表筆 插在A孔中 與二極管的 選填 正 或 負 極相接觸 圖5 負 2 再將多用電表的選擇開關旋至 100mA 擋 將其接入圖乙所示電路 多用電表紅表筆應與 選填 1 或 2 連接 2 3 閉合開關 移動滑片 電壓表示數(shù)為2 50V時 多用電表示數(shù)為8mA 則該LED在額定電壓時的電阻為 4 為了更準確地測出LED在額定電壓時的電阻 在不更換實驗器材的條件下 對小明的實驗提出兩點改進建議 312 5 將多用電表的選擇開關旋至 10mA 測量電流 改用多用電表 電流擋 內接法 變式1用如圖6所示的多用電表測量電阻 要用到選擇開關K和兩個部件S T 請根據下列步驟完成電阻測量 1 旋動部件 使指針對準電流的 0 刻線 2 將K旋轉到電阻擋 100 的位置 3 將插入 插孔的表筆短接 旋動部件 使指針對準電阻的 填 0刻線 或 刻線 S T 解析機械調零應旋動S 使指針對準電流的 0 刻線 0刻線 圖6 解析歐姆調零應旋動T 使指針對準電阻的 0刻線 4 將兩表筆分別與待測電阻相接 發(fā)現(xiàn)指針偏轉角度過小 為了得到比較準確的測量結果 請從下列選項中選出合理的步驟 并按 的順序進行操作 再完成讀數(shù)測量 A 將K旋轉到電阻擋 1k 的位置B 將K旋轉到電阻擋 10 的位置C 將兩表筆的金屬部分分別與被測電阻的兩根引線相接D 將兩表筆短接 旋動合適部件 對電表進行校準 解析指針偏轉角度小 說明待測電阻大 所選倍率小 應改選更大的倍率 重新進行歐姆調零 所以應按ADC順序操作 ADC 5 如圖7所示為多用電表的表盤 測電阻時 若用的是 100 擋 這時指針所示被測電阻的阻值應為 測直流電流時 用的是100mA的量程 指針所示電流值為 mA 測直流電壓時 用的是50V量程 則指針所示的電壓值為 V 解析歐姆表讀數(shù) 刻度盤讀數(shù) 倍率 17 100 1700 100mA的量程時的讀數(shù)為 47mA 選用量程為50V的電壓擋 讀數(shù)選取中間刻度第二排 讀數(shù)為 23 5V 1700 圖7 47 23 5 命題點二用多用電表進行故障分析 1 故障特點 1 斷路特點 表現(xiàn)為路端電壓不為零而電流為零 2 短路特點 用電器或電阻發(fā)生短路 表現(xiàn)為有電流通過電路但用電器或電阻兩端電壓為零 2 檢查方法 1 電壓表檢測 如果電壓表示數(shù)為零 則說明可能在并聯(lián)路段之外有斷路 或并聯(lián)路段短路 2 電流表檢測 當電路中接有電源時 可用電流表測量各部分電路上的電流 通過對電流值的分析 可以確定故障的位置 在運用電流表檢測時 一定要注意電流表的極性和量程 3 歐姆表檢測 當測量值很大時 表示該處斷路 當測量值很小或為零時 表示該處短路 在運用歐姆表檢測時 被檢測元件應與電路斷開 4 假設法 將整個電路劃分為若干部分 然后逐一假設某部分電路發(fā)生某種故障 運用閉合電路或部分電路的歐姆定律進行推理 例2在如圖8甲所示的電路中 4節(jié)干電池串聯(lián) 小燈泡A B的規(guī)格均為 3 8V 0 3A 合上開關S后 無論怎樣移動滑片 A B燈都不亮 B 圖8 1 用多用電表的直流電壓擋檢查故障 選擇開關置于下列量程的 擋較為合適 用字母序號表示 A 2 5VB 10VC 50VD 250V 解析由于4節(jié)干電池串聯(lián)后電動勢為6V 電壓表量程應選10V B正確 測得c d間電壓約為5 8V e f間電壓為0 則僅有的一處故障是 A A燈絲斷開B B燈絲斷開C d e間連線斷開D B燈被短路 A 解析燈泡不亮 說明電路斷路或短路 電壓表接c d端時有示數(shù)且接近電源電動勢 說明有電流通過電壓表 c d間以外其他部分電路接通 電壓表接e f時無示數(shù) 說明c d間燈泡斷路 A正確 2 接著練習使用歐姆表的 1 擋測電阻 歐姆表經過 歐姆調零 測試前 一定要將電路中的開關S 斷開 解析使用歐姆表時一定要將被測電阻從電路中斷開 故填 斷開 測c d間和e f間電阻時 某次測量結果如圖乙所示 讀數(shù)為 此時測量的是 間電阻 根據小燈泡的規(guī)格計算出的電阻為 6 解析溫度高時燈絲的電阻大 計算出的電阻是燈絲溫度高時的電阻 或測量出的電阻是常溫下的電阻 歐姆表讀數(shù)為6 由于A燈泡斷路 c d間電阻無窮大 而歐姆表示數(shù)為6 說明測量的應該是e f間電阻 由R 可求得電阻為12 7 e f 12 7 命題點三多用電表的創(chuàng)新性使用 多用電表當歐姆表使用時內有電源 往往會考查閉合電路歐姆定律 電動勢和內阻的測定等 常涉及的變形有 1 與電壓表串聯(lián)形成閉合電路 則E U r 從而計算得到E 2 與電流表串聯(lián)形成閉合電路 則E I RA r 從而計算得到E 例3 2018 蘇州市模擬 小明同學學過 練習使用多用電表 后想進一步研究多用電表的有關問題 1 他先用多用電表測量某元件的電阻 操作如下 先選用歐姆表 100 倍率擋開始測量 發(fā)現(xiàn)指針偏角過小 則應換用 選填 10 或 1k 擋 換擋后必須將紅表筆和黑表筆 調零后再重新測量 1k 短接 2 為了弄清歐姆表有關問題 小明查閱資料后發(fā)現(xiàn) 歐姆表內部電路可等效為 一個無內阻的電源 一個理想電流表和一個電阻串聯(lián)而成的電路 如圖9甲所示 為了測定該歐姆表電源的電動勢和 1k 擋位的內電阻 他設計了如圖乙所示的測量電路 圖9 將上述調零后的歐姆表接入電路時 紅表筆應和 選填 1 或 2 端相連 黑表筆連接另一端 1 將滑動變阻器的滑片調到適當位置 使歐姆表的示數(shù)如圖丙所示 這時電壓表的示數(shù)如圖丁所示 歐姆表和電壓表的讀數(shù)分別為 和 V 調節(jié)滑動變阻器的滑片 使其接入電路的阻值為零 此時多用電表和電壓表的讀數(shù)分別為12k 和4 00V 從測量數(shù)據可知 電壓表的內阻為 k 根據前面的實驗數(shù)據計算可得 此多用電表等效電源的電動勢為 V 該電阻擋的內電阻為 k 1 5 104 3 60 12 9 00 15 變式2 2018 南京師大附中5月模擬 1 如圖10甲所示為某多用電表內部簡化電路圖 作為電流表使用時 選擇開關S應接 選填 1 2 3 4 或 5 量程較大 圖10 解析當作電流表使用時 電阻應和電表并聯(lián)分流 故連接1和2時為電流表 根據歐姆定律可知并聯(lián)支路的電壓相等 并聯(lián)支路的電阻越大 分流越小 故當接1時量程最大 1 2 某同學想通過多用電表的歐姆擋測量量程為3V的電壓表內阻 如圖乙 主要步驟如下 把選擇開關撥到 100 的歐姆擋上 把兩表筆相接觸 旋轉歐姆調零旋鈕 使指針指在電阻零刻度處 把紅表筆與待測電壓表 選填 正 或 負 接線柱相接 黑表筆與另一接線柱相連 發(fā)現(xiàn)這時指針偏轉角度很小 解析根據 紅進黑出 原理 即電流從紅表筆流進可知紅表筆接電壓表的負極 負 換用 選填 10 或 1k 歐姆擋重新調零后測量 發(fā)現(xiàn)這時指針偏轉適中 記下電阻數(shù)值 把選擇開關調至空擋或交流電壓最高擋后拔下表筆 把多用電表放回桌上原處 實驗完畢 解析歐姆表在測量電阻時指針從無窮大處開始偏轉 故歐姆表指針偏轉很小 說明被測電阻大 擋位應提升一級 即換 1k擋測量 1k 3 實驗中 如圖11 某同學讀出歐姆表的讀數(shù)為 這時電壓表讀數(shù)為 V 解析歐姆表的讀數(shù)為RV 40 1000 4 104 電壓表最小分度值為0 1V 故讀數(shù)為2 20V 4 104 圖11 2 20 4 請你求出歐姆表內部電源電動勢為 V 保留兩位有效數(shù)字 3 0 隨堂測試 1 2018 鎮(zhèn)江市模擬 1 圖12甲是某只多用電表的表盤示意圖 當用 10 歐姆擋測量某定值電阻的阻值時 其指針位置如圖甲中 所示 其示數(shù)為 當用 0 10V 量程測量電壓時 其指針位置如圖甲中 所示 其示數(shù)為 V 2 圖乙中螺旋測微器的示數(shù)為 mm 圖丙中游標卡尺的示數(shù)為 mm 圖12 30 4 6 9 195 在9 192 9 198之間均可 7 6 1 2 3 2 2018 錦屏中學模擬 多用電表表頭的示意圖如圖13所示 在正確操作的情況下 1 若選擇開關的位置如箭頭a所示 則測量的物理量是 測量結果為 2 若選擇開關的位置如箭頭b所示 則測量的物理量是 測量結果為 3 若選擇開關的位置如箭頭c所示 則測量的物理量是 測量結果為 1 2 3 直流電壓 圖16 1 16V 直流電流 46mA 電阻 1 7k 4 若選擇開關的位置如箭頭c所示 正確操作后發(fā)現(xiàn)指針向右偏的偏轉角很小 那么接下來的正確操作步驟應該為 5 全部測量結束后 應將選擇開關撥到 擋或者 6 無論用多用電表進行何種測量 限于直流 電流都應該從 填 紅 或 黑 色表筆經 填 正 或 負 插孔流入電表 OFF 交流電壓500V擋 紅 正 選用歐姆表 1k 倍率 重新歐姆調零 將紅 黑表筆分別接觸被測電阻的兩根引線 讀出指針所指刻度 再乘以倍率得測量值 1 2 3 3 2018 鹽城市 東臺市模擬 如圖14甲所示 指針式多用電表歐姆擋的內部電路是由直流電源 調零電阻和表頭相串聯(lián)而成 現(xiàn)設計一個實驗 測量多用電表 1 擋的內部電源的電動勢和內部總電阻 給定的器材有 待測多用電表 量程為100mA的電流表 最大電阻為20 的滑動變阻器 鱷魚夾 開關 導線若干 實驗過程如下 1 2 3 圖14 1 實驗前將多用電表調至 1 擋 將紅 黑表筆短接 調節(jié)旋鈕 使指針指在 選填 電阻 或 電流 的零刻度 1 2 3 電阻 解析在進行歐姆調零時 應將紅 黑表筆短接 調節(jié)歐姆調零旋鈕 使指針指到電阻的零刻度處 2 用鱷魚夾將紅 黑表筆固定在圖甲的兩接線柱上 請用筆畫線代替導線將圖甲電路連接完整 1 2 3 答案見解析圖 解析多用電表視為電源處理 根據測量電源的電動勢和內電阻實驗原理可知電路結構 注意多用電表內部電源的正極與黑表筆接觸 同時滑動變阻器采用限流接法 測量電路如圖甲所示 1 2 3 3 調節(jié)滑動變阻器 讀出多用電表示數(shù)R 毫安表示數(shù)I 求出電流倒數(shù) 記錄在下面的表格中 請根據表格數(shù)據在圖乙的坐標系中描點作圖 1 2 3 答案見解析圖 解析根據描點法可得出對應的圖象如圖乙所示 4 請通過圖線求出多用電表內部電源的電動勢為 V 內部總電阻為 結果均保留三位有效數(shù)字 1 52 1 2 3 15 2 多用電表內部總電阻r 15 2 5 電流表存在一定的內阻 這對實驗結果 選填 有影響 或 無影響 無影響 1 2 3 解析由于使用歐姆表直接讀出的外部電阻中包含了電流表內阻 故電流表內阻對實驗結果沒有影響