2020高考物理一輪復(fù)習(xí) 第八章 實(shí)驗(yàn)十一 練習(xí)使用多用電表學(xué)案（含解析）.doc

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實(shí)驗(yàn)十一　練習(xí)使用多用電表 主干梳理 對(duì)點(diǎn)激活 1．了解多用電表的構(gòu)造和原理，掌握多用電表的使用方法。 2．會(huì)使用多用電表測(cè)電壓、電流及電阻。 3．會(huì)用多用電表探索黑箱中的電學(xué)元件。 1．歐姆表的原理 (1)構(gòu)造：歐姆表由電流表G、電池、調(diào)零電阻R和紅、黑表筆組成。 (2)工作原理：由閉合電路的歐姆定律I＝，可知Rx與電流I相對(duì)應(yīng)。 (3)刻度的標(biāo)定：紅、黑表筆短接(被測(cè)電阻Rx＝0)時(shí)，調(diào)節(jié)調(diào)零電阻R，使I＝Ig，電流表的指針達(dá)到滿偏。 ①當(dāng)I＝Ig時(shí)，Rx＝0，在滿偏電流Ig處標(biāo)為“0”(圖甲)。 ②當(dāng)I＝0時(shí)，Rx→∞，在I＝0處標(biāo)為“∞”(圖乙)。 ③當(dāng)I＝時(shí)，Rx＝Rg＋R＋r，此電阻等于歐姆表的內(nèi)阻，也叫中值電阻(圖丙)。 (4)電源極性：紅表筆接內(nèi)部電源的負(fù)極，黑表筆接內(nèi)部電源的正極。 2．多用電表 (1)外部構(gòu)造 多用電表可以用來(lái)測(cè)電流、電壓和電阻，又稱萬(wàn)用電表，其表面結(jié)構(gòu)如圖所示。 其表面分為上、下兩部分，上半部分為表盤(pán)，共有三行刻度線，最上面的刻度線的左端標(biāo)有“∞”，右端標(biāo)有“0”，是用于測(cè)電阻的，其刻度是不均勻的，從右向左越來(lái)越密；中間的刻度線是用于測(cè)直流、交流的電流和直流電壓，其刻度是分布均勻的；最下面一條刻度線左側(cè)標(biāo)有“ ”，是交流2.5 V專用，其刻度是不均勻的。多用電表表面的下半部分為選擇開(kāi)關(guān)，周圍標(biāo)有測(cè)量功能的區(qū)域和量程。將多用電表的選擇開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)到電流擋，多用電表就測(cè)量電流；當(dāng)選擇開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)到其他功能區(qū)域時(shí)，就可測(cè)量電壓或電阻。 多用電表表面還有一對(duì)正、負(fù)插孔。紅表筆插“＋”插孔，黑表筆插“－”插孔，插孔上面的旋鈕叫歐姆調(diào)零旋鈕，用它可進(jìn)行歐姆調(diào)零。另外，在表盤(pán)和選擇開(kāi)關(guān)之間還有一個(gè)指針定位螺絲，即機(jī)械調(diào)零旋鈕，用它可以進(jìn)行機(jī)械調(diào)零，即旋轉(zhuǎn)該調(diào)零螺絲，可使指針(在不接入電路中時(shí))指在左端“0”刻線。 (2)內(nèi)部構(gòu)造 多用電表是由一個(gè)小量程的電流表與若干元件組成的，如圖所示，每進(jìn)行一種測(cè)量時(shí)，只使用其中一部分電路，其他部分不起作用。如圖中1、2為電流測(cè)量端，其中接1為大量程；5、6為電壓測(cè)量端，其中接6為大量程；3、4為電阻測(cè)量端，其中接4為大倍率。測(cè)量時(shí)，黑表筆插入“－”插孔，紅表筆插入“＋”插孔，并通過(guò)選擇開(kāi)關(guān)接入與待測(cè)量相對(duì)應(yīng)的測(cè)量端。 (3)多用電表測(cè)電流、電壓和電阻的原理 ①直流電流擋：直流電流擋的幾個(gè)擋位實(shí)際是由同一表頭并聯(lián)或混聯(lián)不同電阻改裝而成的幾個(gè)量程不同的電流表。 ②直流電壓擋：直流電壓擋的幾個(gè)擋位實(shí)際是由同一表頭串聯(lián)不同電阻改裝而成的幾個(gè)量程不同的電壓表。 ③歐姆擋：歐姆擋的幾個(gè)倍率擋，實(shí)際是由同一表頭連接在不同電源和電阻的電路中而成的幾個(gè)倍率不同的歐姆表。 其中單表頭多量程測(cè)電流、電壓的原理參見(jiàn)第八章第2講電流表和電壓表的改裝。 3．二極管的單向?qū)щ娦? (1)晶體二極管是由半導(dǎo)體材料制成的，它有兩個(gè)極，即正極和負(fù)極，它的符號(hào)如圖甲所示。 (2)晶體二極管具有單向?qū)щ娦?符號(hào)上的箭頭表示允許電流通過(guò)的方向)。當(dāng)電流從正極流入時(shí)，它的電阻比較小，如圖乙所示；當(dāng)電流從正極流出時(shí)，它的電阻比較大，如圖丙所示。 (3)將多用電表的選擇開(kāi)關(guān)撥到歐姆擋，紅、黑表筆接到二極管的兩極上，當(dāng)黑表筆接“正”極，紅表筆接“負(fù)”極時(shí)，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(fù)極。 多用電表、電學(xué)黑箱、直流電源、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干、小燈泡、二極管、定值電阻(大、中、小)三個(gè)。 1．觀察多用電表的外形，認(rèn)識(shí)選擇開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)的測(cè)量項(xiàng)目及量程。 2．檢查多用電表的指針是否停在表盤(pán)刻度左端的零刻度位置。若不指零，則可用小螺絲刀進(jìn)行機(jī)械調(diào)零。 3．將紅、黑表筆分別插入“＋”“－”插孔。 4．測(cè)小燈泡的電壓和電流 (1)按如圖甲所示連好電路，將多用電表選擇開(kāi)關(guān)置于直流電壓擋，測(cè)小燈泡兩端的電壓。 (2)按如圖乙所示連好電路，將選擇開(kāi)關(guān)置于直流電流擋，測(cè)量通過(guò)小燈泡的電流。 5．用多用電表測(cè)電阻的步驟 (1)調(diào)整定位螺絲，使指針指向電流的零刻度。 (2)選擇開(kāi)關(guān)置于“Ω”擋的“1”，短接紅、黑表筆，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使指針指向電阻的零刻度，然后斷開(kāi)表筆，再使指針指向∞刻度處。 (3)將兩表筆分別接觸阻值為幾十歐的定值電阻兩端，讀出指示的電阻值，然后斷開(kāi)表筆，再與標(biāo)定值進(jìn)行比較。 (4)選擇開(kāi)關(guān)改置“100”擋，重新進(jìn)行歐姆調(diào)零。 (5)再將兩表筆分別接觸標(biāo)定值為幾千歐的電阻兩端，讀出指示的電阻值，然后斷開(kāi)表筆，與標(biāo)定值進(jìn)行比較。 (6)測(cè)量完畢，將選擇開(kāi)關(guān)置于交流電壓最高擋或“OFF”擋。 6．探索黑箱內(nèi)的電學(xué)元件 7．多用電表對(duì)電路故障的檢測(cè) (1)若電路中只有斷路故障，且只有一處，斷路故障的檢測(cè)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(shuō)明電源通路，若電壓表示數(shù)為零，說(shuō)明電源斷路。 b．在電源完好時(shí)，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(dòng)勢(shì)，則說(shuō)明該部分電路中有斷路。 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(shuō)明與電流表串聯(lián)的部分電路斷路。 ③用歐姆擋檢測(cè) 將各元件與電源斷開(kāi)，然后接到紅、黑表筆間，若有阻值(或有電流)說(shuō)明元件完好，若電阻無(wú)窮大(或無(wú)電流)說(shuō)明此元件斷路。 (2)若電路中只有短路故障，且只有一處，短路故障的檢測(cè)方法 將電壓表與電源并聯(lián)，若電壓表示數(shù)為零，說(shuō)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未被短路或未完全被短路。然后將電壓表逐一接到各元件兩端，根據(jù)電壓表示數(shù)是否為零，判斷各元件是否短路。 1．測(cè)電阻時(shí)，電阻值等于指針的示數(shù)與倍率的乘積。指針示數(shù)的讀數(shù)一般讀兩位有效數(shù)字。 2．測(cè)電壓和電流時(shí)，如果所讀表盤(pán)的最小刻度為1、0.1、0.01、0.001等，讀數(shù)時(shí)應(yīng)讀到最小刻度的下一位，若表盤(pán)的最小刻度為2、0.2、0.02、0.002等，或5、0.5、0.05、0.005等，讀數(shù)時(shí)只讀到與最小刻度位數(shù)相同即可，并按二分之一或五分之一估讀，即把最小刻度分成二等份或五等份，觀察判斷指針靠近哪一個(gè)等分線，進(jìn)而估讀到該等分線對(duì)應(yīng)的數(shù)值。 1．偶然誤差 (1)歐姆表的表盤(pán)刻度不均勻，估讀時(shí)易帶來(lái)誤差。 (2)由于歐姆表刻度的非線性，表頭指針偏轉(zhuǎn)過(guò)大或過(guò)小都會(huì)使誤差增大，因此要選用恰當(dāng)倍率擋位，使指針指在中值附近。 (3)讀數(shù)時(shí)的觀察易造成偶然誤差，要垂直表盤(pán)正對(duì)指針讀數(shù)。 2．系統(tǒng)誤差 (1)電池用舊后，電動(dòng)勢(shì)會(huì)減小，內(nèi)阻會(huì)變大，致使電阻測(cè)量值偏大，要及時(shí)換電池。 (2)測(cè)電流、電壓時(shí)，由于電表內(nèi)阻的影響，測(cè)得的電流、電壓值均小于真實(shí)值。 1．歐姆表刻度盤(pán)不同于電壓、電流表刻度盤(pán) (1)左∞右0：電阻無(wú)限大與電流、電壓零刻度重合，電阻零刻度與電流、電壓最大刻度重合。 (2)刻度不均勻：左密右疏。 (3)歐姆擋是倍率擋，即測(cè)量結(jié)果等于讀出的示數(shù)再乘以擋上的倍率。電流、電壓擋是量程范圍擋。在不知道待測(cè)電阻的估計(jì)值時(shí)，應(yīng)先從中等倍率開(kāi)始試測(cè)，指針偏角太小，換大倍率擋；指針偏角太大，換小倍率擋。 (4)歐姆表的讀數(shù)：待測(cè)電阻的阻值應(yīng)為表盤(pán)讀數(shù)乘以倍率。為了減小讀數(shù)誤差，應(yīng)使指針指在表盤(pán)到的部分，即中央刻度附近。 2．多用電表使用的“八大注意” (1)使用前要機(jī)械調(diào)零。 (2)兩表筆在使用時(shí)，電流總是“紅進(jìn)”“黑出”。 (3)選擇開(kāi)關(guān)的功能區(qū)域，要分清是測(cè)電壓、電流、電阻，還要分清是交流還是直流。 (4)電壓、電流擋為量程范圍擋，歐姆擋為倍率擋。 (5)刻度線有三行：上為電阻專用，中間為電流、電壓直流、交流共用，下為電壓交流2.5 V專用。 (6)測(cè)電阻時(shí) ①待測(cè)電阻與電路、電源一定要斷開(kāi)。 ②兩手一定不要同時(shí)接觸兩表筆金屬桿。 ③指針指中值附近較準(zhǔn)，不能指在中值附近時(shí)換擋。 ④每換一擋必須重新歐姆調(diào)零。 ⑤讀出示數(shù)要乘以倍率才為電阻阻值。 (7)測(cè)電學(xué)黑箱時(shí)，一定要先用大量程電壓擋判斷其內(nèi)部有無(wú)電源，無(wú)電源方可用歐姆擋。 (8)使用完畢，選擇開(kāi)關(guān)要置于“OFF”擋或交流電壓最高擋，長(zhǎng)期不用應(yīng)取出電池。 考點(diǎn)細(xì)研 悟法培優(yōu) 考點(diǎn)1　多用電表的使用及讀數(shù) 例1　在練習(xí)使用多用電表的實(shí)驗(yàn)中。 (1)某同學(xué)連接的電路如圖所示： ①若旋轉(zhuǎn)選擇開(kāi)關(guān)，使尖端對(duì)準(zhǔn)直流電流擋，此時(shí)測(cè)得的是通過(guò)________的電流；(填元件代號(hào)，下同) ②若斷開(kāi)電路中的開(kāi)關(guān)，旋轉(zhuǎn)選擇開(kāi)關(guān)使其尖端對(duì)準(zhǔn)歐姆擋，此時(shí)測(cè)得的是________的電阻； ③若旋轉(zhuǎn)選擇開(kāi)關(guān)，使尖端對(duì)準(zhǔn)直流電壓擋，閉合開(kāi)關(guān)，并將滑動(dòng)變阻器的滑片移至最左端，此時(shí)測(cè)得的是________兩端的電壓。 (2)在使用多用電表的歐姆擋測(cè)量電阻時(shí)，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．雙手捏住兩表筆金屬桿，測(cè)量值將偏小 B．測(cè)量時(shí)發(fā)現(xiàn)指針偏離中央刻度過(guò)大，則必需減小倍率，重新調(diào)零后再進(jìn)行測(cè)量 C．選擇“100”倍率測(cè)量時(shí)發(fā)現(xiàn)指針位于20與30正中間，則測(cè)量值等于2500 Ω D．歐姆表內(nèi)的電池使用時(shí)間太長(zhǎng)，雖然完成調(diào)零，但測(cè)量值將略偏大 嘗試解答　(1)①R1__②R1和R2__③R2__(2)AD。 (1)①多用電表調(diào)至直流電流擋，與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，測(cè)的是通過(guò)滑動(dòng)變阻器R1的電流；②斷開(kāi)電路中的開(kāi)關(guān)，多用電表調(diào)至歐姆擋，接在R1與R2串聯(lián)電路的兩端，測(cè)的是串聯(lián)部分的總電阻；③多用電表調(diào)至電壓擋，滑動(dòng)變阻器的滑片移至最左端，滑動(dòng)變阻器相當(dāng)于導(dǎo)線；多用電表與電阻R2并聯(lián)，測(cè)的是R2兩端的電壓。 (2)雙手捏住兩表筆金屬桿，人體與電阻并聯(lián)，總電阻減小，測(cè)量值偏小，故A正確；測(cè)量時(shí)若發(fā)現(xiàn)指針向右偏離中央刻度過(guò)大，則必須減小倍率，若向左偏離中央刻度過(guò)大，則必須增大倍率，重新調(diào)零后再進(jìn)行測(cè)量，故B錯(cuò)誤；歐姆表刻度是左密右疏，選擇“100”倍率測(cè)量時(shí)發(fā)現(xiàn)指針位于20與30正中間，則測(cè)量值小于2500 Ω，大于2000 Ω，故C錯(cuò)誤；歐姆表內(nèi)的電池使用時(shí)間太長(zhǎng)，電動(dòng)勢(shì)減小，內(nèi)電阻增大，電池電動(dòng)勢(shì)變小、內(nèi)阻變大時(shí)，歐姆調(diào)零時(shí)，由于滿偏電流Ig不變，由公式Ig＝，歐姆表內(nèi)阻R內(nèi)得調(diào)小，待測(cè)電阻的測(cè)量值是通過(guò)電流的示數(shù)體現(xiàn)出來(lái)的，由I＝＝＝，可知當(dāng)R內(nèi)變小時(shí)，I變小，指針跟原來(lái)的位置相比偏左，歐姆表的示數(shù)偏大，故D正確。 [變式1]　(1)用如圖所示的多用電表測(cè)量電阻，要用到選擇開(kāi)關(guān)K和兩個(gè)部件S、T。請(qǐng)根據(jù)下列步驟完成電阻測(cè)量： ①旋動(dòng)部件________，使指針對(duì)準(zhǔn)電流的“0”刻線。 ②將K旋轉(zhuǎn)到電阻擋“100”的位置。 ③將插入“＋”“－”插孔的表筆短接，旋動(dòng)部件______。使指針對(duì)準(zhǔn)電阻的________(填“0刻線”或“∞刻線”)。 ④將兩表筆分別與待測(cè)電阻相接，發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過(guò)小，為了得到比較準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果，請(qǐng)從下列選項(xiàng)中挑出合理的步驟。并按________的順序進(jìn)行操作，再完成讀數(shù)測(cè)量。 A．將K旋轉(zhuǎn)到電阻擋“1 k”的位置 B．將K旋轉(zhuǎn)到電阻擋“10”的位置 C．將兩表筆的金屬部分分別與被測(cè)電阻的兩根引線相接 D．將兩表筆短接，旋動(dòng)合適部件，對(duì)電表進(jìn)行校準(zhǔn) (2)如圖所示，為多用電表的表盤(pán)，測(cè)電阻時(shí)，若用的是“100”擋，這時(shí)指針?biāo)颈粶y(cè)電阻的阻值應(yīng)為_(kāi)_____ Ω；若測(cè)的是直流電流，用的是100 mA的量程，指針?biāo)倦娏髦禐開(kāi)_______ mA；若測(cè)的是直流電壓，用的是50 V量程，則指針?biāo)镜碾妷褐禐開(kāi)_______ V。 答案　(1)①S　③T　0刻線?、蹵DC (2)1700　47　23.5 解析　(1)使用前要進(jìn)行機(jī)械調(diào)零，使指針指向左邊電流的零刻度處，使用中每次換歐姆擋都要進(jìn)行歐姆調(diào)零，使指針指向右邊電阻的零刻度處。由于測(cè)量時(shí)，指針從無(wú)窮大電阻值開(kāi)始偏轉(zhuǎn)，偏角過(guò)小，說(shuō)明須增大倍率，使指針指向歐姆表中間刻度附近。 (2)若用“100”擋測(cè)電阻，指針讀數(shù)為：17.0100 Ω＝1700 Ω 若用量程100 mA測(cè)直流電流，看中排刻度線，此時(shí)最小刻度是2 mA，要估讀到最小刻度的同一位，并按二分之一估讀，指針靠近46 mA和48 mA的“中間線”，所以讀數(shù)為47 mA。 若用量程50 V測(cè)直流電壓，看中排刻度線，此時(shí)最小刻度是1 V，要估讀到最小刻度的下一位，讀數(shù)為23.5 V。 考點(diǎn)2　歐姆表的原理 例2　某興趣小組自制了一個(gè)多量程的歐姆表，其電路圖如圖甲所示。其中電池的電動(dòng)勢(shì)E＝1.5 V，內(nèi)阻可忽略不計(jì)；表頭G量程Ig＝60 μA，內(nèi)阻Rg＝2 kΩ，表頭的表盤(pán)如圖乙所示。 (1)①開(kāi)關(guān)S1撥至“1 k”擋，將滑動(dòng)變阻器R0滑片調(diào)到最左端。 ②將紅、黑表筆短接，此時(shí)表頭的讀數(shù)如圖乙所示，該讀數(shù)為_(kāi)_______ μA。由此可知，滑動(dòng)變阻器R0的最大阻值為_(kāi)_______ kΩ(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。 ③調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R0的滑片位置，使電流表指針滿偏。 ④將被測(cè)電阻Rx接在紅、黑表筆之間，此時(shí)電表指針指向20 μA處，則該被測(cè)電阻的阻值為_(kāi)_______ kΩ(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。 ⑤根據(jù)上述原理，將表頭的電流刻度改成與之相對(duì)的電阻值刻度，即做成一個(gè)歐姆表。 (2)圖中R3的阻值為_(kāi)_______ kΩ(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。 (3)電池使用一段時(shí)間后電動(dòng)勢(shì)E減小為1.44 V，改裝后的歐姆表仍可以調(diào)零。若某次測(cè)量結(jié)果的讀數(shù)為50 kΩ，則該被測(cè)電阻的真實(shí)阻值是________ kΩ；若測(cè)量結(jié)果的讀數(shù)為25 Ω，則該被測(cè)電阻的真實(shí)阻值是________ Ω。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字) 嘗試解答　(1)②48__29__④50__(2)2.78__(3)48__24。 (1)②將紅、黑表筆短接，此時(shí)表頭的讀數(shù)為48 μA。由此可知，滑動(dòng)變阻器R0的最大阻值為R0＝－Rg＝ Ω－2 kΩ≈29 kΩ； ④當(dāng)電流表指針滿偏時(shí)：Ig＝；當(dāng)電表指針指向20 μA 處時(shí)：Ig＝，解得Rx＝50 kΩ。 (2)由以上計(jì)算可知，當(dāng)電表指針指向20 μA處時(shí)，此時(shí)歐姆表內(nèi)阻R內(nèi)兩端電壓為UG＝E＝0.5 V，當(dāng)在“1 k”位置時(shí)，對(duì)應(yīng)的待測(cè)電阻為50 kΩ，可知當(dāng)在“100”位置時(shí)，對(duì)應(yīng)的待測(cè)電阻為Rx＝50100 Ω＝5 kΩ，此時(shí)Rx兩端電壓為U＝E－UG＝1 V；則電流為I＝＝＝0.2 mA，此時(shí)通過(guò)R3的電流為I3＝I－IG＝200 μA－20 μA＝180 μA，則R3＝＝ Ω≈2.78 kΩ。 (3)若電池電動(dòng)勢(shì)為E＝1.5 V時(shí)，調(diào)零后：Ig＝；若電池電動(dòng)勢(shì)為E′＝1.44 V時(shí)，調(diào)零后：Ig＝；當(dāng)測(cè)量某電阻Rx時(shí)，則I＝＝；聯(lián)立可得＝，當(dāng)Rx測(cè)＝50 kΩ時(shí)，代入解得Rx真＝48 kΩ；當(dāng)Rx測(cè)＝25 Ω時(shí)，代入解得Rx真＝24 Ω。 [變式2]　(2018衡水5月沖刺)某物理興趣小組設(shè)計(jì)了如圖a所示的歐姆表電路，通過(guò)控制開(kāi)關(guān)S和調(diào)節(jié)電阻箱，可使歐姆表具有“1”和“10”兩種倍率，所用器材如下： A．干電池：電動(dòng)勢(shì)E＝1.5 V，內(nèi)阻r＝0.5 Ω； B．電流表G：滿偏電流Ig＝1 mA，內(nèi)阻Rg＝150 Ω； C．定值電阻R1＝1200 Ω； D．電阻箱R2和R3：最大阻值999.99 Ω； E．電阻箱R4：最大阻值9999 Ω； F．開(kāi)關(guān)一個(gè)，紅、黑表筆各1支，導(dǎo)線若干。 (1)該實(shí)驗(yàn)小組按圖a正確連接好電路。當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，將紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)電阻箱R2＝________ Ω，使電流表達(dá)到滿偏，此時(shí)閉合電路的總電阻叫做歐姆表的內(nèi)阻R內(nèi)，則R內(nèi)＝________ Ω，歐姆表的倍率是________(填“1”或“10”)。 (2)閉合開(kāi)關(guān)S：第一步：調(diào)節(jié)電阻箱R2和R3，當(dāng)R2＝________ Ω且R3＝________ Ω時(shí)，將紅、黑表筆短接，電流表再次滿偏； 第二步：在紅、黑表筆間接入電阻箱R4，調(diào)節(jié)R4，當(dāng)電流表指針指向圖b所示的位置時(shí)，對(duì)應(yīng)的歐姆表的刻度值為_(kāi)_______ Ω。 答案　(1)149.5　1500　10 (2)14.5　150　100 解析　(1)由閉合電路歐姆定律可知， 歐姆表的內(nèi)阻為：R內(nèi)＝＝ Ω＝1500 Ω， 則R2＝R內(nèi)－R1－Rg－r＝1500 Ω－1200 Ω－150 Ω－0.5 Ω＝149.5 Ω。 中值電阻應(yīng)為1500 Ω，根據(jù)多用電表的刻度設(shè)置可知，表盤(pán)上只有兩種擋位，多用電表用開(kāi)關(guān)S變換擋位，開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)與閉合時(shí)相比，干路允許的最大電流較小，由歐姆定律知?dú)W姆表內(nèi)阻較大，測(cè)量的中值電阻較大，故S斷開(kāi)時(shí)歐姆表倍率應(yīng)為“10”。 (2)為了得到“1”倍率，應(yīng)讓G滿偏時(shí)對(duì)應(yīng)的歐姆表內(nèi)阻R內(nèi)′為150 Ω； 電流為：I1＝ A＝0.01 A； 此時(shí)表頭中電流應(yīng)為Ig＝0.001 A；則與之并聯(lián)電阻R3中電流應(yīng)為：I3＝I1－Ig＝0.01 A－0.001 A＝0.009 A，并聯(lián)電阻R3為：R3＝＝ Ω＝150 Ω；R2＋r＝＝ Ω＝15 Ω， 故R2＝15 Ω－0.5 Ω＝14.5 Ω； 圖示電流為I示＝0.60 mA； 則總電阻為：R總＝＝＝103 Ω＝250 Ω， 故待測(cè)電阻為：R測(cè)＝R總－R內(nèi)′＝250 Ω－150 Ω＝100 Ω； 故對(duì)應(yīng)的刻度應(yīng)為100 Ω。 考點(diǎn)3　利用多用電表探測(cè)黑箱內(nèi)元件、檢測(cè)電路故障　　　　 例3　如圖1所示的黑箱中有三只完全相同的電學(xué)元件，小明使用多用電表對(duì)其進(jìn)行探測(cè)。 (1)在使用多用電表前，發(fā)現(xiàn)指針不在左邊“0”刻度線處，應(yīng)先調(diào)整圖2中多用電表的________(填“A”“B”或“C”)。 (2)在用多用電表的直流電壓擋探測(cè)黑箱a、b接點(diǎn)間是否存在電源時(shí)，一表筆接a，另一表筆應(yīng)________(填“短暫”或“持續(xù)”)接b，同時(shí)觀察指針偏轉(zhuǎn)情況。 (3)在判定黑箱中無(wú)電源后，將選擇開(kāi)關(guān)旋至“1”擋，調(diào)節(jié)好多用電表，測(cè)量各接點(diǎn)間的阻值。測(cè)量中發(fā)現(xiàn)，每對(duì)接點(diǎn)間正、反向阻值均相等，測(cè)量記錄如下表。兩表筆分別接a、b時(shí)，多用電表的示數(shù)如圖2所示。 請(qǐng)將記錄表補(bǔ)充完整，并在黑箱圖中畫(huà)出一種可能的電路。 嘗試解答　(1)A__(2)短暫__(3)5.0__電路圖如圖。 (1)多用電表使用前應(yīng)進(jìn)行機(jī)械調(diào)零，機(jī)械調(diào)零裝置為A。 (2)使用多用電表進(jìn)行測(cè)量時(shí)，為保證電表不被損壞，往往要進(jìn)行試觸，即讓兩表筆進(jìn)行短暫接觸，觀察指針偏轉(zhuǎn)情況，若持續(xù)接觸則有可能損壞電表。 (3)黑箱中無(wú)電源且每對(duì)接點(diǎn)間正、反阻值相等，故為電阻元件，由多用電表讀數(shù)可知所缺數(shù)據(jù)為5.0 Ω。由a、b間電阻為5 Ω，a、c間為10 Ω，b、c間為15 Ω知，電路為a、b間5 Ω的電阻與a、c間10 Ω電阻串聯(lián)而成，電路圖如答案圖所示。 [變式3－1]　用多用電表探測(cè)如圖所示黑箱發(fā)現(xiàn)：用直流電壓擋測(cè)量，E、G兩點(diǎn)間和F、G兩點(diǎn)間均有電壓，E、F兩點(diǎn)間無(wú)電壓；用歐姆擋測(cè)量，黑表筆接E點(diǎn)，紅表筆接F點(diǎn)，阻值很小，但反接阻值很大。那么，該黑箱內(nèi)元件的接法可能是下圖中的(　　) 答案　B 解析　E、G和F、G間有電壓，E、F間無(wú)電壓，說(shuō)明電源在G和結(jié)點(diǎn)之間；黑表筆接E，紅表筆接F，電阻很小，反接時(shí)電阻很大，說(shuō)明E、F間接有二極管，當(dāng)電流方向從E到F時(shí)，二極管導(dǎo)通，只有B正確。 [變式3－2]　某照明電路出現(xiàn)故障，其電路如圖甲所示，該電路用標(biāo)稱值12 V的蓄電池為電源，導(dǎo)線及其接觸完好。 維修人員使用已調(diào)好的多用電表直流50 V擋檢測(cè)故障。他將黑表筆接在c點(diǎn)，用紅表筆分別探測(cè)電路的a、b點(diǎn)。 (1)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，紅表筆接a點(diǎn)時(shí)多用表指示如圖乙所示，讀數(shù)為_(kāi)_______ V，說(shuō)明________(填“蓄電池”“保險(xiǎn)絲”“開(kāi)關(guān)”或“小燈”)正常。 (2)紅表筆接b點(diǎn)，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)時(shí)，表針不偏轉(zhuǎn)，閉合開(kāi)關(guān)后，多用電表指示仍然和圖2相同，可判定發(fā)生故障的器件是________(填“蓄電池”“保險(xiǎn)絲”“開(kāi)關(guān)”或“小燈”)。 答案　(1)11.2(11.1～11.3均可)　蓄電池 (2)小燈 解析　(1)因用直流50 V擋檢測(cè)，故滿偏時(shí)電壓為50 V，刻度均勻，在圖示位置時(shí)，讀數(shù)為11.2(11.1～11.3之間均可) V，說(shuō)明蓄電池正常。 (2)紅表筆接b點(diǎn)，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，指針不偏轉(zhuǎn)，閉合開(kāi)關(guān)后多用電表讀數(shù)與原來(lái)相同，說(shuō)明保險(xiǎn)絲、開(kāi)關(guān)均正常，發(fā)生故障的器件只能為小燈。 高考模擬 隨堂集訓(xùn) 1．(2018全國(guó)卷Ⅱ)某同學(xué)組裝一個(gè)多用電表。可用的器材有：微安表頭(量程100 μA，內(nèi)阻900 Ω)；電阻箱R1(阻值范圍0～999.9 Ω)；電阻箱R2(阻值范圍0～99999.9 Ω)；導(dǎo)線若干。 要求利用所給器材先組裝一個(gè)量程為1 mA的直流電流表，在此基礎(chǔ)上再將它改裝成量程為3 V的直流電壓表。組裝好的多用電表有電流1 mA和電壓3 V兩擋。 回答下列問(wèn)題： (1)在虛線框內(nèi)畫(huà)出電路圖并標(biāo)出R1和R2，其中*為公共接線柱，a和b分別是電流擋和電壓擋的接線柱。 (2)電阻箱的阻值R1＝________ Ω；R2＝________ Ω。(保留到個(gè)位) 答案　(1)見(jiàn)解析圖　(2)100　2910 解析　 (1)R1的電阻比較小，所以R1與表頭并聯(lián)構(gòu)成大量程的電流表，R2的阻值比較大，與改裝后的電流表串聯(lián)可充當(dāng)大量程的電壓表，設(shè)計(jì)電路圖如圖所示。 (2)改裝電流表需要并聯(lián)一個(gè)電阻，要改裝成1 mA的電流表需要并聯(lián)的電阻R1＝＝ Ω＝100 Ω，要改裝成3 V電壓表，需要再串聯(lián)電阻，串聯(lián)電阻的阻值為R2＝＝ Ω＝2910 Ω。 2．(2017全國(guó)卷Ⅲ)圖a為某同學(xué)組裝完成的簡(jiǎn)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250 μA，內(nèi)阻為480 Ω。虛線方框內(nèi)為換擋開(kāi)關(guān)，A端和B端分別與兩表筆相連。該多用電表有5個(gè)擋位，5個(gè)擋位為：直流電壓1 V擋和5 V擋，直流電流1 mA擋和2.5 mA擋，歐姆100 Ω擋。 (1)圖a中的A端與________(填“紅”或“黑”)色表筆相連接。 (2)關(guān)于R6的使用，下列說(shuō)法正確的是________(填正確答案標(biāo)號(hào))。 A．在使用多用電表之前，調(diào)整R6使電表指針指在表盤(pán)左端電流“0”位置 B．使用歐姆擋時(shí)，先將兩表筆短接，調(diào)整R6使電表指針指在表盤(pán)右端電阻“0”位置 C．使用電流擋時(shí)，調(diào)整R6使電表指針盡可能指在表盤(pán)右端電流最大位置 (3)根據(jù)題給條件可得R1＋R2＝__________Ω，R4＝__________Ω。 (4)某次測(cè)量時(shí)該多用電表指針位置如圖b所示。若此時(shí)B端是與“1”連接的，則多用電表讀數(shù)為_(kāi)_______；若此時(shí)B端是與“3”連接的，則讀數(shù)為_(kāi)_______；若此時(shí)B端是與“5”連接的，則讀數(shù)為_(kāi)_______。(結(jié)果均保留三位有效數(shù)字) 答案　(1)黑　(2)B　(3)160　880 (4)1.47 mA　1.10 kΩ　2.95 V 解析　(1)當(dāng)B端與“3”連接時(shí)，內(nèi)部電源與外部電路形成閉合回路，電流從A端流出，故A端與黑色表筆相連接。 (2)在使用多用電表之前，調(diào)整表頭螺絲使電表指針指在表盤(pán)左端電流“0”位置，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；使用歐姆擋時(shí)，先將兩表筆短接，調(diào)整R6使電表指針指在表盤(pán)右端電阻“0”位置，選項(xiàng)B正確；使用電流擋時(shí)，電阻R6不在閉合電路中，調(diào)節(jié)無(wú)效，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。 (3)根據(jù)題給條件可知：當(dāng)B端與“2”連接時(shí)，表頭與R1、R2組成的串聯(lián)電路并聯(lián)，此時(shí)為量程1 mA的電流擋，由并聯(lián)電路兩支路電流與電阻成反比知，＝＝，解得R1＋R2＝160 Ω。 當(dāng)B端與“4”連接時(shí)，表頭與R1、R2組成的串聯(lián)電路并聯(lián)后再與R4串聯(lián)，此時(shí)為量程1 V的電壓擋，表頭與R1、R2組成的串聯(lián)電路并聯(lián)總電阻為120 Ω，兩端電壓為IgRg＝0.12 V，則R4兩端電壓為0.88 V，由串聯(lián)電路中電壓與電阻成正比知：R4電阻為880 Ω。 (4)若此時(shí)B端是與“1”連接的，多用電表作為直流電流表使用，量程2.5 mA，讀數(shù)為1.47 mA。 若此時(shí)B端是與“3”連接的，多用電表作為歐姆表使用，讀數(shù)為11100 Ω＝1.10 kΩ。 若此時(shí)B端是與“5”連接的，多用電表作為直流電壓表使用，量程為5 V，讀數(shù)為2.95 V。 3．(2015全國(guó)卷Ⅰ)圖a為某同學(xué)改裝和校準(zhǔn)毫安表的電路圖，其中虛線框內(nèi)是毫安表的改裝電路。 (1)已知毫安表表頭的內(nèi)阻為100 Ω，滿偏電流為1 mA；R1和R2為阻值固定的電阻。若使用a和b兩個(gè)接線柱，電表量程為3 mA；若使用a和c兩個(gè)接線柱，電表量程為10 mA。由題給條件和數(shù)據(jù)，可以求出R1＝________ Ω，R2＝________ Ω。 (2)現(xiàn)用一量程為3 mA、內(nèi)阻為150 Ω的標(biāo)準(zhǔn)電流表對(duì)改裝電表的3 mA擋進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)時(shí)需選取的刻度為0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 mA。電池的電動(dòng)勢(shì)為1.5 V，內(nèi)阻忽略不計(jì)；定值電阻R0有兩種規(guī)格，阻值分別為300 Ω和1000 Ω，滑動(dòng)變阻器R有兩種規(guī)格，最大阻值分別為750 Ω和3000 Ω。則R0應(yīng)選用阻值為_(kāi)_______ Ω的電阻，R應(yīng)選用最大阻值為_(kāi)_______ Ω的滑動(dòng)變阻器。 (3)若電阻R1和R2中有一個(gè)因損壞而阻值變?yōu)闊o(wú)窮大，利用圖b的電路可以判斷出損壞的電阻。圖b中的R′為保護(hù)電阻，虛線框內(nèi)未畫(huà)出的電路即為圖a虛線框內(nèi)的電路。則圖中的d點(diǎn)應(yīng)和接線柱________(填“b”或“c”)相連。判斷依據(jù)是：____________________________________________________________。 答案　(1)15 35 (2)300 3000 (3)c 閉合開(kāi)關(guān)時(shí)，若電表指針偏轉(zhuǎn)，則損壞的電阻是R1；若電表指針不動(dòng)，則損壞的電阻是R2 解析　(1)由并聯(lián)電路各支路兩端電壓相等有：使用a和b兩個(gè)接線柱時(shí)1 mA100 Ω＝(3－1) mA(R1＋R2)；使用a和c兩個(gè)接線柱時(shí)1 mA(100 Ω＋R2)＝(10－1)mAR1，聯(lián)立可得R1＝15 Ω，R2＝35 Ω。 (2)由題意知校準(zhǔn)時(shí)電路中電流的范圍為0.5 mA≤I≤3.0 mA，則由閉合電路歐姆定律知電路中總電阻R總＝滿足500 Ω≤R總≤3000 Ω，而兩電表的總電阻RA＝150 Ω＋≈183 Ω，故R0＋R應(yīng)滿足317 Ω≤R0＋R≤2817 Ω，可知R0只能選用300 Ω的，R只能選用3000 Ω的。 (3)在圖b電路中，當(dāng)d接c時(shí)，若R1損壞則毫安表仍接入電路而有示數(shù)，若R2損壞則毫安表不接入電路而無(wú)示數(shù)，故可由毫安表有無(wú)示數(shù)來(lái)判斷損壞的電阻；當(dāng)d接b時(shí)，無(wú)論R1還是R2損壞，對(duì)毫安表示數(shù)的影響相同，從而不能進(jìn)行判定。 4. (2019武漢部分學(xué)校調(diào)研)雙刀雙擲開(kāi)關(guān)常用于改變電流或電壓方向、交換電學(xué)元件位置。某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室中自制了一個(gè)電流、電壓兩用電表，電路如圖所示，S是雙刀雙擲開(kāi)關(guān)，a、b、c、d、e、f為接線柱，雙刀雙擲開(kāi)關(guān)的觸刀擲向a、b，e與a接通，f與b接通；擲向c、d，e與c接通，f與d接通。靈敏電流表G的量程是0.001 A，內(nèi)阻是100 Ω；電阻R1的阻值為9900 Ω，R2的阻值為1.01 Ω。 (1)觸刀擲向a、b時(shí)，此表用做________，量程為_(kāi)_______。 (2)觸刀擲向c、d時(shí)，此表用做________，量程為_(kāi)_______。 答案　(1)電壓表　10 V　(2)電流表　0.1 A 解析　(1)雙刀雙擲開(kāi)關(guān)的觸刀擲向a、b時(shí)，電路為靈敏電流表串聯(lián)阻值為9900 Ω的定值電阻R1，此表用做電壓表，量程為U＝Ig(rg＋R1)＝0.001(100＋9900) V＝10 V。 (2)雙刀雙擲開(kāi)關(guān)的觸刀擲向c、d時(shí)，電路為靈敏電流表并聯(lián)阻值為1.01 Ω的定值電阻R2，此表用做電流表，量程為I＝Ig＋＝0.001 A＋ A＝0.1 A。 5．(2018廈門(mén)第二次質(zhì)量檢測(cè))某實(shí)驗(yàn)小組在練習(xí)使用多用電表，他們正確連接好電路，如圖甲所示。閉合開(kāi)關(guān)S后，發(fā)現(xiàn)無(wú)論如何調(diào)節(jié)電阻箱R0，燈泡都不亮，電流表無(wú)讀數(shù)，他們判斷電路可能出現(xiàn)故障。經(jīng)小組討論后，他們嘗試用多用電表的歐姆擋來(lái)檢測(cè)電路。已知保護(hù)電阻R＝15 Ω，電流表量程為50 mA。操作步驟如下： ①將多用電表?yè)跷徽{(diào)到電阻“1”擋，再將紅、黑表筆短接，進(jìn)行歐姆調(diào)零。 ②斷開(kāi)甲圖電路開(kāi)關(guān)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(zhuǎn)。 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(diào)節(jié)R0＝20 Ω時(shí)，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(wèn)題： (1)圖丙中的多用表讀數(shù)為_(kāi)_______ Ω，圖丁中的電流表讀數(shù)為_(kāi)_______ mA。 (2)操作步驟④中，多用電表紅表筆應(yīng)接________點(diǎn)(填“c”或“e”)。 (3)電路的故障可能是________。 A．燈泡短路 B．燈泡斷路 C．保護(hù)電阻R短路 D．保護(hù)電阻R斷路 (4)根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)，同學(xué)們還計(jì)算出多用電表內(nèi)部電源的電動(dòng)勢(shì)E＝________ V。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字) 答案　(1)24　38.0　(2)e　(3)B　(4)1.48 解析　(1)倍率采用“1”，故讀數(shù)為241 Ω＝24 Ω，電流表量程為50 mA，所以分度值為1 mA，讀數(shù)為38.0 mA。 (2)因?yàn)橛枚嘤秒姳頊y(cè)電阻時(shí)，電流方向?yàn)榧t進(jìn)黑出，即紅表筆是流進(jìn)歐姆表的，而電路中電流表在e端為負(fù)極，即電流經(jīng)過(guò)電流表的方向?yàn)閐→e，所以紅表筆接e端。 (3)多用電表歐姆擋的指針不偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明指在電阻值無(wú)窮大的刻度處，所以a、c間斷路，而b、c間正常，所以只有燈泡斷路，B正確。 (4)根據(jù)操作③可知電表指針正好指在中間刻度，即根據(jù)中值電阻規(guī)律可知?dú)W姆擋電路內(nèi)阻為r＝15 Ω，根據(jù)操作④可知E＝(24＋15)0.038 V≈1.48 V。