2019-2020年高中物理教科版選修3-1:第二章 直流電路 學(xué)案10.DOC
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2019-2020年高中物理教科版選修3-1:第二章 直流電路 學(xué)案10 [學(xué)習(xí)目標(biāo)定位] 1.了解歐姆表的原理,了解歐姆表的表盤刻度等問題,并學(xué)會(huì)使用歐姆表.2.了解多用電表的構(gòu)造及制作原理.3.動(dòng)手操作,學(xué)會(huì)用多用電表測(cè)量電壓、電流及二極管的正、反向電阻. 一、認(rèn)識(shí)多用電表 1.歐姆表內(nèi)部構(gòu)造:由表頭、電池和可變電阻三部分組成. 2.歐姆表的測(cè)量原理:如圖1所示 ,當(dāng)紅、黑表筆間接入待測(cè)電阻R時(shí),通過表頭的電流為I時(shí),待測(cè)阻值R=-(r+Rg+R0),由于待測(cè)電阻的數(shù)值與電流表的示數(shù)是一一對(duì)應(yīng)的,只要把表頭的刻度盤改刻成相應(yīng)電阻的數(shù)值,該裝置就成為直接讀出電阻值的歐姆表了. 圖1 3.將電流表、電壓表和歐姆表共同使用一個(gè)表頭,就成為多用電表,也稱萬用表. 4.作為電流表使用時(shí),表頭并聯(lián)有分流電阻. 5.作為電壓表使用時(shí),表頭串聯(lián)有分壓電阻. 6.作為歐姆表使用時(shí),表頭串聯(lián)了電池和調(diào)零電阻. 7.外形結(jié)構(gòu):上半部是表頭,表頭的下部有一個(gè)定位螺絲,使用前,應(yīng)先檢查指針是否指在左邊“0”刻度處;下半部的中心部位是選擇開關(guān). 二、練習(xí)使用多用電表 1.用多用電表測(cè)量電流和電壓:接入多用電表時(shí)要注意電流從紅表筆進(jìn)入電表;從黑表筆流出電表,讀數(shù)時(shí)要注意所選擇的量程. 2.用多用電表測(cè)量電阻: (1)先把選擇開關(guān)旋到電阻擋的適當(dāng)倍率處;(2)把兩支表筆相互接觸,調(diào)整電阻擋調(diào)零旋鈕,使指針指在電阻擋的“0”刻度線處;(3)再把待測(cè)電阻(待測(cè)電阻不能與其他電源或其他電阻連接)的兩端分別與兩支表筆接觸,讀出指針的示數(shù)再乘以相應(yīng)的倍率,即為所測(cè)電阻阻值. 3.用多用電表判斷二極管的正負(fù)極: (1)選擇電阻擋的適當(dāng)量程,讓兩支表筆分別接觸二極管的兩根引線;(2)變換兩表筆位置再次與二極管的兩根引線接觸;(3)電阻較小時(shí)接觸黑表筆的一端是正極,另一端是負(fù)極. 一、歐姆表 [問題設(shè)計(jì)] 1.電壓表、大量程電流表都是由電流表改裝的,那么我們?nèi)绾伟央娏鞅砀难b成測(cè)量電阻的歐姆表?畫出原理圖. 答案 可以用如圖所示的電路將電流表改裝成歐姆表. 2.當(dāng)紅、黑表筆短接時(shí)(如圖2所示),調(diào)節(jié)R的阻值,使指針指到滿刻度,此時(shí)紅、黑表筆之間電阻為多大?當(dāng)紅、黑表筆不接觸時(shí)(如圖3所示),指針不偏轉(zhuǎn),即指向電流表的零點(diǎn).此時(shí),紅、黑表筆之間電阻為多大? 圖2 圖3 答案 零 無窮大 3.當(dāng)在紅、黑表筆間接入某一電阻Rx,指針恰好指在刻度盤的中間位置,此時(shí)Rx與歐姆表內(nèi)阻有什么關(guān)系? 答案 阻值相等 [要點(diǎn)提煉] 1.當(dāng)紅、黑表筆斷開時(shí),電流表中電流為零,此時(shí)表筆間電阻無窮大,所以在表盤上電流零處標(biāo)電阻“∞”;當(dāng)紅、黑表筆短接時(shí),調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零電阻,使電流表指針滿偏,此時(shí)表筆間電阻為零,所以在電流滿偏處標(biāo)電阻“0”. 2.I與Rx不成比例,歐姆表的刻度不均勻. 3.歐姆表偏角越大,表明被測(cè)電阻越?。? 4.中值電阻:當(dāng)外加電阻Rx=r+Rg+R0時(shí),電流為I==Ig,此時(shí)電流表指針指在刻度盤的中央,該電阻叫中值電阻. 二、多用電表 [問題設(shè)計(jì)] 圖4分別表示電流表、歐姆表、電壓表的電路示意圖,試把它們組合在一起,在圖5的基礎(chǔ)上畫出最簡(jiǎn)單的多用電表的電路. 圖4 圖5 答案 [要點(diǎn)提煉] 1.電流表的改裝原理:由同一表頭并聯(lián)(“串聯(lián)”或“并聯(lián)”)不同電阻改裝而成的量程不同的電流表. 2.電壓表的改裝原理:由同一表頭串聯(lián)(“串聯(lián)”或“并聯(lián)”)不同電阻改裝而成的量程不同的電壓表. 3.歐姆表的改裝原理:將對(duì)應(yīng)Rx的電流刻度值改為電阻值即為歐姆表. 4.電流進(jìn)、出電表的流向: (1)電流檔串聯(lián)接入電路,電流從紅表筆流進(jìn)電表,從黑表筆流出; (2)電壓檔并聯(lián)接入電路,紅表筆接高電勢(shì)點(diǎn),黑表筆接低電勢(shì)點(diǎn),電流仍然是“紅進(jìn)、黑出”; (3)使用歐姆擋時(shí),紅表筆連接表內(nèi)電源的負(fù)極,黑表筆連接表內(nèi)電源的正極.電流仍然是“紅進(jìn)、黑出”. 三、使用多用電表的注意事項(xiàng) 1.電流都是從紅表筆流入,從黑表筆流出. 2.電壓、電流的讀數(shù)要看清選擇開關(guān)所選擇的量程,搞清楚每一小格表示多少,及應(yīng)讀到的有效數(shù)字位數(shù). 3.測(cè)電阻時(shí)注意: (1)測(cè)電阻必須把待測(cè)電阻隔離. (2)兩個(gè)調(diào)零過程,切記換擋需進(jìn)行歐姆調(diào)零. (3)讀數(shù)時(shí)應(yīng)乘以相應(yīng)的倍率. (4)合理選擇量程,使指針盡可能指在中值附近. (5)歐姆表的表盤刻度不均,一般不估讀. (6)電池用舊后,內(nèi)電阻會(huì)變大,要及時(shí)換電池. 4.實(shí)驗(yàn)完畢,將表筆從插孔中拔出,并將選擇開關(guān)置于“OFF”擋或旋至交流電壓的最大量程處.若長(zhǎng)期不用,應(yīng)將多用電表內(nèi)的電池取出. 一、歐姆表測(cè)電阻的原理 例1 若某歐姆表表頭的滿偏電流為5 mA,內(nèi)裝一節(jié)干電池,電動(dòng)勢(shì)為1.5 V,那么該歐姆表的內(nèi)阻為________ Ω,待測(cè)電阻接入紅、黑兩表筆之間時(shí),指針指在刻度盤的中央,則待測(cè)電阻的阻值為________ Ω,若指針指在滿刻度的處,則待測(cè)電阻的阻值為________ Ω. 答案 300 300 100 二、多用電表的使用和讀數(shù) 例2 為確定某電子元件的電氣特性,做如下測(cè)量. (1)用多用表測(cè)量該元件的電阻,選用“100”倍率的電阻擋測(cè)量,發(fā)現(xiàn)多用表指針偏轉(zhuǎn)過大,因此需選擇________倍率的電阻擋(填:“10”或“1k”),并________再進(jìn)行測(cè)量,多用表的示數(shù)如圖6所示,測(cè)量結(jié)果為________Ω. 圖6 (2)將待測(cè)元件(額定電壓9 V)、蓄電池、滑動(dòng)變阻器、電流表、多用表、電鍵及若干導(dǎo)線連接成電路如圖7所示.添加連線,使電路能測(cè)量該元件完整的伏安特性. 圖7 本實(shí)驗(yàn)中使用多用表測(cè)電壓,多用表的選擇開關(guān)應(yīng)調(diào)到______________擋(填:“直流電壓10 V”或“直流電壓50 V”). 解析 (1)用多用表測(cè)量該元件的電阻,選用“100”倍率的電阻擋測(cè)量,發(fā)現(xiàn)多用表指針偏轉(zhuǎn)過大,說明電阻較小,因此需選擇10倍率的電阻擋,并歐姆調(diào)零后再進(jìn)行測(cè)量,多用表的示數(shù)如題圖所示,測(cè)量結(jié)果為70 Ω. (2) 要測(cè)量該元件完整的伏安特性,必須連接成分壓電路.本實(shí)驗(yàn)中使用多用表測(cè)電壓,多用表的選擇開關(guān)應(yīng)調(diào)到直流電壓10 V擋. 答案 (1)10 歐姆調(diào)零 70 (2)電路如圖所示 直流電壓10 V 如圖8所示為多用電表的示意圖,試回答下列問題: 圖8 (1)當(dāng)選擇開關(guān)位置旋至“mA”擋中的“10”擋位時(shí),則測(cè)量的是__________________. (2)當(dāng)選擇開關(guān)位置旋至“V”擋中的“50”擋位時(shí),則測(cè)量的是______________________. (3)當(dāng)選擇開關(guān)位置旋至“Ω”擋中的“100”擋位時(shí),則測(cè)量的電阻大小等于____________________. (4)當(dāng)選擇開關(guān)位置旋至“Ω”擋中的“100”擋位時(shí),正確操作后發(fā)現(xiàn)指針的偏轉(zhuǎn)角很小,那么正確的操作步驟依次是:①______________,②______________,③________________. (5)無論用多用電表進(jìn)行何種(直流)操作測(cè)量,電流都應(yīng)該是從__________表筆經(jīng)____________插孔流入電表. 答案 (1)量程為0~10 mA的直流電流 (2)量程為0~50 V的直流電壓 (3)讀數(shù)100 Ω (4)①換擋位“1 k”?、趯⒈砉P短接重新進(jìn)行調(diào)零 ③將電阻與其他元件斷開后進(jìn)行測(cè)量 (5)紅 “+” 解析 當(dāng)多用電表的選擇開關(guān)置于相應(yīng)的物理量區(qū)域時(shí),多用電表就可以測(cè)量該量,開關(guān)所指的數(shù)值就是所測(cè)量的量程,需要注意的是:由于測(cè)電阻的原理和測(cè)電流、電壓的原理不同,當(dāng)選擇開關(guān)在測(cè)電阻區(qū)域時(shí),對(duì)應(yīng)的數(shù)值是倍率,而不是量程.當(dāng)然,倍率越大,測(cè)量的電阻也就越大;倍率越小,測(cè)量的電阻就越小.由于測(cè)電阻是應(yīng)用閉合電路的歐姆定律,每次換擋位時(shí),都會(huì)改變閉合電路的阻值,因此換擋位后必須進(jìn)行歐姆調(diào)零.多用電表在測(cè)量時(shí),紅表筆要插入“+”插孔,黑表筆要插入“-”插孔,這樣,在測(cè)量電路中,電流應(yīng)從紅表筆流入. 題組一 多用電表的原理 1.以下是歐姆表原理的電路示意圖,正確的是( ) 答案 C 解析 選項(xiàng)B的歐姆表中沒有可調(diào)電阻,B錯(cuò);選項(xiàng)D電流表的負(fù)極接到了電源的正極,D錯(cuò);紅表筆應(yīng)接電源的負(fù)極,黑表筆應(yīng)接電源的正極,A錯(cuò),C對(duì). 2.用歐姆表測(cè)一個(gè)電阻的阻值R,選擇旋鈕置于“10”擋,測(cè)量時(shí)指針指在100與200刻度弧線的正中間,可以確定( ) A.R=150 Ω B.R=1 500 Ω C.1 000 Ω<R<1 500 Ω D.1 500 Ω<R<2 000 Ω 答案 C 解析 表盤右疏左密,所以指針指在100與200刻度弧線的正中間,可以確定1 000 Ω<R<1 500 Ω,故選C. 3.如圖1所示為簡(jiǎn)單歐姆表原理示意圖,其中電流表的滿偏電流Ig=300 μA,內(nèi)阻Rg=100 Ω,可變電阻R的最大阻值為10 kΩ,電源的電動(dòng)勢(shì)E=1.5 V,內(nèi)阻r=0.5 Ω,圖中與接線柱A相連的表筆顏色應(yīng)是________色,按正確使用方法測(cè)量電阻Rx的阻值時(shí),指針指在刻度盤的正中央,則Rx=________ kΩ. 圖1 答案 紅 5 題組二 多用電表的讀數(shù) 4.如圖2所示為一多用電表表盤. 圖2 (1)如果用直流10 V擋測(cè)量電壓,則讀數(shù)為______ V. (2)如果用直流100 mA擋測(cè)量電流,則讀數(shù)為________ mA. (3)如果用100擋測(cè)電阻,則讀數(shù)為________ Ω. 答案 (1)6.6 (2)66 (3)800 解析 直流電壓、電流讀數(shù)時(shí)用中間刻度線,電壓表讀數(shù)為6.6 V,電流表讀數(shù)為66 mA,歐姆表讀數(shù)時(shí)用上面刻度線,讀數(shù)為800 Ω. 5.如圖3所示為多用電表的表盤,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________Ω;測(cè)直流電流時(shí),用的是100 mA的量程,指針?biāo)倦娏髦禐開_______mA;測(cè)直流電壓時(shí),用的是50 V量程,則指針?biāo)镜碾妷褐禐開_______V. 圖3 答案 1 700 47 23.5 解析 若用“100”擋測(cè)電阻時(shí),指針讀數(shù)為:17100 Ω=1 700 Ω 若用量程100 mA測(cè)直流電流時(shí),讀數(shù)為:4.710 mA=47 mA 若用量程50 V測(cè)直流電壓時(shí),讀數(shù)為23.5 V 題組三 多用電表的使用和測(cè)量 6.在使用多用電表測(cè)電阻時(shí),以下說法正確的是( ) A.使用前檢查指針是否指在電阻擋的“∞”處 B.每換一次擋位,都必須重新進(jìn)行歐姆調(diào)零 C.在外電路中,電流從黑表筆流經(jīng)被測(cè)電阻到紅表筆 D.測(cè)量時(shí),若指針偏角較小,應(yīng)換倍率較小的擋位來測(cè)量 答案 ABC 解析 指針偏角小,示數(shù)大,應(yīng)換用倍率大的擋位重新測(cè)量,故D錯(cuò)誤. 7.一學(xué)生使用多用電表測(cè)電阻,他在實(shí)驗(yàn)中有違反使用規(guī)則的地方.他的主要實(shí)驗(yàn)步驟如下: A.把選擇開關(guān)置于“1”的歐姆擋; B.把表筆插入插孔中,先把兩表筆相接觸,旋轉(zhuǎn)調(diào)零旋鈕,使指針指在電阻刻度的零刻線上; C.把兩表筆分別與某一待測(cè)電阻的兩端相連,發(fā)現(xiàn)這時(shí)指針偏轉(zhuǎn)角度較小; D.換用“100”擋,發(fā)現(xiàn)這時(shí)指針偏轉(zhuǎn)適中,隨即記下電阻值; E.把表筆從插孔中拔出后,就把多用電表放回桌上原處,實(shí)驗(yàn)完畢. 這個(gè)學(xué)生已經(jīng)注意到在測(cè)量時(shí)待測(cè)電阻與其他元件或電源斷開,不用手碰表筆的金屬桿.這個(gè)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中哪一個(gè)或哪些步驟違反了使用規(guī)則? 答案 見解析 解析 D步驟中應(yīng)先調(diào)零后再測(cè)電阻;E步驟中應(yīng)將選擇開關(guān)置于“OFF”或交流電壓最高擋. 8.用如圖4所示的多用電表測(cè)量電阻,要用到選擇開關(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: 圖4 (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?。疄榱说玫奖容^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) 答案 (1)S (3)T 0刻線 (4)ADC 解析 使指針對(duì)準(zhǔn)電流的“0”刻線,應(yīng)旋動(dòng)機(jī)械調(diào)零部件S;使指針對(duì)準(zhǔn)電阻的“0”刻線,應(yīng)旋動(dòng)歐姆調(diào)零部件T;測(cè)電阻時(shí)若指針偏轉(zhuǎn)角度過小,則待測(cè)電阻的阻值很大,據(jù)歐姆表測(cè)電阻時(shí)指針盡可能接近“中值”的原則知,應(yīng)換用較大倍率的擋位,因此A合理;每換一次擋位應(yīng)重新調(diào)零,則選D;測(cè)電阻時(shí)兩表筆的金屬部分分別與被測(cè)電阻的兩根引線相連,應(yīng)選C. 題組四 綜合題組 9.實(shí)驗(yàn)室有下列器材: A.電流表(0~100 μA,1.5 kΩ); B.電流表(0~1 mA,1 kΩ); C.變阻器(0~300 Ω); D.變阻器(0~800 Ω); E.干電池(1.5 V,r=0); 現(xiàn)要改裝一只歐姆表,從上述備用器材中,電流表應(yīng)選用______________,變阻器應(yīng)選用____________,電源應(yīng)選用________(填序號(hào)).改裝好的歐姆表中心刻度的阻值為________________. 答案 B D E 1.5 kΩ 解析 若選用A電流表,需要變阻器的最小阻值為R=-1.5 kΩ=13.5 kΩ,C、D兩個(gè)變阻器都不能用,故不能選A電流表.若選用B電流表,需要變阻器的最小阻值為R=-1 kΩ=0.5 kΩ=500 Ω,D變阻器可以滿足,故電流表選B,變阻器選D.由于只有一個(gè)電源,故電源選E.歐姆表中心刻度的阻值為R中=R內(nèi)===1.5 kΩ. 10.在如圖5所示的電路中,電源的電動(dòng)勢(shì)E=1.5 V,內(nèi)阻r=0.5 Ω,電流表滿偏電流Ig=10 mA,電流表電阻Rg=7.5 Ω,A、B為接線柱. 圖5 (1)用一根導(dǎo)線把A、B直接連起來,此時(shí),應(yīng)把可變電阻R1調(diào)節(jié)為多少才能使電流表恰好達(dá)到滿偏電流; (2)調(diào)至滿偏后保持R1的值不變,在A、B間接入一個(gè)150 Ω的定值電阻R2,電流表指針指著多少刻度的位置; (3)如果把任意電阻R接在A、B之間,電流表讀數(shù)I與R的值有什么關(guān)系. 答案 (1)142 Ω (2)5 mA (3)R=-150Ω 解析 (1)因電流表電阻Rg的值不能忽略,此時(shí)可以把電流表視為一個(gè)電阻來計(jì)算.由閉合電路歐姆定律,有Ig= 從中解出可變電阻R1=-Rg-r=(-7.5-0.5)Ω=142 Ω 這表示,當(dāng)兩個(gè)接線柱直接連到一起,且表頭指針恰好滿偏時(shí),可變電阻R1的值需調(diào)節(jié)到142 Ω. (2)保持可變電阻R1的值不變,把R2=150 Ω接在A、B之間,設(shè)這時(shí)電流表讀數(shù)為I2,由閉合電路歐姆定律得: I2== A =0.005 A=5 mA 這表示,接入R2后,電流表指針指在“5 mA”刻度的位置. (3)把任意電阻R接到A、B之間、設(shè)電流表讀數(shù)為I,則I= 代入數(shù)值后,得I= 解出R=-150Ω- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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