1、1实验十一 练习使用多用电表一、电流表与电压表的改装1改装方案改装为电压表 改装为大量程的电流表原理 串联电阻分压 并联电阻分流改装原理图分压电阻或分流电阻U Ig(Rg R)故 R RgUIg IgRg( I Ig)R故 RIgRgI Ig改装后电表内阻 RV Rg RRg RA RgRRgR Rg2.校正(1)电压表的校正电路如图 1 所示，电流表的校正电路如图 2 所示图 1 图 2(2)校正的过程是：先将滑动变阻器的滑动触头移到最左端，然后闭合开关，移动滑动触头，使改装后的电压表(电流表)示数从零逐渐增大到量程值，每移动一次记下改装的电压表(电流表)和标准电压表(标准电流表)示数，并计
2、算满刻度时的百分误差，然后加以校正二、欧姆表原理(多用电表测电阻原理)1构造：如图 3 所示，欧姆表由电流表 G、电池、调零电阻 R 和红、黑表笔组成2图 3欧姆表内部：电流表、电池、调零电阻串联外部：接被测电阻 Rx.全电路电阻 R 总 Rg R r Rx.2工作原理：闭合电路欧姆定律， I .ERg R r Rx3刻度的标定：红、黑表笔短接(被测电阻 Rx0)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， Rx0，在满偏电流 Ig处标为“0” (图甲)(2)当 I0 时， Rx，在 I0 处标为“” (图乙)(3)当 I 时， Rx Rg
3、 R r，此电阻值等于欧姆表的内阻值， Rx叫中值电阻Ig2三、多用电表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图 42外形如图 4 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)四、二极管的单向导电性1晶体二极管是由半导体材料制成的，它有两个极，即正极和负极，它的符号如图 5 甲所示3图 52晶体二极管具有单向导电性(符号上
4、的箭头表示允许电流通过的方向)当给二极管加正向电压时，它的电阻很小，电路导通，如图乙所示；当给二极管加反向电压时，它的电阻很大，电路截止，如图丙所示3将多用电表的选择开关拨到欧姆挡，红、黑表笔接到二极管的两极上，当黑表笔接“正”极，红表笔接“负”极时，电阻示数较小，反之电阻示数很大，由此可判断出二极管的正、负极1实验器材多用电表、电学黑箱、直流电源、开关、导线若干、小灯泡、二极管、定值电阻(大、中、小)三个2实验步骤(1)观察：观察多用电表的外形，认识选择开关的测量项目及量程(2)机械调零：检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的零位置若不指零，则可用小螺丝刀进行机械调零(3)将红、黑表笔分别
5、插入“” 、 “”插孔(4)测量小灯泡的电压和电流按如图 6 甲所示的电路图连好电路，将多用电表选择开关置于直流电压挡，测小灯泡两端的电压图 6按如图乙所示的电路图连好电路，将选择开关置于直流电流挡，测量通过小灯泡的电流(5)测量定值电阻根据被测电阻的估计阻值，选择合适的挡位，把两表笔短接，观察指针是否指在欧姆表4的“0”刻度，若不指在欧姆表的“0”刻度，调节欧姆调零旋钮，使指针指在欧姆表的“0”刻度处；将被测电阻接在两表笔之间，待指针稳定后读数；读出指针在刻度盘上所指的数值，用读数乘以所选挡位的倍率，即得测量结果；测量完毕，将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡1多用电表使用注意事项(1
6、)表内电源正极接黑表笔，负极接红表笔，但是红表笔插入“”插孔，黑表笔插入“”插孔，注意电流的实际方向应为“红入” ， “黑出” (2)区分“机械零点”与“欧姆零点” 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指针定位螺丝；欧姆零点是指刻度盘右侧的“0”位置，调整的是欧姆调零旋钮(3)由于欧姆挡表盘难以估读，测量结果只需取两位有效数字，读数时注意乘以相应挡位的倍率(4)使用多用电表时，手不能接触表笔的金属杆，特别是在测电阻时，更应注意不要用手接触表笔的金属杆(5)测量电阻时待测电阻要与其他元件和电源断开，否则不但影响测量结果，甚至可能损坏电表(6)测电阻时每换一挡必须重新欧姆调零
7、(7)使用完毕，选择开关要置于交流电压最高挡或“OFF”挡长期不用，应把表内电池取出2多用电表对电路故障的检测(1)断路故障的检测方法用直流电压挡：a将电压表与电源并联，若电压表示数不为零，说明电源良好，若电压表示数为零，说明电源损坏b在电源完好时，再将电压表与外电路的各部分电路并联若电压表示数等于电源电动势，则说明该部分电路中有断点用直流电流挡：将电流表串联在电路中，若电流表的示数为零，则说明与电流表串联的部分电路断路用欧姆挡检测将各元件与电源断开，然后接到红、黑表笔间，若有阻值(或有电流)说明元件完好，若电阻无穷大(或无电流)说明此元件断路5(2)短路故障的检测方法将电压表与电源并联，若电
8、压表示数为零，说明电源被短路；若电压表示数不为零，则外电路的部分电路不被短路或不完全被短路用电流表检测，若串联在电路中的电流表示数不为零，故障应是短路命题点一 教材原型实验例 1 在“练习使用多用电表”的实验中：图 7(1)某同学用多用电表测量电阻，电路如图 7 甲所示，若选择开关置于“100”挡，按正确使用方法测量电阻 Rx的阻值，指针位于图乙所示位置，则 Rx_.(2)若该欧姆表使用一段时间后，电池电动势变小，内阻变大，但此表仍能调零，按正确使用方法再测上述 Rx，其测量结果与原结果相比将_(选填“变大” “变小”或“不变”)(3)某同学利用图甲中的器材设计了一只欧姆表，其电路如图丙所示关
9、于该欧姆表，下列说法正确的是_A电阻刻度的零位在表盘的右端B表盘上的电阻刻度是均匀的C测量前，不需要红、黑表笔短接调零D测量后，应将开关 S 断开某同学进行如下操作：当 Rx未接入时，闭合开关 S，将红、黑表笔分开时，调节可变电阻，使电流表满偏当 Rx接入 A、 B 表笔之间时，若电流表的指针指在表盘的正中央，则待测电阻 Rx的阻值为_(已知电流表的内阻为 Rg，电池的内阻为 r，可变电阻接入电路的阻值为 R)答案 (1)700 (2)变大 (3)CD R rRgR r Rg解析 (1)欧姆表的示数乘以相应挡位的倍率，即待测电阻的阻值，图示读数为7100700.6(2)当电池电动势变小、内阻变
10、大时，欧姆表需要重新调零，由于满偏电流 Ig不变，由公式 Ig 可知，欧姆表内阻 R 内 应调小，待测电阻的测量值是通过电流表的示数体现出来ER内的，由 I 可知，当 R 内 变小时， I 变小，指针跟原来的位置相ER内 Rx IgR内R内 Rx Ig1 RxR内比偏左了，欧姆表的示数变大了(3)由图丙可知，该欧姆表利用并联电路特点与闭合电路欧姆定律测电阻阻值，电阻刻度的零位置在表盘的左端，由闭合电路欧姆定律可知，表盘上的电阻刻度是不均匀的，测量前，不需要红、黑表笔短接调零，测量后，应将开关 S 断开，故选项 A、B 错误，C、D 正确当 Rx未接入时，闭合开关 S，将红、黑表笔分开，调节可变
11、电阻使电流表满偏，由闭合电路欧姆定律得： Ig ，当 Rx接入 A、 B 表笔之间时，若电流表的指针指在表盘Er Rg R的正中央，由闭合电路欧姆定律得 Ig ，联立解得 Rx .12 Er R RgRxRg Rx RxRg Rx R rRgR r Rg1某同学使用多用电表测电阻，如图 8 是多用电表的刻度盘，选用倍率为“10”的欧姆挡测电阻时，表针指示图示位置，则所测电阻的阻值为_.如果要用此多用电表测量一个约 2.0104 的电阻，为了使测量比较精确，应选的欧姆挡是_(选填“10”、 “100”、 “1k”或“10k”)若测量结束后，该同学将两表笔短接，发现电表指针指在电阻“0”刻度的右侧
12、，则上述电阻的测量值_(选填“偏大” 、 “偏小”或“不受影响”)图 8答案 140 1k 偏小解析 欧姆挡读数是读最外面一圈的示数，读出来是 14，读出的数再乘以倍率“10” ，得所测电阻的阻值为 140；欧姆挡选挡要让中值电阻与所测电阻差别不大，测量才会比较准确，因阻值约为2104，表盘中值为 20，则选择1k 即可；每次换挡后要进行欧姆调零，如果将两表笔短接发现电表指针指在电阻“0”刻度的右侧，7说明实际阻值本应该从“0”刻度右侧作为起始值去读数，读出来的数会比现在测量的更大，则现在的测量值偏小2某同学想通过一个多用电表的欧姆挡直接测量某电压表(量程为 10V)的内阻(大约几十千欧)，该
13、多用电表刻度盘上电阻刻度的中间值为 30.图 9(1)欧姆挡的选择开关拨至_(选填“1k”或“100”)挡，先将红、黑表笔短接调零后，选用图 9 中_(选填“A”或“B”)方式连接(2)如图 10 甲所示，该同学读出欧姆表的读数为_；如图乙所示，电压表的读数为_V，欧姆表电池的电动势为_V.图 10答案 (1)1k A (2)410 4 5.0 8.75解析 (1)用多用电表测电阻时，应让指针指在中间刻度附近，因而应选“1k”挡多用电表测电阻时，需要用其内部电源，黑表笔接内部电源的正极，电压表的两接线柱中，“”接线柱应接高电势端，因而 A 电路的连接方式正确(2)题图甲中欧姆表的读数为 401
14、k40k.题图乙中电压表的读数为 5.0V由闭合电路的欧姆定律知欧姆表中电池的电动势E U Ir U r5.0V 30103V8.75V.UR 5.0401033二极管具有单向导电性，其正向电阻很小，反向电阻很大，现有一个二极管其正极记为A、负极记为 B.某同学研究二极管正、反向电阻的相关实验操作过程如下：8(1)先用多用电表的欧姆挡测量其电阻，其正向电阻约为 10，反向电阻约为 50k，则在测量二极管的正向电阻时，电表的红表笔应接_(填“ A”或“ B”)图 11(2)该同学设计了如图 11 所示的电路用伏安法进一步测量该二极管正反向电压均为 2V 时的电阻值，二极管接在 1、2 之间，电压
15、表的内阻约为 40k，选用多用电表的直流电流挡作为电流表接在 3、4 之间该多用电表的直流电流有三个量程，量程和对应的内阻分别为：50A，内阻约为 100；50mA，内阻约为 50；250mA，内阻约为 10.则在实验过程中，多用电表的红表笔应与接线柱_(填“3”或“4”)相连；测二极管的反向电阻时电流表的量程应选用_(填“” 、 “”或“”)，单刀双掷开关 S2应拨向接点_(填“5”或“6”)答案 (1) B (2)3 6解析 (1)多用电表测电阻时红表笔接表内电池的负极，所以测二极管的正向电阻时应与二极管的负极相连即与 B 相连；(2)红表笔是多用电表作直流电流表使用时的正接线柱，故应与接
16、线柱 3 相连；电压为 2V 时，二极管反接时的电流约为 40A，所以应选用量程；根据电压表和电流表内阻应采用电流表内接法，所以单刀双掷开关 S2应拨向接点 6.命题点二 实验拓展创新例 2 小明在实验室中发现一个外观上像电阻的未知元件 D，设计了如图 12 甲所示电路进行实验探究，请按要求回答问题：9图 12(1)小明按图甲连接好电路，闭合开关 S，将滑动变阻器滑片缓慢地从 a 端移到 b 端，发现起始阶段电压表的示数逐渐增大，后续阶段电压表示数保持 6V 不变，若 D 为电阻元件，则该过程中它的电阻值的变化情况可能是( )A阻值一直为 0B阻值先不变，后阶段变小C阻值恒定且远大于 R2D阻
17、值先不变，后阶段变大(2)根据元件 D 铭牌上的部分信息，小明从网络获知该元件为稳压二极管，它有正负极之分，在电路中当 D 的正极接高电势时，其 i u 图线如图乙中 OC 所示，当 D 的负极接高电势时，其 i u 图线如图乙中 OAB 所示，其中 AB 段为 D 的稳压工作区，由此可判断图甲中 D 的黑色端是它的_极(填“正”或“负”)(3)小明接着设计了用多用电表欧姆挡按图丙对该元件进行探究，图丙中虚线框端是其内部等效电路，已知电源电动势 E9V，电表满偏电流 Ig3mA.实验时小明先进行欧姆调零，则调零后多用电表内部总电阻为_；调零后按图丙连接元件 D 进行测量，若 D 恰好处于稳压工
18、作区，则此时测得元件 D 的阻值应为_.答案 (1)B (2)负 (3)3000(或 3103) 6000(或 6103)解析 (1)因在滑片移动过程中，发现起始阶段电压表的示数逐渐增大，后续阶段电压表示数保持 6V 不变，则知元件阻值先不变，后阶段变小，故 B 正确(2)结合第(1)问中所给条件，可知 D 元件黑色端为负极(3)由 R 总 ，解得 R 总 3000； D 恰好处于稳压工作区时，其两端电压 U6V，而 UEIg，解得 RD6000.ERDR总 RD4如图 13 所示为多量程多用电表的示意图10图 13(1)当接通 1 或 2 时，为_挡(填“电流” “电阻”或“电压”).1 的
19、量程比 2 的量程_(填“大”或“小”)(2)测量某电阻时，用欧姆挡“10”挡时，发现指针偏转角度过大，他应该换用欧姆挡_挡(填“1”或“100”)换挡后，在测量前要先进行_(3)该同学要测量多用电表直流“2.5V”挡的内阻 RV(约为 20k)除此多用电表外，还有以下器材：直流电源一个(电动势 E 为 3V，内阻可忽略不计)、电阻一个(阻值 R 为 10k)、开关一个、导线若干要求：()在方框中画出实验电路图(多用电表用 表示 )；()写出 RV的表达式(用字母表示，并说明所用字母的物理意义)答案 (1)电流 大 (2)1 欧姆调零 (3)见解析解析 (1)将电流计改装成电流表时要并联电阻分
20、流，所以 1、2 是电流挡；并联电阻越小，分流越大，则改装的电流表量程越大，故 1 位置的量程较大(2)因偏转角度过大，则电阻小，要用小量程的，选择“1”挡，换挡后电路改变，要重新进行欧姆调零(3)()实验电路图如图所示()在设计的电路图中，多用电表与电阻串联，通过它们的电流相等，所以有 ，URV E UR因此 RV ，其中 U 为多用电表直流“2.5V”挡的读数， R 为 10k， E 为电源的电动URE U势5二极管具有独特的单向导电性，当在二极管两极之间所加正向电压小于某值时，二极管的电阻很大(110 6，甚至更大)，而当正向电压超过某值时，二极管的电阻随两端电压的升高而急剧减小为了探究
21、二极管的导电特性：11(1)实验小组先用多用电表判断二极管的极性步骤如下：A将多用电表置于欧姆表“100”挡，短接红、黑表笔，调整_，使指针指向表盘右侧“0”位置；B将二极管串接在两表笔之间，多用电表示数如图 14 中 a 所示；C将二极管两极对调，多用电表示数如图中 b 所示，则此时与红表笔接触的是二极管的_(填“正”或“负”)极图 14(2)实验小组设计了如图 15 所示的实验电路，通过实验测得相关数据如下表.正向电压 U/V 正向电流 I/mA0.10 00.20 00.30 00.40 0.020.50 0.260.55 0.560.60 1.130.65 1.790.68 2.370
22、.70 3.00图 15 图 16由二极管的特性和表中数据可知，当电压表示数为 0.100.30V 时，图中开关 S 一定接在位置_；12根据表中数据，在图 16 中作出二极管的伏安特性曲线(要求保留所描的点迹)，由图线可知，二极管是_(填“线性”或“非线性”)元件(3)若此二极管为发光二极管，正常发光时通过的电流为 3.00mA，若用 1.5V 的电源供电，则应该给二极管_(填“串”或“并”)联一个约_ 的电阻(结果保留三位有效数字)答案 (1)A.欧姆调零旋钮 C负 (2)1 见解析图 非线性 (3)串 267解析 (1)A.欧姆表选挡后要进行欧姆调零，即短接两表笔，调整欧姆调零旋钮，使指针指在表盘右侧“0”位置；C步骤 B 中欧姆表示数很大，而步骤 C 中示数很小，由题中所给条件知，当示数很小时红表笔所接为二极管负极(2)图中设计为伏安法测电阻的内接法和外接法可以互换的电路，当开关 S 接位置 1 时为电流表内接法，接位置 2 时为电流表外接法由表中数据可知，当电压表示数为0.10.3V 时电流表示数为 0，故电流表内接，开关 S 接在位置 1.描点作图如图所示，由图线可知二极管是非线性元件(3)发光二极管正常工作时两端电压为 0.7V，电源电动势高于 0.7V，应串联一个电阻，阻值 R 267.E UI 1.5 0.7310 3
