4.3科学测量：多用电表测量电学量 课时作业（word解析版）

2021-2022学年鲁科版（2019）必修第三册
4.3科学测量：多用电表测量电学量
课时作业（解析版）
1．如图所示为欧姆表的电路原理示意图，其中电流表的满偏电流为、内阻，调零电阻最大阻值，串联的定值电阻，电池电动势。用其规范测量电阻时，指针偏转角为最大偏角的，则该电阻的阻值是（　　）
A．1.5kΩ
B．2kΩ
C．3kΩ
D．4.5kΩ
2．欧姆表的电路结构如图所示。把欧姆表调零后测量一个阻值为的电阻时，G的指针偏转至满刻度的处；测量一个阻值为的电阻时，G的指针偏转至满刻度的处；则与的比值为（　　）
A．3
B．4
C．5
D．6
3．某人把电流表、干电池和一个定值电阻串联后，两端连接两只测量表笔，做成了一个测量电阻的装置．两只表笔直接接触时，电流表读数是4mA，两只表笔与200Ω的电阻连接时，电流表读数是3mA．现在把表笔与一个未知电阻连接时，电流表读数是2mA，则该未知电阻阻值是（　　）
A．600Ω
B．1200Ω
C．300Ω
D．200Ω
4．如图所示是简化的多用电表的电路。转换开关S与不同接点连接，就组成不同的电表，下面是几位同学对这一问题的议论，请你判断他们中的正确说法是
（
）
A．S与1、2连接时，多用电表就成了电流表，且前者量程较大
B．S与3、4连接时，多用表就成了欧姆表，且A
接线柱为红表笔
C．S与5、6连接时，多用表就成了电压表，且前者量程较小
D．S与5、6连接时，多用表就成了电压表，且前者量程较大
5．使用多用电表的欧姆挡测电阻时，用“”挡测量一个电阻的阻值，发现表针偏转角度极小，正确的判断和做法是(
)
A．被测电阻值很大
B．被测电阻值很小
C．为了把电阻值测得更准一些，应换用“”挡，重新欧姆调零后再测量
D．为了把电阻值测得更准一些，应换用“”挡，重新欧姆调零后再测量
6．会用多用电表探索黑箱中的_______。
7．有一个教学用的可拆变压器，如图甲所示，它有两个外观基本相同的线圈A、B，线圈外部还可以绕线。
某同学用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了A、B线圈的电阻值，指针分别对应图乙中的A、B位置，由此可推断___________线圈的匝数较多（选填“A”或“B”）。
8．某同学欲利用图示电路将电流表G改装为双量程电压表。已知电流表G的量程为100 A、内阻为500Ω，若要求改装后的电压表的量程分别为3V和15V，则图中串联的分压电阻应为R1＝______Ω、R2＝______Ω。
9．如图所示，欧姆表刻度盘中，使用时指针指A，两表笔短接时指针指B。若欧姆表的总内阻为24Ω，C是A、B的中点，D是A、C的中点，则C、D两点的刻度分别为________Ω、________Ω。
10．某同学用螺旋测微器测金属丝的直径，示数如图甲所示，读数是_______mm；用多用电表“×1”档测该金属丝的电阻，如图乙所示，读数是_________Ω．
11．为了测量一待测电阻Rx的阻值，准备了以下器材：
A．多用电表B电流表G1（0~100mA，内阻约5Ω）
C．电流表G2（0~50mA，内阻r2=10Ω）
D．定值电阻R0（20Ω）
E.滑动变阻器R1（0~5Ω）
F.滑动变阻器R2（0~100Ω）
G.直流电源（3.0V，内阻不计）
H.开关一个及导线若干
(1)滑动变阻器应选______（填仪器前的序号）；
(2)若是用G2表测Rx两端电压，请在图乙对应的虚线框中完成实验电路设计______；（要求：滑动变阻器便于调节，电表读数不得低于量程的）
(3)补全实验步骤：
a.按图乙所示电路图连接电路，将变阻器滑动触头移至最______
端（选填“左”或“右”）；
b.闭合开关S，移动变阻器滑动触头至某一位置，记录G1、G2表的读数I1、I2；
c.多次移动变阻器滑动触头，记录相应的G1、G2表的读数I1、I2；
d.以I2为纵坐标，I1为横坐标，作出相应图线如图丙所示，则待测电阻Rx的阻值为______Ω（保留两位有效数字）。
12．小李走进实验室，看到一个如图甲所示的二极管（正向电阻较小，反向电阻较大），二极管的两个管脚长短不一，正负极的标识不清楚，于是他计划用实验室的多用电表判断短管脚B的正负。
(1)用多用电表欧姆挡“”倍率两次实验情况如图乙、丙所示，由此可知___________（填“A”或“B”）端为二极管的正极。
(2)小李设计了如图丁所示的实验电路测量二极管正、反向电压均为5V时的阻值（图示电路为测量二极管加反向电压时的电路），电路中电流表用多用电表电流挡代替，请把图戊实物图用笔画线连接完整。（________）
(3)欲测二极管加反向电压时的阻值，单刀双掷开关应掷于___________端（填“a”或“b”）。
(4)欲用如图丁所示的电路测正向电阻，调整二极管的正负极接法以及电流表的内外接法后进行测量，则正向电阻的测量值______（填“大于”“小于”或“等于”）真实值，理由是___________。
13．某实验小组做“测量一均匀新材料制成的金属丝的电阻率”实验。
（1）如图甲所示，先用多用电表“”挡粗测其电阻为___________，然后用图乙的螺旋测微器测其直径为___________，再用图内的毫米刻度尺测其长度为___________。
（2）为了减小实验误差，需进一步测其电阻，除待测金属丝外，实验室还备有的实验器材如下：
A．电压表V（量程，内阻约为；量程，内阻约为）
B．电流表A（量程，内阻约为；量程，内阻约为）
C．滑动变阻器
D．滑动变阻器
E．的干电池两节，内阻不计
F．电阻箱
G．开关S，导线若干
为了测多组实验数据，则滑动变阻器应选用___________（填“”或“”）。
（3）请在方框内设计最合理的电路图_______，并完成图丁中的实物连线_______。
14．指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器。
（1）如图所示为某同学设计的多用电表的原理示意图，通过一个单刀多掷开关S，接线柱B可以分别与触点1、2、3接通，从而实现使用多用电表测量不同物理量的功能，关于此多用电表，下列说法中正确的是______；
A．当S接触点1时，多用电表处于测量电流的挡位，其中接线柱A接的是红表笔
B．当S接触点2时，多用电表处于测量电压的挡位，其中接线柱A接的是红表笔
C．当S按触点2时，多用电表处于测量电阻的挡位，其中接线柱A接的是黑表笔
D．当S接触点3时，多用电表处于测量电压的挡位，其中接线柱A接的是黑表笔
（2）若表头G的满偏电流为，内阻为，电源的电动势为，内阻不计，改装后多用电表直流电流挡的量程为，直流电压挡的量程为，欧姆挡的倍率为“”，则______，______，为方便进行调节和测量，滑动变阻器应选______（选填“”或“”），若该同学想在原表盘的电流刻度上重新标上相应的欧姆档刻度，则原表盘处应标上的数字为______。
15．某物理兴趣小组设计了如图a所示的欧姆表电路，通过控制开关S和调节电阻箱，可使欧姆表具有“×1”和“×10”两种倍率。所用器材如下：
A．干电池：电动势E＝1.5V，内阻r＝1.0Ω
B．电流表G：满偏电流Ig＝1mA，内阻Rg＝150Ω
C．定值电阻R1＝1200Ω
D．电阻箱R2和R3：最大阻值都为999.9Ω
E．电阻箱R4：最大阻值为9999Ω
F．开关一个，红、黑表笔各1支，导线若干
（1）该实验小组按图a正确连接好电路。当开关S断开时，将红、黑表笔短接，调节电阻箱R2＝________Ω，使电流表达到满偏，此时闭合电路的总电阻为欧姆表的内阻R内，则R内＝________Ω，欧姆表的倍率是________（选填“×1”或“×10”）。
（2）闭合开关S：
第一步：调节电阻箱R2和R3，当R2＝________Ω且R3＝________Ω时，将红、黑表笔短接，电流表再次满偏；
第二步：在红、黑表笔间接入电阻箱R4，调节R4，当电流表指针指向图b所示的位置时，对应的欧姆表的刻度值为________Ω。
16．利用图a所示电路，测量多用电表内电源的电动势E和电阻“×10”挡内部电路的总电阻R内。使用的器材有：多用电表，毫安表（量程10mA），电阻箱，导线若干。
回答下列问题：
(1)将多用电表挡位调到电阻“×10”挡，红表笔和黑表笔短接，调零；
(2)将电阻箱阻值调到最大，再将图a中多用电表的红表笔和______（填“1”或“2”）端相连，黑表笔连接另一端。
(3)调节电阻箱，记下多组毫安表的示数I和电阻箱相应的阻值R；某次测量时电阻箱的读数如图b所示，则该读数为_________；
(4)甲同学根据，得到关于的表达式，以为纵坐标，R为横坐标，作图线，如图c所示；由图得E=______V，R内=______。（结果均保留三位有效数字）
(5)该多用电表的表盘如图d所示，其欧姆刻度线中央刻度值标为“15”，据此判断电阻“×10”挡内部电路的总电阻为______Ω。
17．某同学在做练习使用多用电表的实验：
(1)测量某电阻时，用“×10”欧姆挡，发现指针偏转角过小，他应该换用欧姆挡______。（填“×1”或“×100”），换挡后，在测量前要先______。实验结束后，拔下红、黑表笔，把多用电表的选择开关扳到OFF挡；
(2)如图所示，用多用电表测量电路中的电流。图中多用电表测得的是通过电阻______的电流（填甲、乙或甲和乙），实验结束后断开开关，拔下红、黑表笔，把多用电表的选择开关扳到OFF挡。
18．新冠肺炎疫情期间，额温枪被大量应用于排查高温患者，额温枪的原理是通过传感器接收红外线得出感应温度数据。小丽同学为了研究额温枪中某导电材料的导电规律，她用该种导电材料制作成电阻较小的元件Z做实验。
小丽同学只找到了一个多用电表，一只量程为60
mA电流表，一个电阻箱和若干导线。为了验证额温枪测温度的准确性，她设计了图1所示电路先测量电流表内阻和多用电表内电池电动势。实验时，将多用电表调至×1
Ω挡，调好零点；电阻箱置于适当数值：
(1)若适当调节电阻箱后，图1中多用电表、电流表和电阻箱（0~9999Ω）的示数分别如图2（a）、图2（b）、图2（c）所示，则多用电表的读数为_________Ω，电流表的读数为_______mA，电阻箱的读数为______Ω，计算得到电流表内阻为_______Ω，多用电表内电池的电动势为_________V。（电动势保留3位有效数字）
(2)小丽用元件Z（放在控温盒内）替代电阻箱，在操作正确的情况下，多用电表、电流表的示数分别为R、I，为了得出元件Z的U-I图像，她使用公式U=RI得到元件Z的电压，U的测量值比原件Z的实际电压_________（填写“偏大”、“偏小”或者“相等”）。
改变温度重复上述操作，最后她作出元件Z的R-t（温度）图像如图3，某次测量体温显示为36℃，则此时半导体材料的电阻为_________Ω。
参考答案
1．A
【详解】
根据闭合电路的欧姆定律可知，欧姆调零后欧姆表
带入数据可知调零后的欧姆表内阻
测量电阻时，根据闭合电路的欧姆定律得
带入数据解得
故选A。
2．A
【详解】
设电动势为E，内阻为r，G的满偏电流为。欧姆表调零时，有
测时，有
测时，有
解得
故A正确，BCD错误。
故选A。
3．A
【解析】
由题意，根据闭合电路欧姆定律，则有：E=I1（Rg+R+r）=0.004×（Rg+R+r），E=I2（Rg+R+r+200Ω）=0.003×（Rg+R+r+200Ω），把Rg+R+r看成一个总电阻R总，则由上面两式可得：E=2.4V，R总=600Ω；电流为2mA时，有E=I3（R总+RX）=0.002×（600Ω+RX），解得：RX=600Ω；故A正确，BCD错误．
4．ABC
【详解】
A.由图知当转换开关s旋转到1、2连接时，多用电表就成了电流表，电阻与表头并联，当并联电阻越小时，量程越大，故A正确；
B．由图可知S接3、4时，多用表就成了欧姆表，电源的负极与红表笔相连，故A接线柱为红表笔，故B正确；
CD.S与5、6连接时，多用电表就成了电压表，电流表所串联的电阻越大，改装的电压表量程越大，故转换开关S旋转到6时的量程较大，故C正确，D错误。
故选ABC。
5．AC
【详解】
在多用电表中的欧姆表盘上，左侧刻度的示数大，所以当指针偏转很小时，表明被测电阻的阻值很大；为使指针指在表盘中央附近，需要换用更大倍率的挡位，重新欧姆调零后再测量，故选AC。
6．电学元件
【详解】
略
7．A
【详解】
[1]根据指针分别对应图乙中的A、B位置可知，A线圈电阻大，根据电阻定律，可知导线越长，电阻越大，因为A的电阻比B大，所以A线圈匝数多。
8．2.95×104
1.2×105
【详解】
[1]改装为3V时，由欧姆定律可得
解得
[2]改装为15V时，由欧姆定律可得
解得
9．24
72
【详解】
[1]由欧姆表原理
当指针指中点时
得C点的刻度表示电阻阻值为
[2]当指针指D点时，电流为满偏电流的，则
则D点的刻度表示电阻阻值为
10．0.900mm
7.0Ω
【详解】
[1]螺旋测微器读数时，先读出固定刻度线的分度值，再读出可动刻度上的分度值，读数时应估读到最小刻度的十分之一，即0.001
mm．本题中的读数为
0.5
mm+40.0×0.01
mm=0.900
mm
[2]欧姆档选用×1档，指针示数为7.0；故读数为7.0×1=7.0Ω；
11．E
左
10
【详解】
(1)[1]多用电表用欧姆表盘的读数乘以倍率即为待测电阻阻值
滑动变阻器采用分压式接入电路，所以选择阻值较小的滑动变阻器便于调节分压，即选E。
(2)[2]电路中没有电压表，电流表的内阻已知，可作为电压表使用，电流表采用外接方式可以消除系统误差，使测量结果更精确，定值电阻串联在分压电路上，起到保护电路的作用，电路图如图
。
(3)[3]滑动变阻器的触头在开始实验前，需要滑到最左端保护电路，使电表的示数都从0开始变化。
[4]根据电路图结合欧姆定律的分流规律可得
整理得
结合图像的斜率
解得
12．B
b
小于
电压表的分流作用
【详解】
(1)[1]红表笔接欧姆表内部电路的负极，红表笔接A端，二极管电阻较小，表明二极管导通，因此A端是二极管的负极，B端是二极管的正极。
(2)[2]二极管的短管脚接电源的负极，多用电表使用电流挡时，红表笔接电源的正极,实物图如图所示
(3)[3]由于是测量二极管加反向电压时的阻值，二极管反向阻值较大，因此采用电流表内接法，选择开关掷于b端。
(4)[4][5]测量二极管的正向电阻时，阻值较小，因此采用电流表外接法，选择开关掷于a端，根据可知，由于电压表的分流作用，代入计算的电流值偏大，因此正向电阻的测量值小于真实值。
13．7.0
4.699（均可）
9.15（均可）
见解析
见解析
【详解】
（1）[1][2][3]多用表的读数为电阻的粗测值，其电阻为；根据螺旋测微器读数规则，固定刻度读数+可动刻度读数+估读，圆柱体的厚度为；毫米刻度尺测其长度为。
（2）[4]滑动变阻器的阻值比待测金属丝阻值大得太多，为保证电路安全，方便实验操作，滑动变阻器应选，最大阻值。
（3）[5][6]为测多组实验数据，滑动变阻器应采用分压接法，由于被测电阻阻值较小，则电流表应采用外接法，实验电路图如图甲所示。根据实验电路图连接实物电路图，如图乙所示。
14．A
240
820
10
【详解】
(1)[1]A．当S接触点1时，多用电表内部电路为灵敏电流计并联定值电阻，故处于测量电流的挡位，根据多用电表的“红进黑出”易知其中接线柱A接的是红表笔，A正确；
BC．当S接触点2时，多用电表内部电路含有电源，处于测量电阻的挡位，接线柱A接的是红表笔，BC错误；
D．当S接触点3时，多用电表处于测量电压的挡位，根据多用电表的“红进黑出”易知其中接线柱A接的是红表笔，D错误。
故选A。
(2)[2]改装后多用电表直流电流挡的量程为，根据分流原理，有
代入数据，得
[3]改装后电流表的内阻
解得
则有
代入数据，得
[4]欧姆档的电源电动势为1.5V，可知电路中总电阻最小为
欧姆档的倍率为“”为了方便调节，要求指针尽量指在中间，故内阻应与待测电阻相差不多。所以应该选最大阻值为“”的。
[5]先计算多用电表的中值电阻，有
原表盘处的电流读数为
，有
解得
欧姆挡的倍率为“”故原表盘处应标上的数字为10
15．149
1500
×10
14
150
100
【详解】
(1)[1][2]由闭合电路欧姆定律可知，欧姆表的内阻为
则
[3]中值电阻应为1500Ω，根据欧姆表的刻度设置可知，表盘上只有两种挡位，若为“×1”挡，则中值电阻太大，不符合实际，倍率为“×10”时符合实际；
(2)[4][5]为了得到“×1”倍率，应让电流表满偏时对应的总电阻为150Ω，干路中的电流为
此时电流表中电流应为1mA＝0.001A，则与之并联的电阻R3中的电流应为
并联电阻为
故
[6]题图b所示电流为0.60mA，则通过电源的电流为6mA，因此电路中的总电阻为
故待测电阻为
即对应的欧姆表的刻度值为100Ω。
16．1
23.2
1.43
200
150
【详解】
(2)[1]在欧姆表内部，黑表笔接电源的正极，红表笔接内部电源的负极，所以将电阻箱阻值调大最大，再将图a中多用电表的红表笔和1端相连，黑表笔连接2，使得电流从电流表的“+”接线柱流入；
(3)[2]根据电阻箱的读数方法可知，该读数为
(4)[3][4]根据
可得
图像的斜率为
解得
图像与纵坐标的截距为
解得
(5)[5]中值电阻等于内电阻，所以电阻“×10”档内部的电路总电阻为
17．×100
欧姆调零
乙
【详解】
(1)[1][2]由于偏角过小，说明电阻阻值过大，因此需换用高挡位测量，因此应选“×100”挡位，但测量前，只要换挡就应重新欧姆调零；
(2)[3]在电路中，多用电表与电阻乙串联，因此测量的是通过乙电阻的电流．
18．13
53.0
11
2
1.48
偏大
30
【详解】
(1)[1]欧姆表的读数为示数与倍率的乘积，由图2(a)可知
[2]电流表的量程为60mA，最小分度为1mA，应估读一位，则电流表的示数为I=53.0mA。
[3]电阻箱的示数为各档位电阻之和，故电阻箱的示数为R1=11。
[4]由于电阻箱与电流表是串联关系，故电流表内阻
[5]多用电表调至×1Ω挡，由中值电阻可知欧姆表内阻r=15，
按图1接入时满足
(2)[6]由于多用电表测的电阻R是元件Z与电流表的总电阻，比Z元件实际电阻大，故用公式U=RI得到元件Z的电压测量值比真实值偏大。
[7]当测量体温显示为36℃，对照图3可知，则此时半导体材料的电阻为30。