（沪科版选修3-1）物理：3.1《学会使用多用电表》学案

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3.1 学会使用多用电表
[要点导学]
1．欧姆表
（1）欧姆表的结构：电流表、电源、调零电阻和红、黑两表笔组成。欧姆表的电路示意图如图12—8—1所示。
（2）欧姆表的刻度：如图12—8—1所示，当红、黑表笔断开时，电流表中电流为零，此时表笔间电阻无穷大，所以在表盘上电流零处标电阻“∞”，当红、黑表笔短接时，调节调零电阻，使电流表指针满偏，所以在电流满偏处标电阻“0”，此时回路总电阻为电源电动势E除与电流表满偏电流Ig，即R0=E/Ig。当在红、黑表笔间接电阻值等于R0时，电流表指针指在Ig/2处，在该处标上电阻“R0”，当在表笔间接2 R0时，电流表指针指在Ig/3处，在该处标电阻3 R0，如果在表笔间接nR0时，电流表指针指在Ig/（n+1）处，该处应标上电阻nR0。当表笔接电阻R0/n时，电流表指针在nIg/（n+1），该处应标上R0/n。R0称为中值电阻。例如某欧姆表中值电阻为15Ω,表盘刻度为如图12—8—2所示。
2．多用电表
电流表、电压表和欧姆表有一个共同特点是都有一个小量程的电流表作为表头，因此，将它们的构成元件进行组合，就组成一个可以测量电流、电压和粗略测量电阻的多用电表，也称万用表；其结构原理如图12—8—3所示。开关1、2用于测量电流，且开关1量程较大；开关3、4用于测量电阻；开关5、6用于测量电压，且开关6的量程较大。
3.关于多用电表的调零
多用电表的调零有两个，一个是电流调零，也叫机械调零；一个是电阻调零。
电流调零是用小螺丝刀，轻轻转动表盘下中间部位的调零螺丝，使在电流表中无电流时，指针指在电流“0”点。在实验前调节完毕后，整个实验过程中就不需要再调零了。
电阻调零，是选用欧姆档进行电阻测量前，让红、黑表笔短接（两表笔之间电阻为零），调节电阻调零电位器，使表的指针指在电阻“0”处。由于欧姆表各档位内部电阻各不相同，每换一次档位，都要重新进行电阻调零。
4.欧姆表档位的选择
欧姆表两表笔断开时，指针指在“∞”，两表笔短接时，指针指在“0”，理论上讲0～∞的电阻都可以测量，但由于刻度的不均匀，读数误差很大，例如在指针偏角较小时，刻度盘数值很密，根本无法读数。欧姆表指针指在中值附近时比较精确。所以测量时应选择合适的档位，使指针偏转在中值附近时再读数。
5．欧姆表测电阻的一般步骤：（1）机械调零；（2）估计被测电阻大小，选好挡位，进行调零，试测电阻大小；（3）若指针的偏角太大，说明所选的挡位较大，应换成低倍率的挡位，反之，则要换成高挡位；（4）换挡后再次进行调零，进行测量，记录数据；（5）测量结束后，应把开关旋到“OFF”挡，或交流电压最高挡。
测量电阻时的注意事项：（1）当两表笔直接接触，调节R无法使指针指到电阻零刻度时，应更换新电池；（2）测未知电阻时，应将未知电阻跟其电路分开；（3）测量时不要用手接触表笔的金属杆。
6．二极管及其单向导电性：
晶体二极管是由半导体材料制成的电学元件，熟悉图12—8—4中的二极管的外观、种类和符号；在电路中的符号如图所示，用图12—8—5中的实验可以了解它的单向导电性。甲图中小灯泡发光，说明二极管处于正向导通状态，乙图中小灯泡不发光，说明二极管加反向电压时不导通。21世纪教育网
[范例精析]
例1：（1997年上海高考题）用多用电表测电阻。
（1）每次换档后，需重新_______,再进行测量.
(2)如果表的指针偏转过大,为使测量比较精确,应将选择开关拨至倍率较_____ (填大或小)的档位上.
(3)某次测电阻时,表的指针位置如图12—8—6所示,则该电阻的测量值是_________Ω.
解析： (1)答案是:调零；(2)指针偏角过大,说明电阻值小,应换倍率较小的档位；(3)欧姆表此时的指示值是19×10=190Ω.
拓展：欧姆表的不同挡位对应不同的内电阻，因此每次换挡后都要再次调零；当偏角过大时，读数较小，但挡位的倍率很大，因此，较小的读数误差乘以较大的倍率仍然是一个较大的数值误差，所以测量时选择合适的档位，使欧姆表指针指在中值附近时读数比较精确。
例2 （2003年江苏省高考题）要测量一块多用电表直流10mA档的内阻（约为40），除此多用电表外，还有下列器材：直流电源一个（电动势E约为1.5V，内阻可忽略不计），电阻一个（阻值R约为150），电键一个，导线若干.
要求（1）写出实验步骤；（2）给出的表达式.
解析 （1）实验步骤：①用多用电表的直流电压档测量电源电动势E. ②用多用电表的Ω档测电阻阻值R. ③将多用电表置于直流10mA档,与电阻R及电键串联后接在电源两端,合上电键,记下多用电表读数I. （2）
拓展 本题主要考查多用表的多种用途，多用表既可以作为电压表来测电源的电动势，又可以作为欧姆表测定值电阻阻值，在测多用表10mA档的内阻时还可以作为电流表，读出电流值。故试题有一定的综合性和灵活性。学生出现的错误有二种：一是直接代入电源电动势1.5V，电阻阻值150Ω进行计算；二是没有充分利用多用表的直流电压档、欧姆档对电源电压、所给电阻阻值进行测量，然后再调到10mA的直流档测量其内阻。在物理学习中要注重全面了解物理仪器的原理、功能和使用方法，并能灵活使用。
例3 有一只电阻和一只半导体二极管串联，装在盒子里。盒子外面只露出三个接线柱A、B、C，如图12—8—7所示，今用多用电表的欧姆档进行测量，测量的阻值如下表所示，试在虚线框中画出盒内元件的符号和电路。
红表笔 A C C B A B
黑表笔 C A B C B A
阻值 有阻值 阻值同AC间测量值 很大 很小 很大 接近AC间电阻
解析 本题结果如下图12—8—9所示（可能还有其它连接情况）。
拓展 解题时，首先明确元器件的特点，即电阻无极性，而二极管的正向电阻很小，反向电阻很大；再须明确选择多用表的欧姆档测量时，表内电源接入电路起作用，红表笔与表内电源的负极相连、黑表笔与表内电源的正极相连，故红表笔的电势低，黑表笔的电势高，再根据测量结果进行合理的猜测即可得到结果。
[能力训练]
1．关于多用电表刻度盘上的刻度，下列说法正确的是 （ ）
A．测量电压、电流和电阻时，所用的刻度都是均匀的
B．测电阻时，各档位的测量范围都是0～∞，所以测量时不需要选择档位
C．电阻档的零刻度线与电压档的零刻度线是重合的
D．电阻档的零刻度线与电流档的满刻度线重合
2．用多用电表测电压和电阻时，若红表笔插入多用电表的正插孔，黑表笔插入多用电表的负插孔，则 （ ）
A．测量电压时，电流从红表笔流入多用电表
B．测量电压时，电流从黑表笔流入多用电表
C．测电阻时，电流从红表笔流入多用电表
D．测电阻时，电流从黑表笔流入多用电表
3．用多用电表的欧姆档检测一个二极管，将多用电表的红表笔与二极管的a端连接，黑表笔与二极管的b端连接，测得二极管的电阻值为5Ω，将多用电表的红表笔接二极管的b端，黑表笔接二极管的a端，测得其电阻值为900Ω，实验说明二极管具有________________；该二极管的正极是______端.
4．一同学用多用电表的欧姆档测量一个“220V、40W”的白炽灯泡的电阻值，测量结果为90Ω，但用公式P=U2/R计算该灯泡的阻值是1210Ω，下列说法准确的是 （ ）
A．两个电阻值相差太大是不正常的，一定是实验时读错了
B．两个电阻值不同是正常的，因为欧姆表测电阻的误差大
C．两个电阻值相差太大是不正常的，可能是出厂时把灯泡的功率标错了
D．两个电阻值相差很大是正常的，1210Ω一个是灯泡正常工作（温度很高）时的电阻值，90Ω是灯泡不发光（室温）时的电阻值。
5．欧姆表由表头、干电池和调零电阻等串联而成，有关欧姆表的使用，下列说法正确的是 （ ）
A．测量电阻前，要使红、黑表笔相接，调节调零电阻，使表头指示电流为零
B．红表笔与表内电池正极那边相连，黑表笔与表内电池负极那边相连
C．测量电阻时，表头指针偏角越大，则待测电阻越大
D．测量电阻时，表头指针偏角越大，则待测电阻越小
6．用多用电表欧姆档测电阻时，下列说法错误的是 （ ）
A．测量前必须进行欧姆档调零，且每一次换挡后都要重新调零
B．测量大电阻时，为了使测量精确，应用两手将表笔和待测电阻两端捏紧
C．测量电路中的电阻时，要将待测电阻与其他元件断开
D．多用电表使用完毕，应将选择开关旋到“OFF”或交流电压最高档
7．用一个有“R×1”，“R×10”，“R×1k”三个欧姆档的多用电表，粗测一个未知电阻Rx的值。测量前经检查，表的指针指在左端“0”位置上。某同学先将选择开关旋到“R×10”档上，并将两表笔短接，调整调零旋钮，使指针指在电阻刻度的零位置上，然后用两表笔分别与Rx的两端相连，发现指针偏转角度很小，随后他进行了一系列的操作，正确地测出了Rx的值。下面提供的操作步骤有：
A．将两表笔短接
B．根据表的指针读数
C．将选择开关旋到“R×1”档
D．将选择开关旋到“R×1k”档
E．调节欧姆调零旋钮
F．将选择开关旋到“OFF”档
G．将两表笔与Rx的两端相接
H．将两表笔从电表插孔中拔出
请将该同学的操作步骤按合理的顺序排列（无用的步骤不要排入）_______________.
8.如图(a)所示是一个欧姆表的外部构造示意图，其正、负插孔内分别插有红、黑表笔，则虚线内的电路图应是(b)图中的图( )
9.欧姆表电路及刻度盘如图12—8—10所示，现因表头损坏，换用一个新表头.甲表头满偏电流为原来表头的2倍，内阻与原表头相同；乙表头满偏电流与原表头相同，内阻为原表头的2倍，则换用甲表头和换用乙表头后刻度盘的中值电阻分别为 ( )
A．100Ω，100Ω
B．200Ω，100Ω[来源:21世纪教育网]
C．50Ω，100Ω
D．100Ω，200Ω
10.(1997年全国高考题)如图12—8—11示电路的三根导线中，有一根是断的，电源、电阻R1、R2及另外两根导线都是好的。为了查出断导线，某同学想先将多用电表的红表笔接在电源的正极a，再将黑表笔分别接在电阻R1的b端和R2的c端，并观察多用电表指针的示数，在下列选档中，符合操作规程的是 （ ）
A．直流10V档
B．直流0.5A档21世纪教育网
C．直流2.5V档
D．欧姆档
11．如图12—8—12所示的一个盒子，盒外有四个接线柱A、B、C、D，盒内有四个电阻，阻值均为6Ω，分别通过导线接在接线柱上。用欧姆表测得各接线柱之间的电阻值如下： RAB=6Ω，RAC=RAD=10Ω，RCD=RBC=RBD=4Ω，试在图上画出盒内电阻的连接图。
[素质提高]
12一内部具有电路结构的盒子上有两个插孔a和b．已知把电压表(内阻很大)正确接上插孔，读数是3 v：把电流表(内阻可以忽略)正确接上插孔，读数是3A，则下图画有内部电路结构的盒子中，哪几个是可能的 ( )
13.(2000年苏、浙、晋高考题)电阻R1，R2，R3连接成如图12—8—13所示的电路，放在一个箱中（图中虚框所示），箱面上有三个接线柱A，B，C。请用多用电表和导线设计一个实验，通过在A，B，C的测量，确定各电阻的阻值，要求写出实验步骤并用所测的值表示电阻R1，R2，R3。
14.如图所示方框内有三个电学元件,用多用电表电压档测量a、b、c、d任意两点间的电压均为零。用欧姆档测量：（1）红表笔接a，黑表笔接b测出一定电阻值；（2）红表笔接a，黑表笔接d测出的电阻值比（1）中测到的大；（3）红表笔接b，黑表笔接a欧姆表指针几乎不偏转；（4）红表笔接c，黑表笔接d和红表笔接d，黑表笔接c测出的电阻值相同；（5）b、c之间，不管表笔如何，测到的电阻均为零。请画出方框内的电路。
[来源:21世纪教育网]
参考答案
1．D 2．AC 3．单向导电性，b 4.D 5．D 6．B 7．DAEGBHF
8．A 9．C 10．A
11．解答见右图
12．AD
13．用多用电表的欧姆档分别测A，B，C接线柱间的电阻，然后根据电路列出方程求解，解方程比较困难，比较灵活的方法是用导线短接电路进行测量，所列方程就比较简单。
用导线短接B，C，测出A，B间电阻x；用导线短接A，B，测出B，C间电阻y；21世纪教育网
用导线短接A，C，测出B，C间电阻z；
列方程求得： R1=2xyz/（xy+yz-xz）
R2=2xyz/(yz+xz-xy)
R3=2xyz/(xy+xz-yz)
14．解答见右图
图12—8—1
图12—8—2
E
E
A
B
S
1
2
3
4
5
6
图12—8—3
图12—8—4
图12—8—5
图12—8—6
A
B
C
A
B
C
图12—8—7
A
B
C
图12—8—9
图12—8—10
图12—8—11
图12—8—12
图12—8—13
11题解答图
14题解答图
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