2012新课标同步导学物理[沪科版]课件：选修3-1第4章 4．3　典型案例分析

(共50张PPT)
4.3　典型案例分析
我们知道多用电表的关键部件是小量程电流表头，它能测较大的电流是因为它做为电流表使用时，小量程电流表并联了分流电阻；它能测较高的电压是因为它做为电压表使用时，小量程电流表串联了分压电阻；多用表还能测电阻，而且测量时被测电阻必须与其它电路断开，这时多用电表的指针发生摆动，说明有电流通过小量程电流表，被测电阻并未连到其它电路中，为什么用多用电表测其电阻时，表中有电流通过？为什么小量程电流表却能指示被测电阻的大小？
1．要点剖析
多用电表欧姆挡电路原理如图所示．
2．思维拓展
(1)多用电表未接入电阻，处于断路状态，即R→∞时，电路中没有电流，指针不偏转，故刻度盘最左端为∞处．
(2)当多用电表表笔直接相连，即Rx＝0时，电路中电流最大，指针满偏，故电阻零刻度在最右端满偏电流处．
(3)因Rx与I是非线性关系，故电阻挡刻度不均匀．
3．应用技巧
使用多用电表应注意的问题
(1)机械调零
使用多用电表前应先检查其机械零位．若一开始指针不正对电流的零刻度，应用螺丝刀轻轻转动多用电表的机械零点调节旋钮，使指针正对零刻度．
(2)量程选择
在原理上，利用欧姆挡可测量从0～∞的电阻阻值，由于其刻度线分度的变化是非线性的，且高阻区的刻度较密，电阻值不易读准，误差大；而接近零欧姆处虽然刻度较稀，读数误差小，但乘上相应的大倍率，误差同样会变大；所以，测量时必须选择合适的挡，使表头指针尽可能停在中心值R中的附近，一般在0.1R中～10R中的刻度范围内，读数较为准确．若发现指针偏转角较小，应换大倍率的挡；反之，则换小倍率的挡．
测电压、电流时，则应使指针偏角尽可能大，这样相对误差较小．
(3)欧姆调零
对于不同的欧姆挡，其内阻都是不相同的，因此用它测电阻时，每次换挡后和测量前都必须将两表笔短接，进行一次欧姆调零(注意：电阻挡的零位在刻度的右端)以防止测量时产生零误差．若调零时，发现指针总调不到零位，说明电池的电能不足，应调换电池．否则会因电池电动势变小，内阻增大，使测量结果不准确．
(4)严禁在有电流流过的电阻上测阻值
在测电阻前，必须将待测电阻与电源断开，否则相当于在欧姆挡内又加了一个电源，这不仅会影响测量结果，还可能损坏表头．
(5)防止其他电阻并入
测量焊接在电器设备中的电阻前，一般须将待测电阻的一端焊下，以免受电路中其他并联电阻的影响，从而使读数变小；同理，在测量单独的高值电阻时，也不应用两手分别将两表笔的金属端与待测电阻的两端捏在一起，以防止将几百千欧的人体电阻并入．
(6)读数
指针稳定后才能读数，且应将表针示数乘以选择开关所指的倍数，如转换开关对准的位置是R×1 k，示数应为×1 000，才是被测电阻的欧姆数．
图为一简单欧姆表原理示意图，其中电流表的满偏电流Ig＝300 μA，内阻Rg＝100 Ω，可变电阻R的最大阻值为10 kΩ，电池的电动势E＝1.5 V，内阻r＝0.5 Ω，图中与接线柱A相连的表笔颜色应是________色．按正确使用方法测量电阻Rx的阻值时，指针指在刻度盘的正中央，则Rx＝________kΩ.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________(填“变大”、“变小”或“不变”)．
【解析】　欧姆表是电流表改装的，因此电流的方向也是从“＋”插孔进、从“－”插孔出，由于图中电流从接线柱A流入，故接线柱A是“＋”插孔即红表笔插孔(红表笔插入“＋”插孔)，所以与A相连的表笔颜色是红色；
【答案】　红　5　变大
多用电表的原理与使用是《考试大纲》要求掌握的内容，教材上也有详细的举例，而且这部分知识在实际生活中具有较大的实用价值，是理论联系实际的一个很好的素材，因此也成为高考命题的热点之一．学习中一定要认真研读教材，并结合练习题熟练掌握其原理和使用方法．
1.如右图所示的电路为欧姆表原理图，电池的电动势E＝1.5 V，G为电流表，满偏电流为200 μA.当调好零后，在两表笔间接一被测电阻Rx时，电流表G的指针示数为100 μA，那么Rx的值是(　　)
A．7.5 kΩ
B．22.5 kΩ
C．15 kΩ
D．30 kΩ
【答案】　A
下图为多用电表的示意图，其中S、K、T为三个可调节的部件，现用此电表测量一阻值约为20 Ω～30 Ω的定值电阻，测量的某些步骤如下：
(1)调节可调部件________(用示意图中字母表示)，使电表指针停在____位置；
(2)调节可调部件K，使它的尖端指向________位置；
(3)将红、黑表笔分别插入“＋”“－”插孔，笔尖相互接触，调节可调部件________(用示意图中字母表示)，使电表指针指向________位置．
(4)用多用电表测量另一电阻的电阻值时，电表的读数如下图所示，则该电阻的阻值为________Ω.
【解析】　题图中S为指针定位螺丝，T为欧姆调零旋钮，K为选择开关．使用前应先进行机械调零，用小螺丝刀轻旋指针定位螺丝，使指针指在左端零刻线；然后将选择开关K旋至“Ω”位置，预先估计待测电阻的大小，再将开关K旋至适当的电阻量程挡上，测量前先校正欧姆零点，即将两表针短路，观察指针是否指在电阻刻度右端的零点，如不是，可旋动“欧姆调零旋钮”，使之对正，然后将两表笔分开，分别接于待测电阻两端，这时所测得的电阻值，应是指针示数乘以选择开关所指的倍率．
【答案】　(1)S　左端的“0”　(2)Ω挡的“×1”　(3)T　右端的“0”　(4)200
使用多用电表的欧姆挡进行测量时，应注意以下几点：
1．为了提高测量的精度，在选择量程范围时，应尽可能使指针指示在表盘中间区域内，指针愈靠近刻度盘的中点，测量的准确度愈高．
2．每次变换电阻的量程挡后，都要重新欧姆调零．
3．测量电路中的电阻，应先切断电源；如果待测电阻有并联支路存在，必须将待测电阻的一端断开，然后再对它进行测量．
2.(1)如下图甲是一个多用电表的内部电路图，在进行电阻测量时，应将S拨到________或________两个位置，在进行电压测量时，应将S拨到________或________两个位置．
(2)使用多用电表进行测量，指针所指的位置如图乙所示．若选择开关处在“×10 Ω”的电阻挡，则被测电阻的阻值是________Ω.
【解析】　欧姆表内部必须有电源，故进行电阻测量时，应将S拨到3或4；电压表可以看做由电流表和电阻串联而成，故测电压时应将S拨到5或6.欧姆表测电阻时不需要估读，将指针示数乘以倍率即可．
多用电表是电流表、电压表和欧姆表的组合，它测电流和电压的原理与电流表和电压表相同．
多用电表的下半部分为选择开关，将多用电表的选择开关旋转到电流挡，多用电表就测量电流，将选择开关旋转到电压挡或欧姆挡时，就可测量电压或电阻．
【答案】　(1)3　4　5　6　(2)500
如图所示，电源电动势E＝9 V，内电阻r＝0.5 Ω，电阻R1＝5.0 Ω、R2＝3.5 Ω、R3＝6.0 Ω、R4＝3.0 Ω，电容C＝2.0 μF.当开关S由与a接触到与b接触，通过R3的电荷量是多少？
【答案】　1.7×10－5 C
1.本题易错点有两个：一是电路简化；二是电容器的充放电情况，认为ΔQ＝QC－Q′C.
2．对特殊电路——如含电容器电路、含非纯电阻(电动机、电解槽等)电路、含非理想电表电路的处理，既要熟练应用电路知识、规律，又要格外注意特殊元件的电学性质．①电容器：两端电压变化时，将会引起电容器的充、放电；电路稳定时，电容器相当于断路，与之串联的电阻上无电压降，相当于导线．
②电动机、电解槽：输入的电能(UI)一部分转化为内能(I2r)，另一部分转化为其他形式的能(E其他＝UI－I2r)．其内阻r≠U/I，U、I是两个关键量，常须通过对其他电路的求解间接获取．③非理想电压表(电流表)：相当于一般电阻，只是可指示自身的分压(分流)值．
3.在如下图所示的装置中，电源电动势为E，内阻不计，定值电阻为R1，滑动变阻器总阻值为R2，置于真空中的平行板电容器水平放置，极板间距为d，处在电容器中的油滴P恰好静止不动，此时滑动变阻器的滑片位于中点位置．现在要使油滴P向上加速运动，下列操作正确的是(　　)
A．滑动变阻器的滑片向上移动
B．滑动变阻器的滑片向下移动
C．增大平行板电容器两个极板的距离
D．减小平行板电容器两个极板的正对面积
【解析】　因为处在电容器中的油滴P恰好静止不动，所以有mg＝qE，要使处在电容器中的油滴P向上加速运动，只有增加电场强度E，当滑动变阻器的滑片向上移动时，电容器两端的电压增大，所以电场强度增大，油滴P向上加速运动；当滑动变阻器的滑片向下移动时，R2上分得的电压减小．
但由于二极管的单向导电性，电容器不能放电，电容器两端的电压不变，所以电场强度不变；当增大平行板电容器两个极板的距离时，电容器不能放电，电荷量不变，所以电场强度不变；当减小平行板电容器两个极板的正对面积时，电容器不能放电，电荷量不变，所以电场强度增大，油滴P向上加速运动．即只有A、D正确．
【答案】　AD
1．欧姆表的工作原理是 ，最简单的欧姆表电路由 三部分构成，欧姆表刻度盘的“0 Ω”刻度线与电流表的 电流刻度线一致．
2．多用电表可以分别测电压、电流和电阻，它们共用一个 多用电表的不同功能及其量程的转换是通过 实现的．
闭合电路欧姆定律
电流表、电源、调零电阻
满偏
表头．
选择开关
3．用多用电表的欧姆挡测量电阻时，被测电阻必须与电路 ，两手不能同时接触表笔的 ；指针指在表盘的 区域，所测得的值比较准确；每换一次选择开关都应
断开
金属部分
中间
重新进行欧姆调零．
1．(考查点：欧姆表的原理)一个由满偏电流为3 mA的电流表改装而成的欧姆表，调零后用它测量500 Ω的标准电阻时，指针恰好在刻度盘正中间，如果用它测量一个未知电阻时，指针在1 mA处，则被测电阻为(　　)
A．1 000 Ω B．5 000 Ω
C．1 500 Ω D．2 000 Ω
【答案】　A
2．(考查点：多用电表的使用)在商店选购一个10 μF电容器，在只有一台多用电表的情况下，为了挑选一个优质产品，应选用哪个量程：①直流电压挡；②直流电流挡；③欧姆挡；④交流电压挡．选好量程以后，再将多用电表两根测试笔接待检电容器，如果电容器是优质的，电表指针应该：⑤不偏转；⑥偏转至最右边；⑦偏转至中值；⑧偏转一下又返回最左边．正确的选项是(　　)
A．①⑤ B．①⑥
C．③⑤ D．③⑧
【解析】　若用电压、电流挡，则因无电源无法检测，故要用欧姆挡，刚接通时是充电过程，充电完毕后，相当于断路，电阻无穷大，故测量时指针先偏转一下又返回到最左边．
【答案】　D
3．(考查点：多用电表的使用)如图所示为多用电表的示意图，试回答下列问题：
(1)当选择开关位置旋至“mA”挡中的“10”挡位时，则测量的是___________________________________________．
(2)当选择开关位置旋至“Ω”挡中的“×100”挡位时，则测量的是_____________________________________．
(3)当选择开关位置旋至“Ω”挡中的“×100”挡位时，正确操作后发现指针的偏转角很小，那么正确的操作步骤依次是①____________，②____________，③____________________.
(4)无论用多用电表进行何种(直流)操作测量，电流都应该是从________表笔经________插孔流入电表．
【解析】　需要注意的是：由于测电阻的原理和测电流、电压的原理不同，当选择开关在此区域时，对应的数值是倍率，而不是量程．当然，倍率越大，测量的电阻也就越大；倍率越小，测量的电阻就越小．由于测量电阻是根据闭合电路的欧姆定律，每次换挡位时，都会改变闭合电路的阻值，因此换挡后必须进行欧姆调零．多用电表在测量时，要求红表笔要插入“＋”插孔，黑表笔要插入“－”插孔，这样，红表笔在测量电路中，电流应从此处流入或接电势高的点．
【答案】　(1)量程为0～10 mA的直流电流　(2)电阻，其大小等于读数×100　(4)①换挡位×1 k　②将表笔短接重新进行调零　③将电阻与其他元件断开后可进行测量　(5)红　正
4．(考查点：带有二极管的黑箱问题)把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，如右图所示，今用多用电表的欧姆挡进行测量，测量的阻值如下表所示，试在虚线框内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测量值 很大 很小 很大 接近AC
间电阻
【解析】　由于A、C间与C、A间电阻相同，所以A、C间只有电阻，没有二极管．C、B与B、C间电阻一个很大，另一个很小，说明C、B间只有二极管，且正极与C连接．A、B间电阻很大，B、A间电阻接近A、C间电阻，说明A、B间是电阻与二极管串联．电路结构如图所示．
练考题、验能力、轻巧夺冠