粤教版（2019）高中物理 必修第三册 第4章 第4节　练习使用多用电表 第5节　家庭电路与安全用电学案

第四节　练习使用多用电表
第五节　家庭电路与安全用电
学习目标：1.[科学探究]学会用多用电表测量电压、电流和定值电阻。　2.[科学探究]学会用多用电表测量二极管的正、反向电阻，并据此判断二极管的正、负极。　3.[科学探究]学会用多用电表判断电路故障。
一、多用电表
1．多用电表的用途及外部构造
(1)多用电表由表头、测量电路、选择开关以及红、黑测量笔等组成，一般可分为指针式和数字式两大类。
(2)指针式多用电表上半部为刻度显示盘，下半部分是选择开关，它的四周刻着各种测量功能的区域及量程。数字式多用电表的上半部分为读数屏，下半部分是选择开关，开关周围标有测量功能的区域及量程。
2．多用电表的工作原理
如图所示是简化的多用电表的电路图，它由表头G、直流电流测量电路、直流电压测量电路、电阻测量电路以及选择开关S等部分组成，其中，1、2为电流测量端，3、4为电压测量端，5电阻测量端。测量时，红表笔插入“＋”插孔，黑表笔插入“－”插孔，并通过选择开关S接入与待测量相应的测量端，使用时电路只有一部分起作用。
二、多用电表的使用
1．测电压
(1)选择直流电压挡合适的量程，并将选择开关旋至相应位置。
(2)将多用电表并联在待测电路两端，注意红表笔接触点的电势应比黑表笔接触点的电势高。
(3)根据表盘上的直流电压标度读出电压值，读数时注意最小刻度所表示的电压值。
2．测电流
(1)选择直流电流挡合适的量程。
(2)将被测电路导线拆开一端，把多用电表串联在电路中。
(3)读数时，要认清刻度盘上的最小刻度。
3．测电阻
(1)将选择开关旋至欧姆挡，此时红表笔连接表内电源的负极，黑表笔连接表内电源的正极。电流从欧姆表的红表笔流入，从黑表笔流出，经过被测量电阻。
(2)测量步骤
①选挡：估计待测电阻的大小，旋转选择开关，使其尖端对准欧姆挡的合适挡位。
②欧姆调零：将红、黑表笔短接，调整“欧姆调零旋钮”使指针指向“0 Ω”。
③测量读数：将两表笔分别与待测电阻的两端接触，指针示数乘以量程倍率即为待测电阻阻值。
④实验完毕，应将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡。
4.研究二极管的单向导电性
(1)认识二极管：如图所示，它由半导体材料制成，左端为正极，右端为负极。
特点：电流从正极流入时电阻很小(填“很小”或“很大”)，而从负极流入时电阻很大(填“很大”或“很小”)。
(2)多用电表测二极管的正反向电阻
①测二极管正向电阻：将多用电表的选择开关旋至低(填“低”或“高”)倍率的欧姆挡，调整欧姆零点之后将黑表笔接触二极管的正极，红表笔接触二极管的负极。
②测二极管反向电阻：将多用电表的选择开关旋至高(填“低”或“高”)倍率的欧姆挡，调整欧姆零点之后将黑表笔接触二极管的负极，红表笔接触二极管的正极。
5．注意事项
(1)电流都是从红表笔流入，从黑表笔流出。
(2)电压、电流的读数要看清选择开关所选择的量程，搞清楚每一小格表示多少，及应读到的有效数字位数。
(3)测电阻时注意：
①测电阻必须把待测电阻隔离。
②两个调零过程，切记换挡需进行欧姆调零。
③读数时应乘以相应的倍率。
④合理选择量程，使指针尽可能指在中值附近。
⑤欧姆表的表盘刻度不均匀，一般不估读。
⑥电池用旧后，电动势会变小，内电阻会变大，致使电阻测量值偏大，要及时换电池。
三、家庭电路与安全用电
1．家用电器简称家电，包括电视机、空调机、洗衣机、微波炉、电磁炉。
2．家庭电路的组成部分：供电线路、电能表、总空气开关、插座、用电器。
1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)利用多用电表既可以测电流、电压、电阻，还可以判断电路故障。 (√)
(2)用欧姆表测电阻，指针摆动的角度越大，则被测电阻越大。 (×)
(3)欧姆表的每一挡的测量范围都是0～∞。 (√)
(4)利用同一个挡位测不同阻值的电阻时要重新调零。 (×)
2．下列说法中正确的是(　　)
A．欧姆表的每一挡的测量范围都是0～∞
B．用不同挡的欧姆表测量同一电阻的阻值时，误差大小是一样的
C．用欧姆表测电阻，指针越接近刻度盘中央，误差越大
D．用欧姆表测电阻时，选不同挡位时，指针越靠近右边误差越小
A　[欧姆表的每一挡的测量范围是0～∞，所以A对；用不同挡的欧姆表测量同一电阻的阻值时，误差大小是不一样的，所以B错；用欧姆表测电阻，指针越接近刻度盘中央，误差越小，所以C、D错。]
3．根据题目要求填空。
(1)图甲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20～30 Ω的定值电阻，测量的某些操作步骤如下：
①调节可调部件 ，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 ，使电表指针指向 位置。
甲　　　　　　　　　　乙
(2)在用多用电表测量另一电阻的阻值时，电表的读数如图乙所示，该电阻的阻值为 。
[解析]　(1)①多用电表使用前，应先检查指针是否指在表盘左边的零刻度处，若没有指“0”时，应调整指针定位螺丝S，使指针指到左端的“0”刻度处。
②部件K是选择开关，由于所测电阻较小，调整它使它的尖端指向欧姆挡的“×1”挡。
③部件T是欧姆调零旋钮，调整它可以使指针指向表盘右边的零刻度处。
(2)此时多用电表的读数为20×1 kΩ＝20 kΩ。
[答案]　(1)①S　左端的“0”刻度　②欧姆挡的“×1”挡　③T　右端的“0”刻度　(2)20 kΩ
多用电表的使用方法
多用电表使用前，应调整什么位置，其目的是什么？
提示：用螺丝刀调节表盘中央的定位螺丝，使指针指在表盘刻度左端的零位置。
1．机械调零：用小螺丝刀轻轻转动表盘下面的机械调零螺丝，使指针处于左端电流零刻度位置。
2．选好正确挡位及量程：测量前一定要明确测量的物理量，然后转动选择开关，确定挡位并选择一个合适的量程。使用多用电表前如果不仔细选好挡位和量程，可能会误用“μA”“mA”或“Ω”挡去测量电压，就有烧坏多用电表的危险。
3．正确接入测量电路：正确选好挡位和量程后，将红、黑表笔连入电路。
(1)测量电压时要与电路并联。
(2)测量电流时要与电路串联。
(3)测量电阻时，应将电阻与其他电路断开，测量前先将多用电表的选择开关旋至欧姆挡，选择合适的倍率挡，将两表笔短接，进行欧姆调零，若需要换挡时，必须重新进行欧姆调零。
4．测量完毕，应将选择开关置于“OFF”挡或交流电压的最高挡，并拔出表笔，若长期不用，还应将电池取出。
【例1】　某同学利用多用电表测量二极管的正向电阻。完成下列测量步骤：
(1)检查多用电表的机械零点；
(2)将红、黑表笔分别插入正、负表笔插孔，将选择开关拔至“×10”的倍率档位上；
(3)将红、黑表笔短接，进行欧姆调零；
(4)测正向电阻时，将 (填“红”或“黑”)表笔接二极管正极，将另一表笔接二极管负极；
(5)测量发现指针向右的偏角过大，为了得到准确的测量结果，应将选择开关旋转到 的倍率档位后(选填“×1”“ ×100”)，再次测量；
(6)测量完成后，将选择开关拨到 位置。
(7)以上实验过程中，缺少的实验步骤是 。
[解析]　(4)黑表笔接内部电源的正极，所以测正向电阻时，将红表笔接二极管负极，将黑表笔接二极管正极。
(5)为了得到准确的测量结果，应让电表指针尽量指向表盘中央，测量发现指针向右的偏角过大，说明电流过大，电阻较小，换“×1”倍率。
(6)测量完成后，将选择开关拔向“OFF”挡或交流电压最高挡位置。
(7)每次换挡位后都应该将红、黑表笔短接，进行欧姆调零。
[答案]　(4)黑　(5)×1　(6)“OFF”挡或交流电压最高挡　(7)将红、黑表笔短接，进行欧姆调零
使用多用电表时的注意事项
(1)极性：对于两表笔，红正黑负。
(2)功能：要明白测什么，对应什么功能区。
(3)调零：测电阻时需要进行两次调零，即机械调零与欧姆调零，并注意每次换挡后必须重新欧姆调零。
(4)根据测量项目，选择对应的刻度盘。
(5)直流电流和电压刻度是均匀的，读数时共用，但需按比例计算，如取5 mA量程读数时可利用满刻度数值为“50”的刻度线，只是“50”相当于“5 mA”。
(6)用欧姆挡测电阻的阻值为：读数×倍率。
1．某多用电表表盘的示意图如图所示，在正确操作的情况下：
(1)若选择开关的位置如a所示，则测量的物理量是 ，测量结果为 。
(2)若选择开关的位置如b所示，则测量的物理量是 ，测量结果为 。
(3)若选择开关的位置如c所示，则测量的物理量是 ，测量结果为 。
[解析]　(1)若选择开关的位置如a所示，则测量的是直流电压，量程为2.5 V，测量结果为1.25 V。
(2)若选择开关的位置如b所示，则测量的是直流电流，量程为100 mA，测量结果为50 mA。
(3)若选择开关的位置如c所示，则测量的是电阻，倍率为“×100”，测量结果为17×100 Ω＝1.7 kΩ。
[答案]　(1)直流电压　1.25 V　(2)直流电流　50 mA　(3)电阻　1.7 kΩ
用多用电表判断电路的故障
搞家电维修的师傅利用如图所示的一块多用电表便能检查出家用电器出现的各种故障，如电视机无光、无声，收音机收不到无线电信号，洗衣机不转等。
请问多用电表有哪些用途？怎样用它判断一段有包皮的导线内部有无断点？
提示：测电压、电流、电阻等；测其电阻，如电阻无限大则有断点，否则无。
1．故障种类及特点
电路故障一般有两种情况，即短路和断路。
(1)短路的特点：电路中有电流，但短路部分电压为零；被短路的用电器不工作，与之串联的用电器工作电流增大。
(2)断路的特点：在电源正常的情况下，断路部分电流为零，但断路处有电压，若干路断路则断路处电压等于电源电动势。
2．分析与检测方法
(1)电压表检测法
若电路断路，将电压表与电源并联，若有电压说明电源完好，然后将电压表逐段与电路并联，若某一段电路电压表指针偏转，说明该段电路中有断点。若电路短路，则用电压表逐段与电路并联，某一段电路电压表示数为零，则该段电路短路。
(2)多用电表检测法
断开电路，用多用电表的欧姆挡测量待测部分的电阻，若检测部分示数正常，说明两点间正常；若检测部分电阻很小(几乎为零)，说明该部分短路；若检测部分指针几乎不动，说明该部分有断路。
【例2】　(多选)在如图所示的电路中，闭合开关S时，灯不亮，已经确定是灯泡断路或短路引起的，在不能拆开电路的情况下(开关可闭合，可断开)，现用一个多用电表的直流电压挡、直流电流挡和欧姆挡分别对故障电路作了如下检查并作出判断(如下表所示)：
次序 操作步骤 现象和结论
1 闭合开关，选直流电压挡，红、黑表笔分别接a、b 指针偏转，灯断路；指针不偏转，灯短路
2 闭合开关，选欧姆挡，红、黑表笔分别接a、b 指针不动，灯断路；指针偏转，灯短路
3 断开开关，选欧姆挡，红、黑表笔分别接a、b 指针不动，灯断路；指针偏转最大，灯短路
以上操作和判断正确的是(　　)
A．1　　　　　 B．2
C．3 D．都不正确
AC　[选直流电压挡时，红、黑表笔分别接高、低电势点，若指针偏转，说明a、b两点有电压，其他地方完好而a、b之间有断路；若指针不偏转，说明a、b两点电势相等，a、b之间必短路，1正确；选欧姆挡时，已启用欧姆表内电源，必须将外电路电源断开，故2是错误的；而3显然正确，故选项A、C正确。]
在用多用电表的电压挡进行测量电压时，一定要先从量程大的电压挡开始测量，在满足量程的条件下，量程越小越好，这样可以使示数明显，减少测量误差。在用电压挡去判断断路时，无示数，说明测量点等电势，即测量点是通路，否则测量点间肯定有断路。在用欧姆挡去测量判断断路时，首先要断开测量电路，然后再进行测量，如有示数，则测量点间是通路，无示数则为断路。
2．如图所示是某同学连接的实验实物图，闭合开关S后，发现A、B灯都不亮，他采用多用电表的欧姆挡检查故障。
(1)测试前，应将开关S (选填“断开”或“闭合”)。
(2)测量结果如下表所示，由此可以断定故障是 。
测试点 表头指针
c、d
d、e
e、f
A．灯A断路 B．灯B断路
C．灯A、B都断路 D．d、e间导线断路
[解析]　(1)用欧姆挡检查时，测试前应首先将开关S断开。
(2)根据表针偏转情况，接c、d时有示数，说明不是灯A断路；接e、f时有示数，说明也不是灯B断路；接d、e间时电阻无穷大，可以断定是d、e间导线断路。
[答案]　(1)断开　(2)D
1．(多选)在使用多用电表测电阻时，以下说法正确的是(　　)
A．使用前检查指针是否指在电阻挡的“∞”处
B．每换一次挡位，都必须重新进行电阻挡调零
C．在外电路中，电流从黑表笔流经被测电阻到红表笔
D．测量时，若指针偏角较小，应换倍率较小的挡位来测量
ABC　[用欧姆挡测量电阻时，测量前应进行机械调零，即在电路断路的情况下，电流为零，看指针是否指在“Ω”刻度线“∞”处，A正确；换挡必须调零，B正确；电流的方向是“红进黑出”，即在外电路，电流从黑表笔流向红表笔，C正确；测量时，若指针偏转很小(靠近“∞”附近)，表明所选择的挡位太小，导致示数偏大，所以应选用倍率大一些的挡位进行测量，D错误。]
2．用多用电表测直流电压U和电阻R时，若红表笔插入正(＋)插孔，则(　　)
A．前者(测电压U)电流从红表笔流入多用电表，后者(测电阻R)电流从红表笔流出多用电表
B．前者电流从红表笔流出多用电表，后者电流从红表笔流入多用电表
C．前者电流从红表笔流入多用电表，后者电流也从红表笔流入多用电表
D．前者电流从红表笔流出多用电表，后者电流从红表笔流出多用电表
C　[电压表红表笔接外接电源的正极，电流从红表笔流入多用电表，而欧姆表的红表笔接内部电源的负极，电流从黑表笔流出，从红表笔流进。]
3．有一个多用电表，其欧姆挡的四个量程分别为：“×1”“×10”“×100”“×1k”，某同学把选择开关旋到“×100”挡测量一未知电阻时，发现指针偏转角很大，为了减小误差，它应该(　　)
A．换用“×1 k”挡，不必重新调整调零旋钮
B．换用“×10”挡，不必重新调整调零旋钮
C．换用“×1 k”挡，必须重新调整调零旋钮
D．换用“×10”挡，必须重新调整调零旋钮
D　[某同学把选择开关旋到“×100”挡测量一未知电阻时，发现指针偏转角很大，即读数较小，所选量程较大，应换用较小挡位，所以A、C错误。而换挡时必须重新调零，所以B错误，D正确。]
4．(多选)关于多用电表表面上的刻度线，下列说法中正确的是(　　)
A．直流电流刻度线和直流电压刻度线都是均匀的，可以共用一刻度
B．电阻刻度是不均匀的
C．电阻刻度上的零刻度与直流电流的最大刻度线相对应
D．电阻刻度上的零刻度与直流电流的最大刻度线不对应
ABC　[指针的偏转角度与通过表头的电流成正比，故直流电流刻度线和直流电压刻度线都是均匀的，可以共用一刻度，选项A正确；通过表头的电流与被测电阻之间不是线性关系，故电阻刻度是不均匀的，选项B正确；多用表的电阻刻度线大小与电流电压的刻度线大小相反，电流最大处，电阻为0。故C正确，D错误。]
5．关于多用电表欧姆挡的使用，
(1)测量电阻时，如果选择“×10”挡位发现指针偏转过小，应将选择开关S拨至倍率 的挡位，重新进行 后测量。
(2)如图为一正在测量中的多用电表表盘。
①如果是用“×10”挡测量电阻，则读数为 Ω。
②如果是用直流5 V挡测量电压，则读数为 V。
[解析]　(1)测量电阻时如果指针偏转过小，所选挡位太小，应换大挡，应将选择开关S拨至倍率较大的挡住，即为×100，并重新进行欧姆调零后测量。
(2)如果是用×10挡测量电阻，由图示表盘可知，其读数为30×10 Ω＝300 Ω。
如果是用直流5 V挡测量电压，由图示表盘可知，其分度值为0.1 V，其读数为2.20 V。
[答案]　(1)×100　欧姆调零　(2)①300　②2.20