2019-2020年高中物理第二章直流電路第7節(jié)學(xué)生實(shí)驗：練習(xí)使用多用電表教學(xué)案教科版選修3.doc

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2019-2020年高中物理第二章直流電路第7節(jié)學(xué)生實(shí)驗：練習(xí)使用多用電表教學(xué)案教科版選修3 一、實(shí)驗?zāi)康? 1．了解多用電表的構(gòu)造和原理，掌握多用電表的使用方法。 2．會用多用電表測電壓、電流及電阻。 3．會用多用電表探索黑箱中的電學(xué)元件。 二、實(shí)驗原理 1．歐姆表 (1)原理：依據(jù)閉合電路歐姆定律制成，它是由電流表改裝而成的。 (2)內(nèi)部構(gòu)造：由表頭、電源和可變電阻三部分組成。 (3)測量原理 如圖271所示，當(dāng)紅、黑表筆間接入被測電阻Rx時，通過表頭的電流I＝。改變Rx，電流I隨著改變，每個Rx值都對應(yīng)一個電流值，在刻度盤上直接標(biāo)出與I值對應(yīng)的Rx值，就可以從刻度盤上直接讀出被測電阻的阻值。 圖271 (4)刻度標(biāo)注 ①“0 Ω”標(biāo)注：當(dāng)紅、黑表筆相接時(圖272甲)，此時被測電阻Rx＝0，調(diào)節(jié)調(diào)零電阻R，使表頭達(dá)到滿偏電流，即Ig＝，這時整個電路中的總電阻為歐姆表的總內(nèi)阻，R內(nèi)＝r＋R＋Rg，因此時Rx＝0，所以滿偏電流Ig處應(yīng)標(biāo)注0 Ω。 ②“∞ Ω”標(biāo)注：當(dāng)紅、黑表筆不接觸時(圖乙)相當(dāng)于被測電阻Rx＝∞，電流表中沒有電流，表頭的指針不偏轉(zhuǎn)，此時指針?biāo)傅奈恢檬菤W姆表刻度的“∞”點(diǎn)。 ③其他刻度的標(biāo)注：當(dāng)紅黑表筆間接入一電阻Rx時，如圖丙所示，由閉合電路的歐姆定律有I＝，每一個電流值對應(yīng)一個阻值Rx，將電流刻度轉(zhuǎn)換成電阻標(biāo)度，就將電流表改裝成了歐姆表。 圖272 (5)歐姆表的內(nèi)阻與中值電阻的關(guān)系 由I＝可得，當(dāng)Rx＝R內(nèi)時I＝Ig，指針半偏，通常把此時的Rx的值(即表盤中央的標(biāo)度)稱為中值電阻，則當(dāng)指針半偏時，表盤的中值電阻R中＝R內(nèi)。 2．多用電表 (1)原理：將電流表、電壓表和歐姆表共用一個表頭，就成為多用電表，也稱萬用表。 ①作為電流表使用時，表頭并聯(lián)有分流電阻，且并聯(lián)不同的分流電阻就成為不同量程的電流表。 ②作為電壓表使用時表頭串聯(lián)有分壓電阻，串聯(lián)不同的分壓電阻就成為不同量程的電壓表。 ③作為歐姆表使用時，表頭串聯(lián)了電池和調(diào)零電阻。 (2)外形構(gòu)造 圖273 如圖273所示，上半部是表頭，表頭的表盤上通常有電流、電壓、電阻等三種刻度，其中最下面一行是交流電壓表的刻度，最上面一行是歐姆表的刻度，這兩個刻度是不均勻的，中間的一條刻度線均勻但標(biāo)有不同的數(shù)值。表頭下部有一個定位螺絲，使用前應(yīng)先調(diào)整指針在零刻度線處。多用電表的下半部的中心部位是選擇開關(guān)，盤面上還有電阻擋的調(diào)零旋鈕，下面有兩個紅、黑表筆插孔。 三、實(shí)驗器材 多用電表、電學(xué)黑箱、直流電源、開關(guān)、導(dǎo)線若干、小電珠、二極管、定值電阻(大、中、小)三個。 四、實(shí)驗步驟 1．檢查多用電表的指針是否停在表盤刻度左端的零位置。若不指零，則可用小螺絲刀轉(zhuǎn)動定位螺絲進(jìn)行機(jī)械調(diào)零。 2．將紅、黑表筆分別插入“＋”“－”插孔。 3．測量 (1)測電壓：按如圖274甲所示連好電路，將多用電表選擇開關(guān)置于相應(yīng)直流電壓擋，測小燈泡兩端的電壓，根據(jù)所選量程讀數(shù)。 圖274 (2)測電流：按如圖乙所示連好電路，將選擇開關(guān)置于相應(yīng)直流電流擋，測量通過小燈泡的電流，根據(jù)所選量程讀數(shù)。 (3)測電阻 ①根據(jù)被測電阻的大約阻值，選取合適的擋位，把兩表筆短接，觀察指針是否指在電阻擋的“0 Ω”刻度位置，若沒有指在電阻擋的“0 Ω”刻度位置，則調(diào)節(jié)電阻擋調(diào)零旋鈕，使指針指在電阻擋的“0 Ω”刻度位置。 ②將被測電阻接在兩表筆之間，如果指針偏角過小(大)，需要更換更大(小)倍率歐姆擋。切記，每次換擋后都要重新歐姆調(diào)零。測量時待指針穩(wěn)定在表盤刻度中央附近后讀數(shù)。 ③讀出指針在刻度盤上所指的數(shù)值，觀察選擇開關(guān)所對應(yīng)的電阻擋的倍率，用讀數(shù)乘以倍率，即得測量結(jié)果。 ④測量完畢，應(yīng)將選擇開關(guān)置于“OFF”位置或交流電壓最高擋。 4．二極管的特點(diǎn)及其電阻測量 (1)特點(diǎn)：如圖275所示，它由半導(dǎo)體材料制成，有兩個電極。正極和負(fù)極，電流從正極流入時電阻較小，從正極流出時電阻較大，即二極管具有單向?qū)щ娦浴? 圖275 (2)電阻測量：正向電阻較小，反向電阻較大，可用多用電表判斷它的正負(fù)極或區(qū)分它的好壞。 ①測正向電阻：選低倍率歐姆擋，調(diào)整歐姆零點(diǎn)之后將黑表筆接觸二極管正極，紅表筆接觸二極管負(fù)極。讀數(shù)乘以倍率即為正向電阻。 ②測反向電阻：選擇高倍率的歐姆擋，調(diào)整歐姆零點(diǎn)之后將黑表筆接二極管負(fù)極，紅表筆接二極管正極。讀數(shù)乘以倍率即為反向電阻。 5．利用多用電表探測黑箱內(nèi)的電學(xué)元件 判斷元件 應(yīng)用擋位 現(xiàn)象 電源 電壓擋 兩接線柱正、反接時均無示數(shù)，說明無電源 電阻 歐姆擋 兩接線柱正、反接時示數(shù)相同 二極管 歐姆擋 正接時示數(shù)很小，反接時示數(shù)很大 電容器 歐姆擋 指針先指“0 Ω”后逐漸增大到“∞”，且越來越慢 6．用多用電表判斷電路故障 電路故障一般是短路或斷路，常見的情況有導(dǎo)線斷芯、燈泡斷絲、燈座短路、電阻器內(nèi)部斷路、或接頭處接觸不良等，檢查故障的方法有： (1)電壓表檢測 如果電壓表讀數(shù)為零，說明電壓表上無電流通過，可能在并聯(lián)路段之外有斷路，或并聯(lián)路段內(nèi)有短路；如果電壓表有示數(shù)，說明電壓表上有電流通過，則在并聯(lián)電路之外無斷路且并聯(lián)路段內(nèi)無短路。 (2)假設(shè)法 已知電路發(fā)生某種故障，尋求故障在何處時，可將整個電路劃分為若干部分，然后逐一假設(shè)某部分電路發(fā)生故障，運(yùn)用電路知識進(jìn)行正向推理，推理結(jié)果若與題述現(xiàn)象不符合，則故障不在該部分電路；若結(jié)果與題述現(xiàn)象符合，則故障可能發(fā)生在這部分電路，這樣逐一排除，直到找到發(fā)生故障處為止。 五、數(shù)據(jù)處理 1．測電阻時，電阻值等于指針的示數(shù)與倍率的乘積。指針示數(shù)的讀數(shù)一般讀兩位有效數(shù)字。 2．測電壓和電流時，如果所讀表盤的最小刻度為1、0.1、0.001等，讀數(shù)時應(yīng)讀到最小刻度的下一位，若表盤的最小刻度為0.2、0.02、0.5、0.05等，讀數(shù)時只讀到與最小刻度位數(shù)相同即可。 六、誤差分析 1．測電阻時，表盤刻度線不均勻造成讀數(shù)誤差。 2．電池舊了電動勢下降，會使電阻測量值偏大。 七、注意事項 1．表內(nèi)電源正極接黑表筆，負(fù)極接紅表筆，但是紅表筆插入“＋”孔，黑表筆插入“－”孔，注意電流的實(shí)際方向。 2．區(qū)分“機(jī)械零點(diǎn)”與“歐姆零點(diǎn)”。機(jī)械零點(diǎn)是表盤刻度左側(cè)的“0”位置，調(diào)整的是表盤下邊中間的定位螺絲；歐姆零點(diǎn)是指刻度盤右側(cè)的“0”位置，調(diào)整的是歐姆擋的調(diào)零旋鈕。 3．測電壓時，多用電表應(yīng)與被測元件并聯(lián)；測電流時，多用電表應(yīng)與被測元件串聯(lián)。 4．測量電阻時，每變換一次擋位都要重新進(jìn)行歐姆調(diào)零。 5．由于歐姆表盤難于估讀，測量結(jié)果只需取兩位有效數(shù)字，讀數(shù)時注意乘以相應(yīng)量程的倍率。 6．使用多用電表時，手不能接觸測試筆的金屬桿，特別是在測電阻時更應(yīng)注意。 7．測量電阻時待測電阻要與其他元件和電源斷開，否則不但影響測量結(jié)果，甚至可能損壞電表。 8．如果調(diào)零后表的指針不能指到滿刻度，應(yīng)更換電池。 9．多用電表使用完畢，應(yīng)將表筆從插孔中拔出，并將選擇開關(guān)置于“OFF”擋或交流電壓最高擋，如果長期不用歐姆表，應(yīng)把表內(nèi)電池取出。 [例1]　多用電表表頭的示意圖如圖276所示。在正確操作的情況下： 圖276 (1)若選擇開關(guān)的位置如a所示，則測量的物理量是________，測量結(jié)果為________。 (2)若選擇開關(guān)的位置如b所示，則測量的物理量是________，測量結(jié)果為________。 (3)若選擇開關(guān)的位置如c所示，則測量的物理量是________，測量結(jié)果為________。 (4)若選擇開關(guān)的位置如c所示，正確操作后發(fā)現(xiàn)指針的偏轉(zhuǎn)角很小，那么應(yīng)選擇________擋重新測量。 [解析]　(1)若選擇開關(guān)的位置如a所示，則測量的是直流電壓，量程為2.5 V，測量結(jié)果為1.25 V。 (2)若選擇開關(guān)的位置如b所示，則測量的是直流電流，量程為100 mA，測量結(jié)果為50 mA。 (3)若選擇開關(guān)的位置如c所示，則測量的是電阻，倍率為“100”，測量結(jié)果為16100 Ω＝1.6 kΩ。 (4)若選擇開關(guān)的位置如c所示，指針的偏轉(zhuǎn)角很小，說明所測量電阻的阻值很大，應(yīng)該選擇更大倍率的擋位，即“1 k”擋。 [答案]　(1)直流電壓　1.25 V　(2)直流電流　50 mA　(3)電阻　1.6 kΩ　(4)1 k [例2]　某同學(xué)使用多用電表粗略測量一定值電阻的阻值，先把選擇開關(guān)旋到“1 k”擋位，測量時指針偏轉(zhuǎn)如圖277所示。請你簡述接下來的測量操作過程： 圖277 ①________________________________________________________________________； ②________________________________________________________________________； ③________________________________________________________________________； ④測量結(jié)束后，將選擇開關(guān)旋到“OFF”擋。 (2)接下來采用“伏安法”較準(zhǔn)確地測量該電阻的阻值，所用實(shí)驗器材如圖278所示。其中電壓表內(nèi)阻約為5 kΩ，電流表內(nèi)阻約為5 Ω。圖中部分電路已經(jīng)連接好，請完成實(shí)驗電路的連接。 圖278 (3)圖279是一個多量程多用電表的簡化電路圖，測量電流、電壓和電阻各有兩個量程。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)S旋到位置3時，可用來測量________；當(dāng)S旋到位置______時，可用來測量電流，其中S旋到位置________時量程較大。 圖279 [解析]　(1)歐姆表讀數(shù)時， 指針在中央位置附近時最準(zhǔn)確，開關(guān)旋到“1 k”擋時，指針偏角太大，所以改換成小擋位“100”；換擋后，應(yīng)對歐姆表重新進(jìn)行調(diào)零；所測電阻阻值等于表盤示數(shù)倍數(shù)。 (2)上一問可以粗略地知道被測電阻為幾千歐，與電壓表的內(nèi)阻相近，因此安培表應(yīng)用內(nèi)接法。 (3)多用電表測電阻時，電源內(nèi)置；作電流表時，電阻與表頭并聯(lián)；并聯(lián)電阻越小，電流表的量程越大。 [答案]　(1)①斷開待測電阻，將選擇開關(guān)旋到“100”擋?、趯杀砉P短接，調(diào)整“歐姆調(diào)零旋鈕”，使指針指向“0 Ω”?、墼俳尤氪郎y電阻，將指針示數(shù)100，即為待測電阻阻值 (2)連線如圖 (3)電阻　1、2　1 [例3]　如圖2710所示是某同學(xué)連接的實(shí)物圖，燈泡A、B的規(guī)格均為“2.5 V　1 W”，滑動變阻器的規(guī)格為“10 Ω　1 A”，閉合開關(guān)后兩燈都不亮。他采取下列兩種方法對故障原因進(jìn)行排查： 圖2710 (1)用多用電表的直流電壓擋進(jìn)行檢查，那么選擇開關(guān)應(yīng)置于________擋。 A．2.5 V　　　　　　　 　B．10 V C．50 V D．250 V 在測試a、b間的直流電壓時，紅表筆應(yīng)當(dāng)接觸______(填“a”或“b”)。 該同學(xué)的測試結(jié)果如表一所示，則根據(jù)測試結(jié)果可以判斷故障是________。 A．燈A短路 B．燈B短路 C．cd段斷路 D．df段斷路 　 　表一　　　　　　　　　 表二 測試點(diǎn) 電壓表示數(shù) a、b 有示數(shù) b、d 有示數(shù) c、d 無示數(shù) d、f 有示數(shù) 測試點(diǎn) 指針偏轉(zhuǎn)情況 c、d d、e e、f 　 (2)將開關(guān)斷開，再選電阻擋進(jìn)行測試，測試結(jié)果如表二所示，那么查出的故障是________。 A．燈A斷路 B．燈B斷路 C．燈A、B都斷路 D．d、e間斷路 [解析]　(1)由題中實(shí)物圖可知，電源由4節(jié)干電池組成，電源電動勢E＝6 V，用多用電表直流電壓擋測量時，應(yīng)選10 V擋較合適。根據(jù)電流應(yīng)從紅表筆流入，從黑表筆流出的原則，紅表筆應(yīng)連電源正極，即接b。可用排除法確定電路故障，接a、b時有示數(shù)，說明從電源負(fù)極到a處、正極至b處，無斷路；測試點(diǎn)b、d之間有示數(shù)，說明a與d之間無斷路；測試點(diǎn)c、d之間無示數(shù)，說明e、f、b間有斷路；測試點(diǎn)d、f之間有示數(shù)，說明f、b間無斷路，故可確定斷路在d、f間。另外不能說明A或B燈短路，因為一個燈短路，并不影響另一個燈發(fā)光。 (2)由接c、d和接e、f時指針偏轉(zhuǎn)情況可知，燈A、B均未斷路，由接d、e時指針偏轉(zhuǎn)情況可知，d、e間斷路。 [答案]　(1)B　b　D　(2)D 1．如圖2711為一正在測量中的多用電表表盤。 圖2711 (1)如果是用“10”擋測量電阻，則讀數(shù)為________Ω。 (2)如果是用直流10 mA擋測量電流，則讀數(shù)為________mA。 (3)如果是用直流5 V擋測量電壓，則讀數(shù)為______V。 解析：用多用電表測電流或電壓時，只要根據(jù)旋鈕所指示的量程看相對應(yīng)的刻度弧線，根據(jù)讀數(shù)規(guī)則(一般估讀到百分位)，直接讀出指示的讀數(shù)即可，而歐姆表的刻度指示數(shù)乘以旋鈕指示的擋位倍率，才是電阻的測量值。 (1)因為選的是“10”擋，所以讀數(shù)為6.010 Ω＝60 Ω。 (2)因為用直流10 mA擋測電流，所以對應(yīng)下面10 mA擋讀數(shù)為7.20 mA(注意從直流刻度區(qū)讀)。 (3)用直流5 V擋測時，電壓為3.60 V。 答案：(1)60　(2)7.20　(3)3.60 2．如圖2712所示，黑盒中有一個單向?qū)щ娫?，?dāng)元件中電流沿某一方向時，單向?qū)?，其電阻為零；?dāng)電流反向時，其電阻無窮大。另外，還有兩個阻值均為1 kΩ的電阻。它們與黑盒的接線柱1、2、3接成電路，用多用電表的電阻擋對這三個接線柱間的電阻進(jìn)行測量，得到的數(shù)據(jù)如下表所示。 圖2712 黑表筆 1 1 2 紅表筆 2 3 1 表盤讀數(shù) 0 0.5 kΩ 2 kΩ 那么黑盒中的電路應(yīng)為下列選項中的(　　) 解析：選C　黑表筆與表內(nèi)電源的正極相連，紅表筆與表內(nèi)電源的負(fù)極相連。當(dāng)黑表筆接1、紅表筆接2時電阻為0，表明1、2間測的是二極管的正向電阻；當(dāng)黑表筆接1、紅表筆接3時電阻為0.5 kΩ，是已知電阻阻值的二分之一，故1、3間是兩個電阻并聯(lián)；當(dāng)黑表筆接2、紅表筆接1時，電阻為2 kΩ，為兩個電阻串聯(lián)。綜合分析可判定選項C正確。 3．(xx上海高考)如圖2713是一個多用表歐姆擋內(nèi)部電路示意圖。電流表滿偏電流0.5 mA、內(nèi)阻10 Ω；電池電動勢1.5 V、內(nèi)阻1 Ω；變阻器R0阻值0～5 000 Ω。 圖2713 (1)該歐姆表的刻度值是按電池電動勢為1.5 V刻度的，當(dāng)電池的電動勢下降到1.45 V、內(nèi)阻增大到4 Ω時仍可調(diào)零。調(diào)零后R0阻值將變________(選填“大”或“小”)；若測得某電阻阻值為300 Ω，則這個電阻的真實(shí)值是________Ω。 (2)若該歐姆表換了一個電動勢為1.5 V，內(nèi)阻為10 Ω的電池，調(diào)零后測量某電阻的阻值，其測量結(jié)果________(選填“偏大”“偏小”或“準(zhǔn)確”)。 解析：(1)由閉合電路歐姆定律：Ig＝得：R0＝－Rg－r，因為式中E變小，r變大，故R0將減小；因為該歐姆表的刻度是按電池電動勢為E＝1.5 V刻度的。測得某電阻阻值為300 Ω時，電流表中的電流I＝，RΩ＝，當(dāng)電池電動勢下降到E′＝1.45 V時，此時歐姆表的內(nèi)阻RΩ′＝，由閉合電路歐姆定律得I＝，解得真實(shí)值R′＝290 Ω。 (2)該歐姆表換了一個電動勢為1.5 V，內(nèi)阻為10 Ω的電池，調(diào)零后測量某電阻的阻值的測量結(jié)果準(zhǔn)確，因為電源的電動勢沒有變化，而內(nèi)阻的變化，可以通過調(diào)零電阻的阻值的變化來抵消。 答案：(1)小　290　(2)準(zhǔn)確 4．為了確定一個定值電阻Rx的阻值，做如下測量： 圖2714 (1)用多用電表“1”倍率粗測該電阻，示數(shù)如圖2714所示，測量結(jié)果為________Ω。 (2)用伏安法測量該電阻，實(shí)驗室提供的器材及規(guī)格如下： 電壓表V1(0～3 V，內(nèi)阻約3 kΩ) 電壓表V2(0～15 V，內(nèi)阻約15 kΩ) 電流表A (0～50 mA，內(nèi)阻約5 Ω) 滑動變阻器R1(最大阻值20 Ω) 滑動變阻器R2(最大阻值2 kΩ) 定值電阻R0(阻值50 Ω) 電源(4 V，內(nèi)阻可不計) 開關(guān)1個，導(dǎo)線若干 為了較準(zhǔn)確的測量電阻， ①電壓表應(yīng)該選擇__________，滑動變阻器應(yīng)該選擇__________； ②請在圖2715方框內(nèi)畫出電路圖。 圖2715 解析：(1)用多用電表“1”倍率粗測該電阻，測量結(jié)果為13 Ω。 (2)①因電源電壓只有4 V，故電壓表選V1；滑動變阻器要用分壓電路，故選R1；②電路如圖所示。 答案：(1)13.0(或13)　(2)①V1　R1?、趫D見解析 5．某同學(xué)為了測量一個量程為3 V的電壓表的內(nèi)阻，進(jìn)行了如下實(shí)驗。 圖2716 (1)他先用多用表進(jìn)行了正確的測量，測量時指針位置如圖2716所示，得出電壓表的內(nèi)阻為3.00103 Ω，此時電壓表的指針也偏轉(zhuǎn)了。已知多用表歐姆擋表盤中央刻度值為“15”，表內(nèi)電池電動勢為1.5 V，則電壓表的示數(shù)應(yīng)為________V(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。 (2)為了更準(zhǔn)確地測量該電壓表的內(nèi)阻RV，該同學(xué)設(shè)計了圖2717所示的電路圖，實(shí)驗步驟如下： 圖2717 A．?dāng)嚅_開關(guān)S，按圖2717連接好電路； B．把滑動變阻器R的滑片P滑到b端； C．將電阻箱R0的阻值調(diào)到零； D．閉合開關(guān)S； E．移動滑動變阻器R的滑片P的位置，使電壓表的指針指到3 V位置； F．保持滑動變阻器R的滑片P位置不變，調(diào)節(jié)電阻箱R0的阻值使電壓表指針指到1.5 V位置，讀出此時電阻箱R0的阻值，此值即為電壓表內(nèi)阻RV的測量值； G．?dāng)嚅_開關(guān)S。 實(shí)驗中可供選擇的實(shí)驗器材有： a．待測電壓表 b．滑動變阻器：最大阻值2 000 Ω c．滑動變阻器：最大阻值10 Ω d．電阻箱：最大阻值9 999.9 Ω，阻值最小改變量為0.1 Ω e．電阻箱：最大阻值999.9 Ω，阻值最小改變量為0.1 Ω f．電池組：電動勢約6 V，內(nèi)阻可忽略 g．開關(guān)，導(dǎo)線若干 按照這位同學(xué)設(shè)計的實(shí)驗方法，回答下列問題： ①要使測量更精確，除了選用電池組、導(dǎo)線、開關(guān)和待測電壓表外，還應(yīng)從提供的滑動變阻器中選用________(填“b”或“c”)，電阻箱中選用________(填“d”或“e”)。 ②電壓表內(nèi)阻RV的測量值R測和真實(shí)值R真相比，R測________R真(填“＞”或“＜”)；若RV越大，則越________(填“大”或“小”)。 解析：(1)由題知?dú)W姆表的內(nèi)阻為r＝1.5103 Ω，歐姆表內(nèi)電池電動勢為1.5 V，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，E＝U＋r，解得U＝1.0 V。 (2)由于滑動變阻器連接采用的是分壓接法，為了使電路電壓調(diào)節(jié)變化盡可能均勻，應(yīng)選用最大阻值較小的滑動變阻器c，由于電壓表的電阻約為3 000 Ω，因此電阻箱應(yīng)選用最大阻值超過3 000 Ω的電阻箱d。由于將電阻箱的阻值調(diào)大，因此電壓表與電阻箱串聯(lián)部分電路兩端的電壓會大于3 V，即當(dāng)電壓表的示數(shù)為1.5 V時，電阻箱兩端的電壓大于1.5 V，即電阻箱接入電路的電阻值大于電壓表的內(nèi)阻，因此電壓表電阻的測量值大于真實(shí)值，即R測>R真；當(dāng)RV趨于無窮大時，||趨于零，因此RV越大，||越小。 答案：(1)1.0　(2)①c　d?、冢尽⌒? 6．(xx廣東高考)某實(shí)驗小組研究兩個未知元件X和Y的伏安特性，使用的器材包括電壓表(內(nèi)阻約為3 kΩ)、電流表(內(nèi)阻約為1 Ω)、定值電阻等。 圖2718 (1)使用多用電表粗測元件X的電阻，選擇“1”歐姆擋測量，示數(shù)如圖2718(a)所示，讀數(shù)為______Ω，據(jù)此應(yīng)選擇圖2718中的______(填“b”或“c”)電路進(jìn)行實(shí)驗。 (2)連接所選電路，閉合S，滑動變阻器的滑片P從左向右滑動，電流表的示數(shù)逐漸________(填“增大”或“減小”)；依次記錄電流及相應(yīng)的電壓；將元件X換成元件Y，重復(fù)實(shí)驗。 圖2719 (3)圖2719(a)是根據(jù)實(shí)驗數(shù)據(jù)作出的UI圖線，由圖可判斷元件________(填“X”或“Y”)是非線性元件。 (4)該小組還借助X和Y中的線性元件和阻值R＝21 Ω的定值電阻，測量待測電池的電動勢E和內(nèi)阻r，電路如圖2719(b)所示，閉合S1和S2，電壓表讀數(shù)為3.00 V；斷開S2，讀數(shù)為1.00 V。利用圖2719(a)可算得E＝________V，r＝________Ω(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字，視電壓表為理想電壓表)。 解析：(1)用多用電表的歐姆擋測電阻時，電阻值＝示數(shù)倍率，故X的讀數(shù)為10 Ω1＝10 Ω，由于＜，或RX?RV，故用伏安法測元件X的電阻時，電流表應(yīng)外接，故選b電路進(jìn)行實(shí)驗。 (2)滑片P從左向右滑動過程中，元件X兩端的電壓越來越大，電流越來越大，故電流表示數(shù)逐漸增大。 (3)由UI圖線可知Y是非線性元件。 (4)由(3)中的UI圖線，可知線性元件的電阻RX＝10 Ω，當(dāng)S1、S2都閉合時，回路中的電流I1＝＝0.3 A，當(dāng)S1閉合，S2斷開時，回路中的電流I2＝＝0.1 A，根據(jù)閉合電路歐姆定律，得E＝I1(RX＋r)，E＝I2(RX＋R＋r)，聯(lián)立兩式并代入數(shù)據(jù)解得E≈3.2 V，r＝0.50 Ω。 答案：(1)10　b　(2)增大　(3)Y　(4)3.2　0.50 7．同學(xué)用電阻箱、多用電表、開關(guān)和導(dǎo)線測一節(jié)舊干電池的電動勢和內(nèi)阻。 圖2720 (1)他先用多用表電壓擋直接接在電源兩極，讀數(shù)如圖2720甲所示，則電源電動勢約為________V。 (2)為了更準(zhǔn)確地測量電源的電動勢和內(nèi)電阻，他用多用表的“直流100 mA”擋設(shè)計了如圖乙所示的測量電路，為了電表安全，請估算開關(guān)閉合前電阻箱的最小取值為________Ω。 (3)將多用電表的選擇開關(guān)從OFF旋轉(zhuǎn)至“直流100 mA”擋，調(diào)節(jié)電阻箱到合適的值并記錄其讀數(shù)R，合上開關(guān)從多用表上讀出相應(yīng)的示數(shù)I。 (4)重復(fù)(3)的操作獲得多組數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)作出了如圖丙所示的R圖線。 (5)由圖線得干電池的電動勢E＝______V(保留三位有效數(shù)字)，內(nèi)阻r＝______Ω(取整數(shù))，多用表的內(nèi)電阻對______(選填“E”“r”或“E和r”)的測量結(jié)果有影響。 解析：(1)用多用表電壓擋直接接在電源兩極，量程為2.5 V，則電源電動勢約為1.30 V； (2)他用多用表的“直流100 mA”擋設(shè)計了題圖乙的測量電路，根據(jù)歐姆定律得開關(guān)閉合前電阻箱的最小取值R＝＝ Ω＝13 Ω。 (5)由E＝IR＋I(xiàn)r，變形為R＝－r＋E，根據(jù)函數(shù)斜率和截距的概念應(yīng)有：E＝k＝ V＝1.40 V，－r＝－8，可得r＝8 Ω。由于多用表存在內(nèi)電阻，所以由閉合電路歐姆定律得：E＝IR＋I(xiàn)(RA＋r)，變形為：R＝－(RA＋r)＋E，所以縱軸截距的絕對值代表電流表與電源的內(nèi)阻之和，所以多用表的內(nèi)電阻對r的測量結(jié)果有影響。 答案：(1)1.30　(2)13　 (5)1.40　8　r 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　電學(xué)實(shí)驗問題 1．(1)用多用電表的歐姆擋測量阻值約幾十千歐的電阻Rx，以下給出的是可能的實(shí)驗操作步驟，其中S為選擇開關(guān)，P為歐姆調(diào)零旋鈕。把你認(rèn)為正確步驟前的字母按合理的順序填寫在下面的橫線上。 a．將兩表筆短接，調(diào)節(jié)P使指針對準(zhǔn)刻度盤上歐姆擋的0刻度，斷開兩表筆； b．將兩表筆分別連接到被測電阻的兩端，讀出Rx的阻值后，斷開兩表筆； c．旋轉(zhuǎn)S使其尖端對準(zhǔn)歐姆擋“1 k”； d．旋轉(zhuǎn)S使其尖端對準(zhǔn)歐姆擋“100”； e．旋轉(zhuǎn)S使其尖端對準(zhǔn)交流“500 V”擋，并拔出兩表筆。 正確的步驟是____________。 根據(jù)如圖1所示的指針位置，此被測電阻的阻值約為________ Ω。 圖1 (2)下述關(guān)于用多用電表歐姆擋測電阻的說法中正確的是________。 A．測量電阻時如果指針偏轉(zhuǎn)過大，應(yīng)將選擇開關(guān)S撥至倍率較小的擋位，重新調(diào)零后測量 B．測量電阻時，如果紅、黑表筆分別插在負(fù)、正插孔，則會影響測量結(jié)果 C．測量電路中的某個電阻時，應(yīng)該使該電阻與電路斷開 D．測量阻值不同的電阻時都必須重新調(diào)零 解析：(1)使用歐姆表的步驟是：選擋、歐姆調(diào)零、測量、讀數(shù)、將選擇開關(guān)撥在交流電壓的最高擋或“OFF”擋。根據(jù)被測電阻的阻值知，應(yīng)選“1 k”擋，根據(jù)歐姆表的讀數(shù)規(guī)則知讀數(shù)為301 kΩ＝30 kΩ。 (2)測量電阻時，若指針偏角過大，說明被測電阻較小，應(yīng)選用倍率較小的擋位，A項正確；測量時按規(guī)定紅、黑表筆應(yīng)分別插在正、負(fù)插孔，但表筆只是兩個測量的引線，本身并沒有正負(fù)，故調(diào)換位置不會影響測量結(jié)果，B項錯誤；根據(jù)歐姆表的使用規(guī)則，C項正確；換擋后必須重新調(diào)零，但若測不同電阻時不換擋，則不需要重新調(diào)零，D項錯誤。 答案：(1)cabe　30 k(或30 000)　(2)AC 2．(xx天津高考)用電流表和電壓表測定由三節(jié)干電池串聯(lián)組成的電池組(電動勢約4.5 V，內(nèi)電阻約1 Ω)的電動勢和內(nèi)電阻，除待測電池組、電鍵、導(dǎo)線外，還有下列器材供選用： A．電流表：量程0.6 A，內(nèi)電阻約1 Ω B．電流表：量程3 A，內(nèi)電阻約0.2 Ω C．電壓表：量程3 V，內(nèi)電阻約30 kΩ D．電壓表：量程6 V，內(nèi)電阻約60 kΩ E．滑動變阻器：0～1 000 Ω，額定電流0.5 A F．滑動變阻器：0～20 Ω，額定電流2 A (1)為了使測量結(jié)果盡量準(zhǔn)確，電流表應(yīng)選用________，電壓表應(yīng)選用________，滑動變阻器應(yīng)選用________(均填儀器的字母代號)。 (2)圖2為正確選擇儀器后，連好的部分電路。為了使測量誤差盡可能小，還需在電路中用導(dǎo)線將__________和________相連、________和________相連、__________和________相連(均填儀器上接線柱的字母代號)。 圖2 (3)實(shí)驗時發(fā)現(xiàn)電流表壞了，于是不再使用電流表，剩余儀器中僅用電阻箱替換掉滑動變阻器，重新連接電路，仍能完成實(shí)驗。實(shí)驗中讀出幾組電阻箱的阻值R和對應(yīng)電壓表的示數(shù)U。用圖像法處理采集到的數(shù)據(jù)，為在直角坐標(biāo)系中得到的函數(shù)圖像是一條直線，則可以________為縱坐標(biāo)，以________為橫坐標(biāo)。 解析：(1)為了使測量更準(zhǔn)確，電流表選量程為0.6 A的電流表A，電池組的電動勢約4.5 V，故電壓表選D，為了便于調(diào)節(jié)滑動變阻器應(yīng)選F。 (2)為了使測量誤差盡可能小，測量電源電動勢和內(nèi)電阻的原理圖如圖甲所示，因此將a、d相連，c、g相連，f、h相連。 (3)用電阻箱和電壓表測量電源電動勢和內(nèi)電阻的實(shí)驗原理圖如圖乙所示，根據(jù)閉合電路歐姆定律，得 E＝U＋r 所以＝＋， 因此可作出 圖像處理數(shù)據(jù)。 答案：(1)A　D　F　(2)a　d　c　g　f　h　(3)　(橫縱坐標(biāo)互換亦可) 3．如圖3所示，一個黑箱有A、B、C三個接線柱，已知黑箱內(nèi)的電器元件只有兩個，某同學(xué)利用多用電表電壓擋測量，各接線間電壓均為零，利用歐姆擋依次進(jìn)行6次測量，將每次紅、黑表筆的位置及測得的阻值都填入下表。 圖3 黑表筆 B A B C C A 紅表筆 A C C A B B 阻值(kΩ) 0.3 2 3 2 ∞ ∞ 回答下列問題： (1)畫出黑箱中的電路圖。 (2)電路中定值電阻阻值大小為________Ω。 (3)若先測RBC再測RAC時，擋位選擇由“1 k”擋換為“100”擋，接著要完成的操作是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)用電壓擋測量電壓均為零，所以電路中無電源。歐姆擋正反接的阻值不同，說明存在二極管。A、C正反接阻值相同，說明其間是純電阻電路。由于二極管正向電阻是非線性的，因此RBC≠RBA＋RAC。 (2)由RAC＝RCA知，定值電阻R＝2 kΩ＝2 000 Ω。 (3)歐姆表換擋后，要進(jìn)行歐姆凋零。 答案：(1)電路圖如圖所示。 (2)2 000 (3)歐姆表換擋后，先將兩表筆短接，調(diào)節(jié)調(diào)零電阻，使指針指向歐姆擋零刻線 4．某同學(xué)準(zhǔn)備把量程為0～500 μA的電流表改裝成一塊量程為0～2.0 V的電壓表。他為了能夠更精確地測量電流表的內(nèi)阻，設(shè)計了如圖4甲所示的實(shí)驗電路，圖中各元件及儀表的參數(shù)如下： 圖4 A．電流表G1(量程0～1.0 mA，內(nèi)電阻約100 Ω) B．電流表G2(量程0～500 μA，內(nèi)電阻約200 Ω) C．電池組E(電動勢為3.0 V，內(nèi)電阻未知) D．滑動變阻器R(0～25 Ω) E．電阻箱R1(總阻值9 999 Ω) F．保護(hù)電阻R2(阻值約100 Ω) G．單刀單擲開關(guān)S1，單刀雙擲開關(guān)S2 (1)實(shí)驗中該同學(xué)先合上開關(guān)S1，再將開關(guān)S2與a相連，調(diào)節(jié)滑動變阻器R，當(dāng)電流表G2有某一合理的示數(shù)時，記下電流表G1的示數(shù)I；然后將開關(guān)S2與b相連，保持________不變，調(diào)節(jié)________，使電流表G1的示數(shù)仍為I時，讀取電阻箱的讀數(shù)r。 (2)由上述測量過程可知，電流表G2內(nèi)阻的測量值rg＝________。 (3)若該同學(xué)通過測量得到電流表G2的內(nèi)阻值為190 Ω，他必須將一個________kΩ的電阻與電流表G2串聯(lián)，才能改裝為一塊量程為2.0 V的電壓表。 (4)該同學(xué)把改裝的電壓表與標(biāo)準(zhǔn)電壓表V0進(jìn)行了核對，發(fā)現(xiàn)當(dāng)改裝的電壓表的指針剛好指向滿刻度時，標(biāo)準(zhǔn)電壓表V0的指針恰好如圖乙所示。由此可知，該改裝電壓表的百分誤差為________%。 解析：(1)當(dāng)電流表G2有某一合理的示數(shù)時，記下電流表G1的示數(shù)I；然后將開關(guān)S2與b相連，保持變阻器R阻值不變，調(diào)節(jié)R1，使電流表G1的示數(shù)仍為I時，讀取電阻箱的讀數(shù)r。 (2)電流表G2的內(nèi)阻與電阻箱的阻值相同為r。 (3)將電流表改裝成電壓表要串聯(lián)電阻分壓，串聯(lián)的阻值為R＝－rg＝3.81 kΩ。 (4)標(biāo)準(zhǔn)電壓表V0的示數(shù)為1.90 V，由此可知，該改裝電壓表的百分誤差為100%＝5.26%。 答案：(1)變阻器R阻值　R1　(2)r　(3)3.81　(4)5.26 5．(xx全國卷Ⅱ)電壓表滿偏時通過該表的電流是半偏時通過該表電流的兩倍。某同學(xué)利用這一事實(shí)測量電壓表的內(nèi)阻(半偏法)，實(shí)驗室提供的器材如下： 待測電壓表(量程3 V，內(nèi)阻約為3 000 Ω)，電阻箱R0(最大阻值為99 999.9 Ω)，滑動變阻器R1(最大阻值100 Ω，額定電流2 A)，電源E(電動勢6 V，內(nèi)阻不計)，開關(guān)兩個，導(dǎo)線若干。 (1)虛線框內(nèi)為該同學(xué)設(shè)計的測量電壓表內(nèi)阻的電路圖的一部分，將電路圖補(bǔ)充完整。 圖5 (2)根據(jù)設(shè)計的電路，寫出實(shí)驗步驟：___________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)將這種方法測出的電壓表內(nèi)阻記為RV′，與電壓表內(nèi)阻的真實(shí)值RV相比，RV′________RV(填“＞”“＝”或“＜”)，主要理由是______________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)因滑動變阻器阻值較小，所以選擇滑動變阻器的分壓接法。實(shí)驗電路如圖所示。 (2)移動滑動變阻器的滑片，以保證通電后電壓表所在支路分壓最?。婚]合開關(guān)S1、S2，調(diào)節(jié)R1，使電壓表的指針滿偏；保持滑動變阻器滑片的位置不變，斷開S2，調(diào)節(jié)電阻箱R0，使電壓表的指針半偏；讀取電阻箱所示的電阻值，此即為測得的電壓表內(nèi)阻。 (3)斷開S2，調(diào)節(jié)電阻箱使電壓表成半偏狀態(tài)，電壓表所在支路總電阻增大，分得的電壓也增大；此時R0兩端的電壓大于電壓表的半偏電壓，故RV′＞RV(其他合理說法同樣給分)。 答案：見解析 6．如圖6甲所示為某興趣小組測量電阻Rx阻值的電路。 (1)某同學(xué)先將單刀雙擲開關(guān)S撥向接點(diǎn)a，保持電阻箱R0阻值不變，調(diào)整電阻箱R的阻值得到不同的電流表示數(shù)I，記錄電阻箱R的阻值并計算出對應(yīng)電流的倒數(shù)如下表所示： /A－1 3.33 5.00 6.67 8.33 10.00 11.67 13.30 15.00 16.67 18.30 R/Ω 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 請在圖乙的坐標(biāo)系中作出 R圖像。 圖6 (2)再將單刀雙擲開關(guān)S撥向接點(diǎn)b，測得電流表示數(shù)為0.08 A，利用作出的 R圖像讀得待測電阻Rx阻值為________Ω(保留三位有效數(shù)字)。 解析：(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)描點(diǎn)，最后用平滑的曲線連接所描的點(diǎn)，即作出 R圖線，如圖所示。 (2)在 R圖中作出＝ A－1＝12.5 A－1的直線，與圖像有一交點(diǎn)，通過交點(diǎn)作橫軸的垂線，與橫軸交于R＝32.5 Ω的點(diǎn)。 答案：(1)圖見解析 (2)32.5(32.0～33.0均可)