（浙江專用）2018-2019學(xué)年高中物理 第二章 恒定電流 2-8 多用電表的原理學(xué)案 新人教版選修3-1

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1、第8節(jié)　多用電表的原理 [研究學(xué)考·明確要求] 知識(shí)內(nèi)容 多用電表的原理 考試要求 學(xué)考a 基本要求 1.認(rèn)識(shí)指針式多用電表的面板，知道它能測量的電學(xué)量。 2．了解歐姆表與電流表、電壓表刻度盤的區(qū)別。 發(fā)展要求 了解歐姆表的電路結(jié)構(gòu)和測電阻的原理，知道歐姆表測電阻電路中電流的方向。 說明 不要求了解多用電表的電路結(jié)構(gòu)。 [基 礎(chǔ) 梳 理] 1．歐姆表內(nèi)部構(gòu)造：表頭、電源和可變電阻三部分組成。 2．歐姆表原理：依據(jù)閉合電路的歐姆定律制成，由電流表改裝而成。 3．歐姆表內(nèi)阻：將紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電流表達(dá)到滿偏電流Ig，根據(jù)閉合電路的歐姆定律

2、，Ig＝，故歐姆表內(nèi)電阻R內(nèi)＝＝r＋Rg＋R1。 [典 例 精 析] 【例1】 如圖1所示是把量程為3 mA的電流表改裝成歐姆表的結(jié)構(gòu)示意圖，其中電池電動(dòng)勢E＝1.5 V，改裝后，原來電流表3 mA刻度處的刻度值定為零位置，則2 mA刻度處應(yīng)標(biāo)為________，1 mA刻度處應(yīng)標(biāo)為________。 圖1 解析　由R內(nèi)＝＝＝500 Ω I1＝，＝2 mA 所以，得Rx1＝250 Ω 又因?yàn)镮2＝＝＝1 mA 所以，得Rx2＝1 000 Ω 答案　250 Ω　1 000 Ω (1)I與Rx是非線性關(guān)系，所以歐姆表的刻度是不均勻的。從表盤上看，歐姆表的刻度“左密右疏”

3、。 (2)電流表、電壓表的表盤刻度均勻。 (3)電流表(電壓表)的最大刻度處是歐姆表的“0”刻度處。 [即 學(xué) 即 練] 1．若某歐姆表表頭的滿偏電流為5 mA，內(nèi)裝一節(jié)干電池，電動(dòng)勢為1.5 V，那么該歐姆表的內(nèi)阻為________ Ω，待測電阻接入紅、黑兩表筆之間時(shí)，指針指在刻度盤的中央，則待測電阻的阻值為________ Ω，若指針指在滿刻度的處，則待測電阻的阻值為________ Ω。 答案　300　300　100 [基 礎(chǔ) 梳 理] 1．功能 多用電表是一種集測量交流電壓、電流與直流電壓、電流和電阻等功能于一體的測量儀器，它們共用一個(gè)表頭。由于它具有用途多、量程廣

4、、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，使它在科學(xué)實(shí)驗(yàn)、生產(chǎn)實(shí)踐中得到廣泛應(yīng)用。 2．電流進(jìn)、出電表的流向 (1)電流擋串聯(lián)接入電路，電流從紅表筆流進(jìn)電表，從黑表筆流出，即“紅進(jìn)、黑出”； (2)電壓擋并聯(lián)接入電路，紅表筆接高電勢點(diǎn)，黑表筆接低電勢點(diǎn)，電流仍然是“紅進(jìn)、黑出”； (3)使用歐姆擋時(shí)，紅表筆連接表內(nèi)電源的負(fù)極，黑表筆連接表內(nèi)電源的正極。電流仍然是“紅進(jìn)、黑出”。 3．外部結(jié)構(gòu) 圖2 多用電表的外形——表盤包括刻度和調(diào)節(jié)兩個(gè)部分。如圖2所示。 (1)刻度部分：有三條主要刻度線，最上面是一條歐姆表的刻度，零刻度線在最右側(cè)，從右至左讀數(shù)增加，但刻度不均勻；第二條是電壓和電流刻度線，零刻度

5、線在左側(cè)，從左至右讀數(shù)均勻增加；第三條刻度線是交流低壓刻度線，零刻度線在左側(cè)，并且刻度不均勻。 (2)調(diào)節(jié)部分：①機(jī)械調(diào)零螺絲：它的作用是使指針在左側(cè)的零刻度線上，通常調(diào)整第一次后，就不要再輕易動(dòng)它了。少數(shù)情況發(fā)現(xiàn)使用前表針不在零點(diǎn)，要用螺絲刀輕輕調(diào)整。②選擇開關(guān)：它的作用是選擇測量項(xiàng)目和量程，它帶有箭頭，箭頭所指，表明該表的作用和量程。如圖中選擇開關(guān)所指示的，表示該表調(diào)到歐姆擋，“×1 k”量程，讀數(shù)時(shí)應(yīng)將指針的指示數(shù)值擴(kuò)大1 000倍。③歐姆表的調(diào)零旋鈕：它實(shí)際上是一個(gè)可變電阻，它的作用是，在多用電表當(dāng)做歐姆表使用時(shí)，將紅、黑表筆直接相接，調(diào)整。使指針指在歐姆表的零刻線，每次測量電阻之前

6、都需要用它進(jìn)行調(diào)零。圖示的右下側(cè)是兩只紅、黑表筆的插孔。 [典 例 精 析] 【例2】 下列關(guān)于多用電表的說法正確的是(　　) A．電阻刻度上的零刻度與直流電流的最大刻度線不對應(yīng) B．測量電阻時(shí)，若指針偏角較小，則說明所測阻值較小 C．電阻刻度是不均勻的 D．電流擋串聯(lián)接入電路，電流從黑表筆流進(jìn)電表，從紅表筆流出電表 解析　電阻刻度上的零刻度與直流電流的最大刻度線對應(yīng)，故A錯(cuò)誤；測電阻時(shí)，指針偏角越大，電阻值越小，故B錯(cuò)誤；電流擋串聯(lián)接入電路，電流“紅進(jìn)”“黑出”，故D錯(cuò)誤。 答案　C [即 學(xué) 即 練] 2．多用電表的下半部分如圖3甲所示，標(biāo)有“2.2 V　0.25 A”

7、字樣的小燈泡已接入電路，當(dāng)多用電表的兩表筆分別與小燈泡兩端的接線柱a、b相接(如圖乙所示)，下列做法合理的是(　　) 圖3 A．若選擇開關(guān)撥到“Ω”擋的“×1”處，可測量小燈泡的電阻 B．若選擇開關(guān)撥到“V”擋的2.5處，可測量小燈泡的電阻 C．若選擇開關(guān)撥到“V”擋的2.5處，可測量小燈泡兩端的電壓 D．若選擇開關(guān)撥到“mA”擋的250處，可測量小燈泡的電流 解析　由于燈泡接入電路，所以不能用歐姆擋直接測，A錯(cuò)誤；用“V”擋測小燈泡電阻顯然不對，B錯(cuò)誤；選擇開關(guān)撥到“V”擋，可測小燈泡兩端的電壓，C正確；若接入電流表會(huì)短接，D錯(cuò)誤。 答案　C 1．歐姆表的內(nèi)部電路如圖

8、4所示，已知電流計(jì)的電阻為Rg，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為R0，電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻分別為E、r。下列說法不正確的是(　　) 圖4 A．歐姆表的工作原理是閉合電路的歐姆定律 B．電路圖中左側(cè)的表筆為紅表筆 C．歐姆表表盤的最左端為歐姆“0”刻度 D．歐姆表表盤的中間刻度值為R中＝r＋Rg＋R0 解析　歐姆表是根據(jù)閉合電路的歐姆定律制成的，A正確；電流從黑表筆出，紅表筆進(jìn)，B正確；“∞”刻度在刻度盤的左端，C錯(cuò)誤；當(dāng)歐姆表指針指在中間位置時(shí)，＝，Ig＝，所以Rx＝Rg＋R0＋r，即中間刻度值為R中＝r＋Rg＋R0，D正確。 答案　C 2．以下是歐姆表原理的電路示意圖

9、正確的是(　　) 解析　根據(jù)紅表筆應(yīng)接入電源的負(fù)極，黑表筆接入電源正極，所以A、B錯(cuò)誤；選項(xiàng)D中電流表的負(fù)極接到了電源的正極，所以D錯(cuò)誤；選項(xiàng)C的接法是正確的。 答案　C 3．如圖5所示，歐姆表刻度盤中，未使用時(shí)指針指A，兩表筆短接時(shí)指針指B。若歐姆表的總內(nèi)阻為24 Ω，C是A、B的中點(diǎn)，D是A、C的中點(diǎn)，則D點(diǎn)的刻度值為________ Ω。 圖5 解析　由歐姆表原理：Ig＝，當(dāng)指針指D點(diǎn)時(shí)，電流為滿偏電流的，則由＝得：Rx′＝3R內(nèi)＝72 Ω。 答案　72 4．下列說法中正確的是(　　) A．歐姆表的每一擋測量范圍都是0到∞ B．用歐姆表的不同擋測量同一電阻的阻值

10、，誤差大小是一樣的 C．用歐姆表測電阻，指針越接近刻度盤中央時(shí)，誤差越大 D．用歐姆表測電阻，選不同量程時(shí)，指針越靠近右邊誤差越小 解析　根據(jù)改裝原理，電阻為零對應(yīng)電流的最大值即滿偏值，電阻為∞對應(yīng)電流為零，因指針表示的電流可以從零到最大變化，則電阻可測量的范圍為零到∞，且每一擋均可，A正確；使用歐姆表時(shí)，指針指中央附近誤差較小，用不同擋指針的偏角不同，誤差大小也不同，B、C錯(cuò)誤；選不同量程時(shí)，均是指針指到中央附近誤差較小，D錯(cuò)誤。 答案　A 1．下列關(guān)于歐姆表的使用連接，正確的是(　　) A．測量電阻時(shí)直接用紅黑表筆測 B．紅表筆與表內(nèi)電池的正極相接，黑表筆與表內(nèi)電池的負(fù)極

11、相接 C．紅表筆與表內(nèi)電池的負(fù)極相接，黑表筆與表內(nèi)電池的正極相接 D．測電阻時(shí)，若所用量程相同，表針偏轉(zhuǎn)角越大，待測值越大 解析　測電阻前要進(jìn)行歐姆調(diào)零，A錯(cuò)誤；由歐姆表內(nèi)部結(jié)構(gòu)可知紅表筆與表內(nèi)電池負(fù)極相接，黑表筆與表內(nèi)電池正極相接，B錯(cuò)誤，C正確；測電阻時(shí)，若所選量程相同，表指針偏轉(zhuǎn)角越大，說明待測阻值越小，D錯(cuò)誤。 答案　C 2．把一個(gè)滿偏電流為6 mA的電流表改裝成歐姆表，其中電源電動(dòng)勢為3 V。在測電阻時(shí)，電流表指針指在表盤上2 mA處，則改成相應(yīng)的電阻刻度時(shí)，應(yīng)是(　　) A．250 Ω B．500 Ω C．1 000 Ω D．1 500 Ω 解析　當(dāng)短接電流

12、表滿偏時(shí)，歐姆表的內(nèi)阻為R內(nèi)＝Ω＝ 500 Ω，當(dāng)電流表指針指在表盤上2 mA處時(shí)，整個(gè)回路的電阻Rx＋R內(nèi)＝ Ω＝1 500 Ω，所以Rx＝1 000 Ω。 答案　C 3．用歐姆表測一個(gè)電阻的阻值R，選擇旋鈕置于“×10”擋，測量時(shí)指針指在100與200刻度弧線的正中間，可以確定(　　) A．R＝150 Ω B．R＝1 500 Ω C．1 000 Ω＜R＜1 500 Ω D．1 500 Ω＜R＜2 000 Ω 解析　表盤右疏左密，所以指針指在100與200刻度弧線的正中間，可以確定1 000 Ω＜R＜1 500 Ω，故選項(xiàng)C正確。 答案　C 4．有一個(gè)多用電表，其歐姆檔的四

13、個(gè)量程分別為：“×1”“×10”“×100”“×1 k”，某同學(xué)把選擇開關(guān)旋到“×100”擋測量一未知電阻時(shí)，發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角很大，為了減小誤差，它應(yīng)該(　　) A．換用“×1 k”擋，不必重新調(diào)整調(diào)零旋鈕 B．換用“×10”擋，不必重新調(diào)整調(diào)零旋鈕 C．換用“×1 k”擋，必須重新調(diào)整調(diào)零旋鈕 D．換用“×10”擋，必須重新調(diào)整調(diào)零旋鈕 解析　偏轉(zhuǎn)角很大，證明測量的電阻阻值偏小，應(yīng)該換小擋，每換一次擋，應(yīng)該進(jìn)行一次歐姆調(diào)零，故選項(xiàng)D正確。 答案　D 5．如圖1是一個(gè)將電流表改裝成歐姆表的示意圖，此歐姆表已經(jīng)調(diào)零，用此歐姆表測一阻值為R的電阻時(shí)，指針偏轉(zhuǎn)至滿刻度處?，F(xiàn)用該表測一未知

14、電阻，指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的處，則該電阻的阻值為(　　) 圖1 A．4R B．5R C．10R D．16R 解析　當(dāng)進(jìn)行電阻調(diào)零時(shí)，根據(jù)閉合電路的歐姆定律，此時(shí)歐姆表滿偏，即Ig＝，當(dāng)測量電阻值為R的電阻時(shí)，有＝，設(shè)待測電阻阻值為R′，則有＝，聯(lián)立各式解得R′＝16R。故D正確。 答案　D 6．如圖2所示是簡化的多用電表的電路圖。轉(zhuǎn)換開關(guān)S與不同接點(diǎn)連接，就組成不同的電表，已知R3

15、量程較小 C．S與3或4連接時(shí)，多用電表就成了電流表，且前者量程較大 D．S與3或4連接時(shí)，多用電表就成了電壓表，且前者量程較大 解析　S與1連接時(shí)，電阻R1起分流作用，S與2連接時(shí)，電阻R1＋R2起分流作用，所以S與1或2連接時(shí)，多用電表成了電流表，由于前者分流電阻較小所以前者量程大；S與3或4連接時(shí)多用電表就成了電壓表，由于R3

16、”或“小”)的擋位上。 (3)某次測電阻時(shí)，表的指針位置如圖3所示則該電阻的測量值是________ Ω。 解析　每次換擋后要?dú)W姆調(diào)零。偏轉(zhuǎn)過大，電阻阻值越小，測量不夠準(zhǔn)確，要使測量值比較精確需要換小擋位上，讀數(shù)如題圖所示。 答案　歐姆調(diào)零　小　180 Ω 8．實(shí)驗(yàn)室有下列器材： A．電流表(0～100 μA,1.5 kΩ)； B．電流表(0～1 mA,1 kΩ)； C．變阻器(0～300 Ω)； D．變阻器(0～800 Ω)； E干電池(1.5 V，r＝0)； 現(xiàn)要改裝一只歐姆表，從上述備用器材中，電流表應(yīng)選用________，變阻器應(yīng)選用________，電源應(yīng)選用__

17、______(填序號)。改裝好的歐姆表中心刻度的阻值為________。 解析　若選用A電流表，需要變阻器的最小阻值為R＝－1.5 kΩ＝13.5 kΩ。C、D兩個(gè)變阻器都不能用，故不能選A電流表。若選用B電流表，需要變阻器的最小阻值為R＝－1 kΩ＝0.5 kΩ＝500 Ω，D變阻器可以滿足，故電流表選B，變阻器選D。由于只有一個(gè)電源，故電源選E。歐姆表中心刻度的阻值為R中＝R內(nèi)＝＝＝1.5 kΩ。 答案　B　D　E　1.5 kΩ 9．如圖4所示為歐姆表的原理示意圖。其中，電流表的滿偏電流為300 μA，內(nèi)阻Rg＝100 Ω，調(diào)零電阻最大值R＝50 kΩ，串聯(lián)的定值電阻R0＝50 Ω，電源電動(dòng)勢E＝1.5 V。當(dāng)電流是滿偏電流的二分之一時(shí)，用它測得的電阻Rx是多少？ 圖4 解析　用歐姆檔測量電阻時(shí)，對電路應(yīng)用閉合電路歐姆定律，當(dāng)電流表滿偏時(shí)有： Ig＝，其中R內(nèi)為歐姆表的內(nèi)阻。 所以有：R內(nèi)＝＝ Ω＝5 000 Ω R＝＝ Ω＝10 000 Ω 所以Rx＝R－R內(nèi)＝5 000 Ω 答案　5 000 Ω 9