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(共60張PPT)
第九章　電路及其應(yīng)用
實驗十三　用多用電表測量電學(xué)中的物理量
實驗儲備·一覽清
實驗類型·全突破
類型1　教材原型實驗
[典例1]　(2025·廣東茂名檢測)(1)用如圖所示的多用電表測量電阻，要用到選擇開關(guān)K和兩個部件S、T。請根據(jù)下列步驟完成電阻測量：
①旋動部件________(填字母代號)，使指針對準(zhǔn)電流的0刻線。
②將K旋轉(zhuǎn)到電阻擋“×100”的位置。
③將插入“＋”“－”插孔的表筆短接，旋動部件________(填字母代號)，使指針對準(zhǔn)電阻的________(選填“0刻線”或“∞刻線”)。
S
T
0刻線
④將兩表筆分別與待測電阻相接，發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過小，為了得到比較準(zhǔn)確的測量結(jié)果，請從下列選項中挑出合理的步驟，并按________的順序進(jìn)行操作，再完成讀數(shù)測量。
A．將K旋轉(zhuǎn)到電阻擋“×1 k”的位置
B．將K旋轉(zhuǎn)到電阻擋“×10”的位置
C．將兩表筆的金屬部分分別與被測電阻的兩根引線相接
D．將兩表筆短接，旋動合適部件，對電表進(jìn)行校準(zhǔn)
ADC
(2)在使用多用電表的歐姆擋測量電阻時，下列說法正確的是________。
A．雙手捏住兩表筆金屬桿，測量值將偏小
B．測量時發(fā)現(xiàn)指針偏離中央刻度過大，則必須減小倍率，重新調(diào)零后再進(jìn)行測量
C．選擇“×100”倍率測量時發(fā)現(xiàn)指針位于20與30正中間，則測量值等于2 500 Ω
D．歐姆表內(nèi)的電池使用時間太長，雖然完成調(diào)零，但測量值將略偏大
AD
[解析]　(1)①電表使用前要調(diào)節(jié)機(jī)械調(diào)零旋鈕，使指針指在電流的0刻線位置，故調(diào)節(jié)部件S。
③歐姆表測量前要進(jìn)行歐姆調(diào)零，故調(diào)節(jié)部件T(歐姆調(diào)零旋鈕)使指針指向電阻0刻線。
④指針偏轉(zhuǎn)角度過小，說明電阻偏大，故需選擇較大的倍率，每次換擋要重新調(diào)零然后測量電阻，故步驟為ADC。
(2)雙手捏住兩表筆金屬桿，人體與電阻并聯(lián)，總電阻減小，測量值偏小，故A正確；測量時若發(fā)現(xiàn)指針向右偏離中央刻度過大，則必須減小倍率，若向左偏離中央刻度過大，則必須增大倍率，重新調(diào)零后再進(jìn)行測量，故B錯誤；歐姆表刻度是左密右疏，選擇“×100”倍率測量時發(fā)現(xiàn)指針位于20與30正中間，則測量值小于2 500 Ω，大于2 000 Ω，故C錯誤；歐姆表內(nèi)的電池使用時間太長，電動勢減小，內(nèi)阻增大，歐姆調(diào)零時，由于滿偏電流Ig不變，由公式Ig＝，歐
姆表內(nèi)阻R內(nèi)應(yīng)調(diào)小，待測電阻的測量值是通過電流的示數(shù)體現(xiàn)出來的，由I＝＝＝，可知當(dāng)R內(nèi)變小時，I變小，指針跟原來的位置相比偏左，歐姆表的示數(shù)偏大，故D正確。
[典例2]　某疊層電池是由多塊干電池塊串聯(lián)在一起組成，它與普通干電池性質(zhì)相似，現(xiàn)用該電池與表頭、滑動變阻器組裝成一個“×10 k”倍率的歐姆表，其原理圖如圖所示。為了將表頭電流刻度改為電阻刻度，某同學(xué)進(jìn)行了如下操作：
①將兩表筆短接，調(diào)整滑動變阻器，使表頭指針指到右側(cè)“0”刻度線處；
②在兩表筆間接入電阻箱，調(diào)節(jié)電阻箱阻值為150 kΩ 時，表頭示數(shù)為30 μA；再調(diào)節(jié)電阻箱阻值為450 kΩ 時，表頭示數(shù)為15 μA。
根據(jù)以上信息，回答下列問題：
(1)圖中a表筆是_________(選填“紅表筆”或“黑表筆”)。
(2)疊層電池的電動勢為______ V，改裝的歐姆表內(nèi)阻是______kΩ，表頭的滿偏電流Ig＝________ μA。
(3)將電流刻度改為電阻刻度，電流為7.5 μA處對應(yīng)的電阻值為________ kΩ。
紅表筆
9
150
60
1 050
[解析]　(1)因為a表筆與歐姆表內(nèi)電源負(fù)極相連，故是紅表筆。
(2)根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，設(shè)歐姆表內(nèi)阻為r，有E＝I(Rx＋r)，即
E＝30 A×10-6×(150×103 Ω＋r)
E＝15 A×10-6×(450×103 Ω＋r)
聯(lián)立解得E＝9 V，r＝150 kΩ
表頭滿偏電流Ig＝＝60 μA。
(3)電流為7.5 μA處對應(yīng)的電阻值為
Rx＝－r＝1 050 kΩ。
類型2　拓展創(chuàng)新實驗
考向1　實驗原理創(chuàng)新
[典例3]　某同學(xué)欲將內(nèi)阻為98.5 Ω、量程為100 μA的電流表改裝成歐姆表并進(jìn)行刻度和校準(zhǔn)，要求改裝后歐姆表的15 kΩ刻度正好對應(yīng)電流表表盤的50 μA刻度。可選用的器材還有：定值電阻R0(阻值14 kΩ)，滑動變阻器R1(最大阻值1 500 Ω)，滑動變阻器R2(最大阻值500 Ω)，電阻箱(0～99 999.9 Ω)，干電池(E＝1.5 V，r＝1.5 Ω)，紅、黑表筆和導(dǎo)線若干。
(1)歐姆表設(shè)計
將圖(a)中的實物連線組成歐姆表。歐姆表改裝好后，滑動變阻器R接入電路的電阻應(yīng)為________Ω；滑動變阻器選________(選填“R1”或“R2”)。
見解析圖
900
R1
(2)刻度歐姆表表盤
通過計算，對整個表盤進(jìn)行電阻刻度，如圖(b)所示。表盤上a、b處的電流刻度分別為25和75，則a、b處的電阻刻度分別為________、________。
45
5
(3)校準(zhǔn)
紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使歐姆表指針指向________kΩ 處；將紅、黑表筆與電阻箱連接，記錄多組電阻箱接入電路的電阻值及歐姆表上對應(yīng)的測量值，完成校準(zhǔn)數(shù)
據(jù)測量。若校準(zhǔn)某刻度時，電阻箱旋鈕位
置如圖(c)所示，則電阻箱接入的阻值為
___________Ω。
0
35 000.0
[解析]　(1)實物圖連接如圖所示，由題知當(dāng)兩表筆間接入Rx＝
15 kΩ的電阻時，電流表示數(shù)為50 μA，由閉合電路歐姆定律有＝，代入數(shù)據(jù)解得R＝900 Ω，所以滑動變阻器選擇R1。
(2)歐姆表的內(nèi)阻Rg′＝Rg＋r＋R0＋R＝15 kΩ，當(dāng)電流為25 μA時有＝，則Rx′＝3Rx＝45 kΩ；當(dāng)電流為75 μA時有＝，則Rx″＝Rx＝5 kΩ。
(3)紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使歐姆表指針指向0 kΩ處。題圖(c)中電阻箱讀數(shù)為35 000.0 Ω。
創(chuàng)新點解讀　本實驗創(chuàng)新點體現(xiàn)在由電表的使用變?yōu)闅W姆表的設(shè)計并進(jìn)行刻度和校準(zhǔn)，屬于多用電表原理的遷移與拓展。
考向2　實驗設(shè)計創(chuàng)新
[典例4]　小夢同學(xué)自制了一個兩擋位(“×1”“×10”)的歐姆表，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示，R0為調(diào)零電阻(最大阻值為R0m)，Rs、Rm、Rn為定值電阻(Rs＋R0m回答下列問題：
(1)短接①②，將單刀雙擲開關(guān)S與m接通，電流計G示數(shù)為Im；保持電阻R0滑片位置不變，將單刀雙擲開關(guān)S與n接通，電流計G示數(shù)變?yōu)镮n，則Im ______(選填“大于”或“小于”)In。
(2)將單刀雙擲開關(guān)S與n接通，此時歐姆表的擋位為______(選填“×1”或“×10”)。
大于
×10
(3)若從“×1”擋位換成“×10”擋位，調(diào)整歐姆零點(歐姆零點在電流計G滿偏刻度處)時，調(diào)零電阻R0的滑片應(yīng)該______(選填“向上”或“向下”)調(diào)節(jié)。
(4)在“×10”擋位調(diào)整歐姆零點后，在①②間接入阻值為100 Ω的定值電阻R1，穩(wěn)定后電流計G的指針偏轉(zhuǎn)到滿偏刻度的；取走R1，在①②間接入待測電阻Rx，穩(wěn)定后電流計G的指針偏轉(zhuǎn)到滿偏刻度的，則Rx＝______Ω。
向上
400
[解析]　(1)根據(jù)題意可知Rm＜Rn，所以開關(guān)撥向m時電路的總電阻小于開關(guān)撥向n時電路的總電阻，電源電動勢E不變，根據(jù)I＝可知Im＞In。
(2)當(dāng)開關(guān)S撥向n時，全電路的總電阻較大，中值電阻較大，能夠接入待測電阻的阻值也較大，所以開關(guān)S撥向n時對應(yīng)歐姆表的擋位倍率較大，即“×10”。
(3)從“×1”擋位換成“×10”擋位，即開關(guān)S從m撥向n，全電路電阻增大，干路電流減小，①②短接時，為了使電流表滿偏，則需要增大通過電流計G所在支路的電流，所以需要將R0的滑片向上調(diào)節(jié)。
(4)設(shè)歐姆表內(nèi)部等效電阻為R，根據(jù)閉合電路歐姆定律有，Ig＝Ig＝，Ig＝，聯(lián)立解得Rx＝400 Ω。
創(chuàng)新點解讀　本實驗創(chuàng)新點體現(xiàn)在以下兩方面：
(1)根據(jù)倍率越大的擋位，內(nèi)電阻越大，判斷擋位。
(2)若從“×1”擋位換成“×10”擋位，根據(jù)電路連接情況分析滑動變阻器滑片的移動情況。
考向3　實驗過程創(chuàng)新
[典例5]　在練習(xí)使用多用電表的實驗中：
(1)用多用電表的歐姆擋測量阻值為數(shù)十千歐的電阻Rx。以下是測量過程中的一些主要實驗步驟：
A．將兩表筆短接，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使指針對準(zhǔn)刻度盤上電阻的零刻度，然后斷開兩表筆
B．旋轉(zhuǎn)選擇開關(guān)至交流電壓最大量程處或“OFF”擋，并拔出兩表筆
C．旋轉(zhuǎn)選擇開關(guān)至歐姆“×1 k”擋
D．將兩表筆分別連接到被測電阻的兩端，讀出阻值Rx，斷開兩表筆
以上實驗步驟的正確順序是________(填寫步驟前的字母)。
CADB
實驗中，多用電表的指針位置如圖甲所示，則此被測電阻的阻值約為________kΩ。
17
(2)為了較精確地測量另一定值電阻的阻值Ry，采用圖乙所示的電路，電源電壓U恒定，電阻箱接入電路的阻值可調(diào)且能直接讀出。
①用多用電表測電路中的電流，則與a點相連的是多用電表的________(選填“紅”或“黑”)表筆。
紅
②閉合開關(guān)，多次改變電阻箱阻值R，記錄相應(yīng)的R和多用電表讀數(shù)I，得到R-的關(guān)系如圖丙所示，則Ry＝________ Ω，電源電壓U＝________ V。
200
8
[解析]　(1)測阻值約為幾十千歐的電阻Rx，應(yīng)選擇歐姆“×1 k”擋，然后進(jìn)行歐姆調(diào)零，用歐姆表測待測電阻阻值，讀出其示數(shù)，最后要把選擇開關(guān)置于交流電壓最大量程處或“OFF”擋，因此合理的實驗步驟是CADB；由題圖甲可知，被測電阻阻值為17×1 kΩ＝
17 kΩ。
(2)①電流從紅表筆流入多用電表，a點接電源正極，故a點應(yīng)接多用電表的紅表筆。
②由題圖乙可知，電阻為串聯(lián)關(guān)系，則有I＝，變形可得R＝U·－Ry，由題圖丙可知，縱軸截距的絕對值為Ry，故Ry＝200 Ω，圖像的斜率表示U，故U＝×10-3 V＝8 V。
創(chuàng)新點解讀　本題中實驗過程的創(chuàng)新體現(xiàn)在以下兩方面：
(1)在同一個實驗中應(yīng)用多用電表測電阻的阻值，又作為電流表用于測量電路中的電流。
(2)多用電表與電阻箱相結(jié)合測量定值電阻和恒壓電源的電壓。
實驗針對訓(xùn)練(十三)　用多用電表測量電學(xué)中的物理量
1．用多用電表電阻擋(×100)測試三只晶體二極管，其結(jié)果依次如圖甲、乙、丙所示。由圖可知，圖________ 中的二極管是好的，該二極管的正極是________端。
乙
a
[解析]　由題圖甲所示可知，二極管正、反向電阻都很大，二極管是壞的；由題圖丙所示可知，二極管正、反向電阻都很小，二極管是壞的；由題圖乙所示可知，二極管反向電阻很大，正向電阻很小，二極管是好的，當(dāng)a與“－”插孔相連時二極管電阻很小，則a端是二極管的正極，b端是二極管的負(fù)極。
2．多用電表是集電流、電壓及電阻的測量為一體的電學(xué)儀表，且每種測量功能均有多個量程可供選擇，是電學(xué)實驗及電工測量的常用儀器，如圖甲所示。
(1)無論是用來測量電流、電壓還是電阻，使用前都要檢查表的指針是否指在_______________處。若沒有，需要旋動部件________(選填“S”“T”或“K”)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
(2)用多用電表直流電壓2.5 V擋測量電壓的結(jié)果如圖乙所示，此次讀數(shù)為________ V。
左側(cè)的0刻度
S
1.30
(3)用多用電表測量電阻，正確操作后測量出的結(jié)果如圖丙所示，為使測量結(jié)果更為準(zhǔn)確，應(yīng)將電阻擋的倍率調(diào)整為________(選填“×1”“×100”或“×1 k”)。并進(jìn)行_____________。
×1
歐姆調(diào)零
(4)某型號多用電表電阻擋的電路原理圖如圖丁所示。微安表G是歐姆表表頭，其滿偏電流Ig＝500 μA，內(nèi)阻Rg＝900 Ω。電源電動勢E＝1.5 V，內(nèi)阻r＝1 Ω。電阻箱R1和電阻箱R2的阻值調(diào)節(jié)范圍均為0～9 999.9 Ω。
①某同學(xué)將圖丁中的a、b端短接，為使微安表G滿偏，則應(yīng)調(diào)節(jié)R1＝________ Ω；
②如圖戊所示，該同學(xué)將微安表G與電阻箱R2并聯(lián)，利用該電路圖組裝一個“×100”倍率的歐姆表，要求歐姆表的表盤刻度示意圖如圖己所示，其中央刻度標(biāo)“15”，則該同學(xué)應(yīng)調(diào)節(jié)R2＝________ Ω；用此歐姆表測量一個阻值約2 500 Ω的電阻，測量前應(yīng)調(diào)節(jié)R3＝________ Ω。
2 099
900
1 049
③在上述②的條件下，歐姆表的刻度值是按電源電動勢為1.5 V時標(biāo)注的，若表內(nèi)電池用舊，電源電動勢下降到1.2 V時，測得某電阻是2 500 Ω，這個電阻的真實值是________ Ω。
2 000
[解析]　(1)無論是用來測量電流、電壓還是電阻，使用前都要檢查表的指針是否指在左側(cè)的0刻度處，若沒有，需要旋動機(jī)械調(diào)零旋鈕S，使指針指到左側(cè)的0刻度線。
(2)用多用電表直流電壓2.5 V擋測量電壓，則此次讀數(shù)為1.30 V。
(3)用歐姆表測量電阻時，表針盡可能靠近中間，偏角過大時，應(yīng)該選擇小倍率擋，偏角才能減小，因此由原來的“×10”改為“×1”；并重新進(jìn)行歐姆調(diào)零。
(4)①根據(jù)閉合電路歐姆定律可知R1＝－Rg－r＝ Ω－900 Ω－1 Ω＝2 099 Ω。
②組裝一個“×100”倍率的歐姆表，其中央刻度標(biāo)“15”，則歐姆表內(nèi)阻為1 500 Ω，電流表的滿偏電流為I′＝＝ A＝0.001 A＝1 mA＝1 000 μA＝2Ig
根據(jù)并聯(lián)電路特點可知R2＝Rg＝900 Ω
歐姆調(diào)零時，R3＝－R并－r＝ Ω－ Ω－1 Ω＝1 049 Ω。
③電源電動勢為1.5 V時，歐姆表內(nèi)阻為R內(nèi)＝＝1 500 Ω
電源電動勢下降到1.2 V時，歐姆表內(nèi)阻為R′內(nèi)＝＝1 200 Ω
由閉合電路歐姆定律得I＝
故＝
解得R測＝2 000 Ω。
3．某同學(xué)組裝一個多用電表。可選用的器材有：微安表頭(量程
100 μA，內(nèi)阻900 Ω)；電阻箱R1(阻值范圍0～999.9 Ω)；電阻箱R2(阻值范圍0～99 999.9 Ω)；導(dǎo)線若干。
要求利用所給器材先組裝一個量程為1 mA的直流電流表，在此基礎(chǔ)上再將它改裝成量程為3 V的直流電壓表，組裝好的多用電表有電流1 mA和電壓3 V兩擋。
回答下列問題：
(1)在虛線框內(nèi)畫出電路圖并標(biāo)出R1和R2，其中*為公共接線柱，a和b分別是電流擋和電壓擋的接線柱。

(2)電阻箱的阻值應(yīng)取R1＝________ Ω，R2＝________ Ω(結(jié)果保留到個位)。
見解析圖
100
2 910
[解析]　(1)微安表改裝為1 mA 的電流表，需要并聯(lián)小于其內(nèi)阻的電阻，起分流作用，并聯(lián)電阻應(yīng)選R1；改裝后的電流表再改裝為電壓表時需要串聯(lián)較大的電阻，起分壓作用，應(yīng)選R2。電路如圖所示。
(2)微安表與R1并聯(lián)，有Igrg＝(I－Ig)R1，其中I＝1 mA，Ig＝100 μA，rg＝900 Ω，代入得R1＝100 Ω。改裝后的電流表量程為I＝1 mA，改裝后的電流表與R2串聯(lián)，有IR2＝U－Igrg，其中U＝3 V，得R2＝
2 910 Ω。
4．(2025·廣東茂名模擬)錢華同學(xué)的爸爸是電氣工程師，錢華經(jīng)常看到爸爸用多用電表進(jìn)行一些測量。在高中物理課堂上學(xué)習(xí)了多用電表的用法之后，爸爸給他出了一道題目，讓他通過測量找到發(fā)光二極管的負(fù)極。
(1)錢華同學(xué)做了如下兩步具體的操作：第一，將多用電表選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到電阻擋的“×1”擋，經(jīng)過______________之后，他把紅表筆接在二極管的短管腳上，把黑表筆接在二極管的長管腳上，發(fā)現(xiàn)二極管發(fā)出了耀眼的白光，如圖甲所示；然后他將兩表筆的位置互換以后，發(fā)現(xiàn)二極管不發(fā)光。這說明二極管的負(fù)極是_________(選填“長管腳”或“短管腳”)所連接的一極。
歐姆調(diào)零
短管腳
(2)錢華同學(xué)的好奇心一下子就被激發(fā)起來了。他琢磨了一下，然后依次用電阻擋的“×1”擋、“×10”擋、“×100”擋、“×1 k”擋分別進(jìn)行了二極管導(dǎo)通狀態(tài)的準(zhǔn)確測量，他發(fā)現(xiàn)二極管發(fā)光的亮度越來越________(選填“大”或“小”)，請幫助他分析一下具體的原因：_____________________________________________。
小
電路中總電阻越來越大，電流越來越小
(3)錢華同學(xué)的興趣越來越濃厚，他思考這個發(fā)光二極管是否像普通電阻一樣，兩端電壓與通過的電流成正比呢？他求助物理實驗室老師探究該二極管的I-U特性，測繪它的I-U特性曲線，通過實驗，測得發(fā)光二極管兩端電壓U和通過它的電流I的數(shù)據(jù)如表：
U/V 0 1.50 1.80 1.90 2.00 2.08 2.19 2.33
I/mA 0 0 0.01 0.02 0.04 0.06 0.09 0.20

U/V 2.43 2.51 2.56 2.62 2.70 2.82 2.87
I/mA 0.50 0.80 1.00 3.00 5.00 9.00 11.01
①請在圖乙中以筆畫線代替導(dǎo)線，按實驗要求將實物圖中的連線補充完整。
②請你根據(jù)錢華同學(xué)實驗時收集到的數(shù)據(jù)，在圖丙所示的坐標(biāo)紙中畫出該發(fā)光二極管的I-U圖線。
見解析圖(a)
見解析圖(b)
[解析]　(1)在測量電阻時，選擇擋位后首先要進(jìn)行歐姆調(diào)零；根據(jù)題干所述內(nèi)容進(jìn)行全面判定后發(fā)現(xiàn)，二極管發(fā)光時處于正向?qū)顟B(tài)，因為黑表筆所接為二極管的正極，故短管腳為負(fù)極。
(2)從“×1”擋、“×10”擋、“×100”擋到“×1 k”擋，多用電表的內(nèi)阻越來越大，根據(jù)閉合電路歐姆定律I＝可知，通過二極管的電流越來越小，根據(jù)P＝I2R可知二極管的亮度越來越小。
(3)①實物圖連線如圖(a)所示。
②發(fā)光二極管的I-U圖線如圖(b)所示。
謝 謝 ！

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