
?微專題67 實(shí)驗(yàn):用多用電表測(cè)量電學(xué)中的物理量
1.閉合電路歐姆定律是歐姆表測(cè)電阻的工作基礎(chǔ).2.多用電表電流擋、電壓擋與歐姆擋共用一個(gè)表頭,使用電流擋、電壓擋時(shí)要保證流過(guò)表頭的電流方向與歐姆擋一樣,即“紅進(jìn)黑出”.
1.(2023·北京西城區(qū)質(zhì)檢)如圖所示為多用電表的刻度盤(pán).若選用倍率為“×100”的歐姆擋測(cè)電阻時(shí),表針如圖所示,則:
(1)所測(cè)電阻的阻值為_(kāi)_______ Ω,如果要用此多用電表測(cè)量一個(gè)阻值約為2.0×104 Ω的電 阻,為了使測(cè)量結(jié)果比較精確,應(yīng)選用的歐姆擋是________(選填“×10”“×100”或“×1 k”).
(2)用此多用電表進(jìn)行測(cè)量,當(dāng)選用量程為50 mA的電流擋測(cè)量電流時(shí),表針指于圖示位置,則所測(cè)電流為_(kāi)_______ mA;當(dāng)選用量程為250 mA的電流擋測(cè)量電流時(shí),表針指于圖示位置,則所測(cè)電流為_(kāi)_______ mA.
(3)當(dāng)選用量程為10 V的電壓擋測(cè)量電壓時(shí),表針也指于圖示位置,則所測(cè)電壓為_(kāi)_______ V. 答案 (1)1.45×103 ×1 k 31.0 155 (3)6.2
2.(2023·寧夏六盤(pán)山高級(jí)中學(xué)模擬)在“多用電表的使用”實(shí)驗(yàn)中
(1)如圖所示為一正在測(cè)量中的多用電表表盤(pán).如果用的是電阻擋“×100”測(cè)量,則讀數(shù)為_(kāi)_______ Ω;如果用的是“直流5 V”擋測(cè)量,則讀數(shù)為_(kāi)_______ V.
(2)甲同學(xué)利用多用電表測(cè)量電阻.他用電阻擋“×100”測(cè)量時(shí)發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過(guò)小,為了得到比較準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果,請(qǐng)從下列選項(xiàng)中挑出合理的步驟,操作順序?yàn)開(kāi)_______(填寫(xiě)選項(xiàng)前的字母).
A.將選擇開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)到電阻擋“×1 k”的位置
B.將選擇開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)到電阻擋“×10”的位置
C.將兩表筆分別與被測(cè)電阻的兩根引線相接完成測(cè)量
D.將兩表筆短接,調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕使指針指向“0”
(3)乙同學(xué)將選擇開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)到“直流500 mA”擋作為電流表,設(shè)計(jì)了如圖所示的電路,已知電流表內(nèi)阻RA=0.4 Ω,R1=RA,R2=7RA.若將接線柱1、2接入電路時(shí),最大可以測(cè)量的電流為_(kāi)_______ A;若將接線柱1、3接入電路時(shí),最大可以測(cè)量的電壓為_(kāi)_______ V.
答案 (1)1 200 2.79 (2)ADC (3)1 3
解析 (1)依題意,用電阻擋“×100”測(cè)量讀數(shù)為R=100×12 Ω=1 200 Ω
用“直流5 V”擋測(cè)量,則讀數(shù)為U=2.79 V
(2) 用電阻擋“×100”測(cè)量時(shí)發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過(guò)小,說(shuō)明待測(cè)電阻阻值較大,則應(yīng)將選擇開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)到電阻擋“×1 k”的位置,接著將兩表筆短接,調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕使指針指向“0”,再進(jìn)行測(cè)量,其操作順序?yàn)锳DC.
(3)由于R1=RA且并聯(lián),則流經(jīng)電流相同,所以將接線柱1、2接入電路時(shí),最大可以測(cè)量的電流為各最大電流之和,有I=2×500 mA=1 A,依題意,若將接線柱1、3接入電路時(shí),最大可以測(cè)量的電壓為RA兩端最大電壓與R2兩端最大電壓之和,有U=0.4×0.5 V+2.8×1 V=3 V.
3.如圖所示的是某同學(xué)連接的實(shí)驗(yàn)實(shí)物圖,合上開(kāi)關(guān)S后,發(fā)現(xiàn)A、B燈都不亮,他采用下列兩種方法檢查故障.
(1)用多用電表的直流電壓擋進(jìn)行檢查
①在測(cè)試a、b間直流電壓時(shí),紅表筆應(yīng)接觸________(選填“a”或“b”).
②該同學(xué)測(cè)試結(jié)果如表所示,根據(jù)測(cè)試結(jié)果,可以判定故障是________(假設(shè)只有下列選項(xiàng)中的某一項(xiàng)有故障).
測(cè)試點(diǎn)
電壓示數(shù)
a、b
有示數(shù)
c、b
有示數(shù)
c、d
無(wú)示數(shù)
d、f
有示數(shù)
A.燈A斷路 B.燈B短路
C.c、d段斷路 D.d、f段斷路
(2)用歐姆擋檢查
①測(cè)試前,應(yīng)將開(kāi)關(guān)S________(選填“斷開(kāi)”或“閉合”).
②測(cè)試結(jié)果如表所示,由此可以斷定故障是________.
測(cè)試點(diǎn)
表頭指示位置
c、d
d、e
e、f
A.燈A斷路 B.燈B斷路
C.燈A、B都斷路 D. d、e間導(dǎo)線斷路
答案 (1)①a?、贒 (2)①斷開(kāi)?、贒
解析 (1)①測(cè)試時(shí)紅表筆應(yīng)接電勢(shì)高的a點(diǎn).②根據(jù)測(cè)試結(jié)果,a、b間有示數(shù),說(shuō)明b→電源→a完好;c、b間有示數(shù),說(shuō)明b→電源→a→c完好;c、d間無(wú)示數(shù),說(shuō)明c→燈→d間完好;d、f間有示數(shù),說(shuō)明f→b→電源和d→c→a→電源完好,故應(yīng)是d、f段斷路,另外,若燈B短路,則d、f 間應(yīng)無(wú)示數(shù),故D正確.
(2)①用歐姆擋檢查時(shí),測(cè)試前應(yīng)首先將開(kāi)關(guān)S斷開(kāi).
②根據(jù)表針偏轉(zhuǎn)情況,接c、d時(shí)有示數(shù),說(shuō)明不是燈A斷路;接e、f時(shí)有示數(shù),說(shuō)明也不是燈B斷路;接d、e時(shí)有電阻無(wú)窮大,可以斷定是d、e間導(dǎo)線斷路,故D正確.
4.(2023·安徽黃山市質(zhì)檢)圖a是多用電表的表盤(pán)示意圖,小明用多用電表“×10”倍率的歐姆擋測(cè)量一電阻的阻值,發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角太小,為了測(cè)量結(jié)果比較精確,小明按以下步驟進(jìn)行了實(shí)驗(yàn):
(1)應(yīng)換用________(選填“×1”或“×100”)倍率的歐姆擋.
(2)兩表筆短接,通過(guò)調(diào)節(jié)________(選填“S”“T”或“K”),進(jìn)行歐姆調(diào)零.
(3)重新測(cè)量并讀數(shù),若這時(shí)刻度盤(pán)上的指針位置如圖b所示,測(cè)量結(jié)果是________ Ω.
(4)圖c是小明剛剛使用過(guò)的兩種倍率的歐姆擋內(nèi)部電路示意圖,R2為歐姆調(diào)零旋鈕.當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)的倍率是________(選填“×1”“×10”或“×100”).同時(shí)應(yīng)保證R1的阻值是靈敏電流計(jì)Rg的________倍.
答案 (1)×100 (2)T (3)1 100 (4)×100
解析 (1)用多用電表“×10”倍率的歐姆擋測(cè)量電阻的阻值,指針偏轉(zhuǎn)角太小,說(shuō)明示數(shù)大了,要想使示數(shù)指在中值電阻附近,選用大倍率的,故選用“×100”倍率的歐姆擋;
(2)兩表筆短接,調(diào)節(jié)歐姆擋調(diào)零旋鈕T,使指針指在0 Ω處;
(3)由題圖可知,指針示數(shù)為11.0,因擋位為×100,故電阻讀數(shù)為
R=11.0×100 Ω=1 100 Ω
(4)當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí),通過(guò)多用電表干路的最大電流最小,根據(jù)閉合電路歐姆定律,表頭達(dá)到最大電流時(shí),電路總電阻變大,故量程變大,故選“×100”倍率的歐姆擋;
小明選用的歐姆擋倍率擴(kuò)大十倍,即斷開(kāi)前通過(guò)多用電表干路的最大電流是表頭最大量程的十倍,根據(jù)并聯(lián)電路電壓、電流關(guān)系可得Ig+I(xiàn)1=10Ig,IgRg=I1R1,解得R1=Rg.
5.(2023·江蘇南京市模擬)某一物理興趣小組利用手頭的實(shí)驗(yàn)器材設(shè)計(jì)了如圖所示的歐姆表電路,通過(guò)調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)S,可使歐姆表具有“×1”和“×10”的兩種倍率.可用器材如下:
A.干電池(電動(dòng)勢(shì)E=1.5 V,內(nèi)阻不計(jì))
B.電流表(滿偏電流Ig=1 mA,內(nèi)阻Rg=90 Ω)
C.定值電阻R0(阻值為5.0 Ω)
D.滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值為150 Ω)
E.定值電阻Ra
F.定值電阻Rb
G.開(kāi)關(guān)一個(gè),紅、黑表筆各一支,導(dǎo)線若干
(1)該興趣小組按照如圖所示電路圖連接好實(shí)驗(yàn)電路.當(dāng)開(kāi)關(guān)S合向______(填“a”或“b”),歐姆表的倍率是“×10”倍率;
(2)已知?dú)W姆表為“×1”倍率時(shí)的中值電阻為15 Ω,則定值電阻Ra=____ Ω,Rb=____ Ω;
(3)將開(kāi)關(guān)S合向b,第一步:調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R1,當(dāng)R1=______ Ω時(shí),將紅、黑表筆短接,電流表電流達(dá)到滿偏電流.第二步:在紅、黑表筆間接入待測(cè)電阻Rx,發(fā)現(xiàn)電流表指針指向的位置,則待測(cè)電阻Rx=______ Ω.
答案 (1)b (2)1 9 (3)136 300
解析 (1)把虛線框內(nèi)的電路等效成一個(gè)電流表,當(dāng)開(kāi)關(guān)S合向a端時(shí),滿偏電流為Ia,當(dāng)開(kāi)關(guān)S合向b端時(shí),滿偏電流為Ib,根據(jù)串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)可知:(Ia-Ig)Ra=Ig(Rg+Rb),(Ib-Ig)(Ra+Rb)=IgRg
可以看出Ia>Ib,當(dāng)開(kāi)關(guān)S合向b時(shí),歐姆表的倍率是“×10”倍率.
(2)當(dāng)開(kāi)關(guān)S合向a端時(shí),中值電阻為R中a=15 Ω,則Ia== A=100 mA,
當(dāng)開(kāi)關(guān)S合向b端時(shí),則中值電阻為R中b=150 Ω,則Ib== A=10 mA,將Ia=100 mA,Ib=10 mA代入(1)中的方程后.聯(lián)立可解得:Ra=1 Ω,Rb=9 Ω.
(3)將開(kāi)關(guān)S合向b,把虛線框內(nèi)的電路等效成一個(gè)電流表,其內(nèi)阻為:Rgb== Ω=9 Ω
根據(jù)閉合電路的歐姆定律得:Ib=,聯(lián)立解得:R1=136 Ω
將紅、黑表筆短接,發(fā)現(xiàn)電流表指針指向的位置時(shí),
根據(jù)閉合電路的歐姆定律得:Ib=,聯(lián)立解得:Rx=300 Ω.
6.(2023·湖北襄陽(yáng)市五中適應(yīng)性考試)某物理興趣小組要組裝一個(gè)簡(jiǎn)易的歐姆表,他們?cè)O(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路,通過(guò)控制單刀多擲開(kāi)關(guān)S,可使歐姆表具有“×1”“×10”和“×100”三個(gè)倍率的擋位,并使改裝后的刻度盤(pán)正中央的刻度為15,如圖乙所示.所提供的器材規(guī)格如下:
A.干電池(電動(dòng)勢(shì)E=1.5 V,內(nèi)阻不計(jì))
B.電流表G(量程為500 μA,內(nèi)阻為180 Ω)
C.定值電阻R1(阻值為1.8 Ω)
D.定值電阻R2、R3
E.滑動(dòng)變阻器R4(0~2 000 Ω,額定電流0.5 A)
F.滑動(dòng)變阻器R5(0~1 000 Ω,額定電流1.0 A)
G.單刀多擲開(kāi)關(guān)一個(gè),紅、黑表筆各一支,導(dǎo)線若干
(1)滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇________(填“R4”或“R5”).
(2)電路中定值電阻R2=________ Ω, R3=________Ω.
(3)現(xiàn)利用該歐姆表測(cè)定一未知電阻Rx的阻值,將開(kāi)關(guān)S接2,經(jīng)正確操作后,歐姆表的指針位置如圖丙所示,為較準(zhǔn)確地測(cè)定被測(cè)電阻的阻值,以下正確且必要的操作是________.
A.開(kāi)關(guān)S接1
B.開(kāi)關(guān)S接3
C.將紅、黑表筆短接,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R0使指針指在電阻的0刻線
D.將紅、黑表筆短接,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R0使指針指向電阻的∞刻線
(4)按正確方法測(cè)量電阻Rx的阻值,歐姆表示數(shù)如圖丁所示,則Rx=________ Ω(保留兩位有效數(shù)字).
答案 (1)R4 (2)16.2 162 (3)BC (4)2.2×103
解析 (1)當(dāng)為“×100”倍率擋位,且刻度盤(pán)正中央的刻度為15,可知此時(shí)歐姆表的內(nèi)阻為1 500 Ω,根據(jù)題意,R5最大阻值為1 000 Ω,不滿足調(diào)節(jié)需求,可知滑動(dòng)變阻器選R4.
(2)根據(jù)歐姆表的原理,可知將紅、黑表筆短接,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R0使電流表達(dá)到滿偏有IA==
因?yàn)闅W姆表中間刻度值為15,則針對(duì)“×1”“×10”和“×100”三個(gè)倍率擋,對(duì)應(yīng)的改裝后電流表量程分別為100 mA、10 mA和1 mA;
則依題意,接1時(shí)有Ig(Rg+R2+R3)=(100 mA-Ig)R1
接2時(shí)有Ig(Rg+R3)=(10 mA-Ig)(R1+R2)
接3時(shí)有IgRg=(1 mA-Ig)(R1+R2+R3)
聯(lián)立可得R2=16.2 Ω,R3=162 Ω
(3)開(kāi)關(guān)S接2,指針偏角小,說(shuō)明被測(cè)電阻的阻值較大,為準(zhǔn)確測(cè)量,應(yīng)換用大量程,開(kāi)關(guān)S應(yīng)接3,并重新進(jìn)行歐姆調(diào)零,故選B、C項(xiàng).
(4)歐姆表示數(shù)為22×100 Ω=2 200 Ω=2.2×103 Ω.
7.(2023·河南駐馬店市檢測(cè))一多用電表的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)如圖甲所示.已知表頭G的內(nèi)阻為400 Ω,滿偏電流為2 mA,定值電阻R1=1.0 Ω、R2=99.0 Ω、R5=920.0 Ω、R6=9.0×103 Ω,電池電動(dòng)勢(shì)E=1.5 V.
乙
(1)將選擇開(kāi)關(guān)S置于“6”時(shí),多用電表測(cè)量的是______(選填“電流”或“電壓”),其量程為 ______;
(2)將選擇開(kāi)關(guān)S置于“4”,多用電表的表盤(pán)如圖乙所示,已知此時(shí)歐姆表的倍率是“×100”,則E′=______ V;
(3)將選擇開(kāi)關(guān)S置于“3”,將紅、黑表筆短接進(jìn)行歐姆調(diào)零后,斷開(kāi)兩表筆,將一定值電阻R接入兩表筆間,表盤(pán)指針位置如圖乙所示,則該電阻的阻值為_(kāi)_____ Ω;若由于長(zhǎng)時(shí)間不用,歐姆表內(nèi)電池電動(dòng)勢(shì)降為1.2 V,則該電阻真實(shí)值是______ Ω.(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)
答案 (1)電壓 100 V (2)15 (3)130 104
解析 (1)表頭滿偏時(shí)兩端電壓U0=400×2×10-3 V=0.8 V
當(dāng)選擇開(kāi)關(guān)置于“6”時(shí),R1和R2串聯(lián)后與表頭并聯(lián),然后與R5和R6串聯(lián),多用電表測(cè)量的是電壓.通過(guò)R5和R6的最大電流為I=Ig+
其量程為U=I(R5+R6)+U0
聯(lián)立代入數(shù)據(jù)解得:I=10 mA,U=100 V
(2)由題圖乙可知,歐姆擋刻度線的中值為15,現(xiàn)將選擇開(kāi)關(guān)S置于“4”,此歐姆表的倍率是“×100”,那么將紅、黑表筆短接進(jìn)行歐姆調(diào)零時(shí),有:=100×15 Ω,所以E′=100I×15 (V)=100×10×10-3×15 V=15 V
(3)將多用電表的選擇開(kāi)關(guān)S置于“3”時(shí),多用電表的中值電阻RΩ′== Ω=150 Ω,則該擋位的倍率是“×10”,再由題圖乙可以讀得歐姆表的示數(shù)為13×10 Ω=130 Ω
若歐姆表長(zhǎng)時(shí)間不用,電動(dòng)勢(shì)變?yōu)镋″=1.2 V,那么中值電阻RΩ″== Ω=120 Ω,而指針?biāo)柑幍碾娏鳛镮″== A,當(dāng)電動(dòng)勢(shì)降低后有:I″=,即: A=,解得:Rx″=104 Ω.
8.(2023·湖北省十一校高三聯(lián)考)(1)一個(gè)電壓表由表頭G與分壓電阻R串聯(lián)而成,如圖所示,若在使用中發(fā)現(xiàn)此電壓表的讀數(shù)總是比準(zhǔn)確值稍小一些,采用下列哪種措施可以加以改進(jìn)________.
A.在R上并聯(lián)一個(gè)比R大得多的電阻
B.在R上串聯(lián)一個(gè)比R大得多的電阻
C.在R上并聯(lián)一個(gè)比R小得多的電阻
D.在R上串聯(lián)一個(gè)比R小得多的電阻
(2)有一內(nèi)阻未知(約25~35 kΩ)、量程已知,共有30個(gè)均勻小格的直流電壓表V.小荊同學(xué)在研究性學(xué)習(xí)過(guò)程中想通過(guò)上述電壓表測(cè)量一個(gè)多用電表中歐姆擋的內(nèi)部電源的電動(dòng)勢(shì),他們從多用電表刻度盤(pán)上讀出電阻刻度中間值為N1=30.
①請(qǐng)你將他們的實(shí)驗(yàn)電路連接起來(lái).
②他們?cè)趯?shí)驗(yàn)過(guò)程中,歐姆擋的選擇開(kāi)關(guān)撥至倍率“×________”.
③在實(shí)驗(yàn)中,同學(xué)讀出電壓表的讀數(shù)為U,歐姆表指針?biāo)傅目潭葹镹2,并且在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,一切操作都是正確的,請(qǐng)你寫(xiě)出歐姆表電池的電動(dòng)勢(shì)表達(dá)式E=________(用N1、N2和U表示).
④若歐姆表使用一段時(shí)間后,電池的電動(dòng)勢(shì)變小,內(nèi)阻變大,但此表仍然可以調(diào)零.按正確的使用方法再測(cè)待測(cè)電阻,測(cè)量結(jié)果會(huì)________.(填“偏大”“偏小”或“不變”)
答案 (1)A (2)①見(jiàn)解析圖?、? k(103或1 000)?、踀 ④偏大
解析 (1) 若在使用中發(fā)現(xiàn)此電壓表的讀數(shù)總比準(zhǔn)確值稍小,說(shuō)明指針偏角太小,分壓電阻阻值較大,在R上并聯(lián)一個(gè)比R大得多的電阻可以校準(zhǔn)該電壓表,故選A.
(2)①用多用電表測(cè)電壓表內(nèi)阻的電路圖如圖所示.
②內(nèi)阻未知(約25~35 kΩ),用歐姆表測(cè)其內(nèi)阻時(shí),測(cè)電阻時(shí)應(yīng)盡量使指針指在中間值附近,所以應(yīng)選×1 k擋.
③歐姆表中值電阻為R中=N1×1 kΩ=1 000N1 Ω,
歐姆表指N2刻度,則電壓表內(nèi)電阻RV=1 000N2
流過(guò)電壓表電流IV==
由閉合電路歐姆定律得電池電動(dòng)勢(shì)E=U+I(xiàn)VR中=U
④歐姆表調(diào)零時(shí),其內(nèi)阻R內(nèi)=
電源電動(dòng)勢(shì)變小,則歐姆表內(nèi)阻R內(nèi)變小,用歐姆表測(cè)電阻時(shí)
I===
由于R內(nèi)變小,I變小,指針跟原來(lái)的位置相比偏左了,所測(cè)電阻偏大.
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