
一、認識多用電表
1.多用電表可以用來測量直流電流、直流電壓、交變電流、交變電壓以及電阻.
2.構(gòu)造
(1)表的上半部分為表盤,標有電壓、電流和電阻的刻度線,用于讀取這些電學(xué)量的測量值.
(2)表中央的指針定位螺絲用于使指針指到零刻度.
(3)表下半部分中間的旋鈕是選擇開關(guān),周圍標有測量功能的區(qū)域及量程.
二、使用多用電表
1.測電壓
(1)選擇直流電壓擋合適的量程,并將選擇開關(guān)旋至相應(yīng)位置.
(2)將多用電表并聯(lián)在待測電路兩端,注意紅表筆接觸點的電勢應(yīng)比黑表筆接觸點的電勢高.
(3)根據(jù)表盤上的直流電壓刻度讀出電壓值,讀數(shù)時注意最小刻度所表示的電壓值.
2.測電流
(1)選擇直流電流擋合適的量程,并將選擇開關(guān)旋至相應(yīng)位置.
(2)將被測電路導(dǎo)線拆開一端,把多用電表串聯(lián)在電路中.
(3)讀數(shù)時,要認清刻度盤上的最小刻度.
注意:電流應(yīng)從紅表筆流入多用電表.
3.測電阻
(1)將選擇開關(guān)旋至歐姆擋,此時表內(nèi)電源接通,紅表筆連接表內(nèi)電源的負極,黑表筆連接表內(nèi)電源的正極.電流從歐姆表的黑表筆流出,經(jīng)過被測電阻,從紅表筆流入.
(2)測量步驟:
①選擋:估計待測電阻的大小,旋轉(zhuǎn)選擇開關(guān),使其尖端對準歐姆擋的合適擋位.
②歐姆調(diào)零:將紅、黑表筆短接,調(diào)整“歐姆調(diào)零旋鈕”,使指針指向“0 Ω”.
③測量、讀數(shù):將兩表筆分別與待測電阻的兩端接觸,指針示數(shù)乘以倍率即為待測電阻阻值.
④實驗完畢,應(yīng)將選擇開關(guān)置于“OFF”擋或交流電壓最高擋.
技巧點撥
一、使用多用電表的注意事項
1.使用前要機械調(diào)零.
2.電流都是從紅表筆流入,從黑表筆流出.
3.電壓、電流的讀數(shù)要看清選擇開關(guān)所選擇的量程,搞清楚每一小格表示多少,及應(yīng)讀到的有效數(shù)字位數(shù).
4.測電阻時注意:
(1)測電阻必須把待測電阻隔離.
(2)牢記兩個調(diào)零過程,切記換擋需進行歐姆調(diào)零.
(3)合理選擇量程,使指針盡可能指在中間刻度附近.
(4)讀數(shù)時應(yīng)乘以相應(yīng)的倍率.
(5)歐姆表的表盤刻度不均勻,一般不估讀.
二、用多用電表測二極管的正反向電阻
1.認識二極管:如圖所示,它由半導(dǎo)體材料制成,左端為正極,右端為負極.
特點:電流從正極流入時電阻很小,而從正極流出時電阻很大.
2.用多用電表測二極管的正反向電阻
(1)測二極管正向電阻:將多用電表的選擇開關(guān)選至低倍率的歐姆擋,歐姆調(diào)零之后將黑表筆接觸二極管的正極,紅表筆接觸二極管的負極.
(2)測二極管反向電阻:將多用電表的選擇開關(guān)選至高倍率的歐姆擋,歐姆調(diào)零之后將黑表筆接觸二極管的負極,紅表筆接觸二極管的正極.
三、多用電表檢查電路故障
1.故障種類及特點
電路故障一般有兩種情況,即短路和斷路.
(1)短路的特點:電路中有電流,但短路部分電壓為零;被短路的用電器不工作,與之串聯(lián)的用電器工作電流增大.
(2)斷路的特點:在電源正常的情況下,斷路部分電流為零,但斷路處有電壓,若干路斷路則斷路處電壓等于電源電壓.
2.分析與檢測方法
(1)電壓表檢測法
若電路斷路,將電壓表與電源并聯(lián),若有電壓說明電源完好,然后將電壓表逐段與電路并聯(lián),若某一段電壓表指針偏轉(zhuǎn),說明該段電路中有斷點.若電路短路,則用電壓表逐段與電路并聯(lián),某一段電壓表示數(shù)為零,則該段被短路.
(2)歐姆表檢測法
斷開電路,用多用電表的歐姆擋測量待測部分的電阻,若檢測部分示數(shù)正常,說明兩點間電路正常;若檢測部分電阻很小(幾乎為零),說明該部分短路;若檢測部分指針幾乎不動,說明該部分有斷路.
例題精練
1.(海淀區(qū)校級三模)多用電表的表盤如圖1﹣甲所示,圖1﹣乙為其歐姆擋的內(nèi)部等效電路,其中表頭是量程為100μA的電流表,電池的電動勢E未知。
(1)使用多用電表的歐姆擋測電阻前,應(yīng)將紅表筆和黑表筆短接,調(diào)節(jié) T (選填“S”或“T”),使多用電表的指針指向歐姆擋的 0 刻線(選填“0”或“∞”);
(2)當用調(diào)整好的歐姆表測阻值為R電阻時,通過表頭的電流為I,表針相對于表盤左側(cè)轉(zhuǎn)過的角度為θ,則圖2所示圖像可能正確描述I或R與θ關(guān)系的是 AD (選填圖像下的字母)。
(3)某同學(xué)想用該多用電表(記為A)的歐姆擋。測量另一只完全相同的多用電表(記為B)的2.5V量程電壓擋的內(nèi)阻,已知B多用電表的2.5V盤程煎流電壓擋的內(nèi)阻約為十幾千歐。
①將紅表筆插入A多用電表的“+”插孔,黑表筆插入另一個插孔,測量前,先將多用電表A的選擇開關(guān)調(diào)到歐姆擋的 ×1k或×1000 擋,然后進行歐姆調(diào)零。
②將B多用電裘的選擇開關(guān)調(diào)到直流電壓擋2.5V,將A表的紅表筆連接B多用電表的 ﹣ (填“+”或“一”)插孔,黑表筆連接另一個插孔。
③多用電表A的示數(shù)如圖1﹣丙所示,則多用電表B直流電壓擋2.5V的內(nèi)阻為RV= 16000 Ω。
④該同學(xué)還想估算多用電表A內(nèi)電池的電動勢,他從多用電表A的表盤讀出調(diào)好的多用電表A的中值電阻為15000Ω,測多用電表B直流電壓擋2.5V的內(nèi)阻時,多用電表B的表盤電壓示數(shù)也如圖1﹣丙所示,則多用電表A內(nèi)電池的電動勢約為 2.3V (保留位有效數(shù)字)。
【分析】多用電表的歐姆擋測電阻時紅表筆和黑表筆短接,進行歐姆調(diào)零;歐姆表的讀數(shù)為:刻度盤讀數(shù)×倍率;刻度是不均勻的;根據(jù)電壓表內(nèi)阻與電壓求得電源電動勢。
【解答】解:(1)使用多用電表的歐姆擋測電阻前,應(yīng)將紅表筆和黑表筆短接,進行歐姆調(diào)零,調(diào)節(jié)T,使多用電表的指針指向歐姆擋的“0”刻線。
(2)AB.電流表的刻度是均勻分布的,所以I與θ成正比,則A正確;B錯誤;
CD.歐姆表的刻度是不均勻的,則R與θ關(guān)系是非線性的,根據(jù)
I=
由于I與θ成正比,電流大小可以用θ表示,則有
θ=
所以C錯誤;D正確;
故選AD.
(3)由于待測電阻是幾十千歐,則選擇開關(guān)調(diào)到歐姆擋的×1k或×1000擋,然后進行歐姆調(diào)零。
②根據(jù)電流“紅進黑出”的規(guī)律可知,將A表的紅表筆連接B多用電表的﹣插孔,黑表筆連接+插孔。
③歐姆表的讀數(shù)為:刻度盤讀數(shù)×倍率=16×1000Ω=16000Ω.
④電壓示數(shù)如圖丙所示為
U=1.20V
根據(jù)閉合電路歐姆定律有
E=U+R內(nèi)=1.20+≈2.3V
故答案為:(1)T,0(2)AD(3)①×1k或×1000,②﹣,③16000,④2.3V
【點評】考查多用電表的使用,注意在測電阻時,每次進行歐姆調(diào)零后都要進行短接操作,讀數(shù)時應(yīng)將刻度盤讀數(shù)×倍率,測出電阻大小。
隨堂練習
1.(如皋市月考)指針式多用電表是實驗室中常用的測量儀器.
(1)多用電表未接入電路時,指針如圖甲所示,需要調(diào)節(jié)部件 A (選填“A”“B”或“C”),使指針停在電流擋“0”刻度線位置.
(2)調(diào)節(jié)好后,將選擇開關(guān)撥至“50V”直流電壓擋測量電壓,指針如圖乙中a所示,則讀數(shù)為 22.0 V.
(3)使用多用電表測電阻時,將選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到“×10”擋,進行歐姆調(diào)零,然后將兩表筆接待測電阻兩端,指針如圖乙中b所示。為了得到比較淮確的測量結(jié)果,請選出需要的步驟,操作正確順序是 ②①⑤④ .
①進行歐姆調(diào)零
②將選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到“×100”擋
③將選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到“×1”擋
④測量完畢后將選擇開關(guān)撥至“OFF”擋
⑤再將待測電阻接到兩表筆之間測量其阻值
(4)某同學(xué)練習使用多用電表,下列四幅圖選擇開關(guān)均已旋轉(zhuǎn)到合適擋位,下列操作正確的是 .
A.甲圖是用多用電表直流電壓擋測量小燈泡兩端的電壓
B.乙圖是用多用電表直流電流擋測量電路中的電流
C.丙圖是用多用電表歐姆擋測量小燈泡的電阻
D.丁圖是用多用電表歐姆擋測量二極管的反向電阻
【分析】(1)多用電表在使用前應(yīng)調(diào)節(jié)指針定位螺絲進行機械調(diào)零。
(2)根據(jù)電壓表量程由圖示表盤確定其分度值,根據(jù)指針位置讀出其示數(shù)。
(3)用歐姆表測電阻要選擇合適的擋位使指針指在中央刻度線附近,歐姆表換擋后要進行歐姆調(diào)零,多用電表使用完畢要把選擇開關(guān)置于OFF擋或交流電壓最高擋。
(4)電流由多用電表的紅表筆流入黑表筆流出;歐姆表內(nèi)置電源正極與黑表筆相連,負極與紅表筆相連;根據(jù)題意分析圖示電路圖分析答題。
【解答】解:(1)多用電表未接入電路時,由圖甲所示可知,指針沒有指在左側(cè)零刻度線處,需要調(diào)節(jié)部件指針定位螺絲A,使指針停在電流擋“0”刻度線位置.
(2)將選擇開關(guān)撥至“50V”直流電壓擋測量電壓,由圖乙所示表盤可知,其分度值為1V,根據(jù)圖乙指針a所示可知,讀數(shù)為22.0V。
(3)使用多用電表測電阻時,將選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到“×10”擋,進行歐姆調(diào)零,指針如圖乙中b所示,指針偏角太小,說明所測電阻阻值較大,所需擋位太小,為準確測量電阻阻值,應(yīng)將選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到“×100”擋,然后進行歐姆調(diào)零,再進行測電阻,電阻測量完畢,將選擇開關(guān)撥至“OFF”擋
,因此合理的實驗步驟是②①⑤④。
(4)電流由多用電表的紅表筆流入黑表筆流出;歐姆表內(nèi)置電源正極與黑表筆相連,負極與紅表筆相連;
A、甲圖是用多用電表直流電壓擋測量小燈泡兩端的電壓,紅表筆應(yīng)接在燈泡左端,黑表筆應(yīng)接在燈泡右端,故A錯誤;
B、乙圖是用多用電表直流電流擋測量電路中的電流,電流從紅表筆流入黑表筆流出,故B正確;
C、用多用電表的歐姆擋測小燈泡電阻,應(yīng)將燈泡與其它電路斷開,丙圖是用多用電表歐姆擋測量小燈泡的電阻是錯誤的,故C錯誤;
D.、用多用電表的歐姆擋測量二極管的反向電阻黑表筆應(yīng)與二極管負極相連,紅表筆與二極管正極相連,故D錯誤。
故選:B。
故答案為:(1)A;(2)22.0;(3)②①⑤④;(4)B。
【點評】本題考查了多用電表的使用方法與讀數(shù),掌握多用電表的結(jié)構(gòu)與實驗方法與注意事項是解題的前提;對多用電表讀數(shù)時要先根據(jù)選擇開關(guān)位置確定其所測量的量與量程,然后根據(jù)表盤確定其分度值,再根據(jù)指針位置讀出其示數(shù),讀數(shù)時視線要與刻度線垂直。
2.(重慶模擬)在物理課外活動中,某學(xué)習小組制作了一個簡單的多用電表,圖1為該多用電表的電路原理圖。其中電流表G的滿偏電流Ig=500μA,內(nèi)阻Rg=200Ω。該小組設(shè)計了兩個直流電流擋(1mA、10mA),兩個直流電壓約(5V,50V)和一個歐姆擋(×10Ω),若“3”擋為直流電壓5V擋,則:
(1)“1”擋為 (填選項前的字母);
A.直流電流1mA擋
B.直流電流10mA擋
C.直流電壓50V擋
(2)定值電阻R2= 180 Ω,定值電阻R3= 4900 Ω;
(3)按照正確的操作步驟使用該多用電表進行測量,某次測量時該多用電表的指針位置如圖2所示。若此時B端是與“4”連接的,則該多用電表的讀數(shù)為 22.0V ;若此時B端是與“5”連接的,則該多用電表的讀數(shù)為 190Ω 。
【分析】(1)(2)表頭與分流電阻并聯(lián)可以改裝成電流表,分流電阻阻值越大,電流表量程越小,根據(jù)圖示電路圖應(yīng)用串并聯(lián)電路特點與歐姆定律可以求出電阻阻值;
(3)根據(jù)多用電表所測量的量與量程確定其分度值,然后根據(jù)指針位置讀出其示數(shù);
【解答】解:(1)根據(jù)電表改裝,并聯(lián)電阻改裝為大量稱電流表,根據(jù)I=Ig+,可知并聯(lián)電阻越小,量程越大,所以接1應(yīng)為直流電流10mA擋;
(2)由(1)中可知“1”擋量程:I1=,
“2”擋量程:=1mA,聯(lián)立解得:R2=180Ω;
“3“擋為5V擋,則5=IgRg+I2R3,解得:R3=4900Ω;
(3)解“4”為50V電壓表,根據(jù)指針可知讀數(shù)為22.0V,與“5”連接為歐姆表×10擋,讀數(shù)為190Ω
故答案為:(1)B;(2)180,4900;(3)22.0V,190Ω
【點評】本題考查的是多用電表的原理、讀數(shù)及誤差分析,要求學(xué)生會規(guī)范使用多用電表,能正確出多用電表的示數(shù),是解決本題的關(guān)鍵,在平時實驗訓(xùn)練過程中要多加注意規(guī)范操作和正確使用,多用電表的讀數(shù),重點是分清測量的物理量不同,讀數(shù)方法不同,電壓、電流對應(yīng)量程、電阻是倍率。
綜合練習
一.實驗題(共15小題)
1.(成都模擬)為將一量程為3V的電壓表改裝成簡易歐姆表,某創(chuàng)新小組完成了以下的設(shè)計與操作。
(1)設(shè)計圖(a)所示電路測量電壓表的內(nèi)阻RV和電池組(內(nèi)阻不計)的電動勢E。實驗步驟如下:
①閉合開關(guān)S,調(diào)節(jié)電阻箱R,當接入電路的阻值R1=3kΩ時,電壓表指針恰好滿偏;
②繼續(xù)調(diào)節(jié)電阻箱R,當接入電路的阻值R2=6kΩ時,電壓表指針位置如圖(b)所示。
由此可求出RV= 3 kΩ,E= 6 V。
(2)將紅、黑表筆接在圖(a)中的電壓表兩端,如圖(c)所示;再將電壓表表盤刻度轉(zhuǎn)換為歐姆表表盤刻度,即成為簡易歐姆表。表盤改裝步驟如下:
①閉合開關(guān)S,將兩表筆斷開,調(diào)節(jié)電阻箱R的阻值為 3 kΩ,使電壓表指針位置指在刻度“3”處,則此刻度對應(yīng)的電阻值為 ∞ (填“0”或“∞”);
②保持電阻箱R的阻值不變,在兩表筆間接入不同阻值的電阻,在相應(yīng)電壓表指針所指刻度上標上接入的電阻值;則電壓表表盤正中央刻度處所對應(yīng)的電阻值為 1.5 kΩ。
【分析】(1)根據(jù)串聯(lián)電路的電壓與電阻的正比求電壓表的內(nèi)阻;
(2)根據(jù)該小組的創(chuàng)新思維,結(jié)合閉合電路歐姆定律求出電阻箱的阻值,并在相應(yīng)的位置刻上中值電阻和∞的值。
【解答】解:(1)根據(jù)題意,由串聯(lián)電路電壓的關(guān)系有:E=Um+×R1,E=U+,將Um=3V,U=2V,R1=3kΩ,R2=6kΩ 代入可得:RV=3kΩ,E=6V;
(2)①電壓表的示數(shù)指在3V的位置,則電阻箱R===3000Ω=3kΩ,由于此時兩表筆是斷開的,所以應(yīng)刻“∞”;
②當電壓表指在中央U′=1.5V,那么Rx===1500Ω=1.5kΩ。
故答案為:(1)3、6;(2)①3、∞;②1.5
【點評】本題是歐姆表的一種創(chuàng)新,常規(guī)的歐姆表是用電流的大小來顯示電阻的大小,電流小,則對應(yīng)的電阻大,與常規(guī)思維一致。此處是用電壓來表征電阻,但待測電阻是與電壓表并聯(lián)的,若電阻越小,并聯(lián)的電阻越小,電壓越小,所以其刻度線是與電壓刻度線是一致的。
2.(遼寧模擬)某學(xué)習小組將一內(nèi)阻為1200Ω、量程為250μA的微安表改裝為量程為1.0mA的電流表,后又把該電流表改裝為一多擋位歐姆表。
(1)把該微安表改裝為量程為1.0mA的電流表需要 并聯(lián) (填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”)阻值R0= 400 Ω的電阻。
(2)取一電動勢為1.5V、內(nèi)阻較小的電源和調(diào)節(jié)范圍足夠大的滑動變阻器,與改裝所得的1.0mA電流表連接成如圖1所示歐姆表,其中a為 紅 (填“紅”或“黑”)表筆,改裝表盤后,正確使用該歐姆表測量某電阻的阻值,示數(shù)如圖2所示,圖2所測的電阻為 600 Ω。
(3)利用兩定值電阻R1、R2(R1<R2),將該歐姆表改裝成如圖3所示含有“×1”“×10”“×100”三個擋位的歐姆表,其中“1”為 ×1 擋。
【分析】(1)微安表改裝成電流表需要并聯(lián)一個分流電阻,根據(jù)并聯(lián)分流的規(guī)律求解分流電阻的阻值;
(2)根據(jù)閉合電路歐姆定律求出中值電阻,從而確定倍率,再確定指針所指位置歐姆表的示數(shù);
(3)明確中值電阻即為歐姆表的內(nèi)阻值,根據(jù)閉合電路歐姆定律可進行判斷。
【解答】解:(1)把該微安表改裝為量程為1.0mA的電流表,需要并聯(lián)一個分流電阻,根據(jù)并聯(lián)電路電壓相等的特點,求出分流電阻R===400Ω;
(2)取一電動勢為1.5V、內(nèi)阻較小的電源和調(diào)節(jié)范圍足夠大的滑動變阻器,與改裝所得的1.0mA電流表連接成如圖1所示歐姆表,根據(jù)歐姆表的原理及表頭接線柱的規(guī)則(紅進黑出),那么與a端相連的紅表筆。
當表筆短接電流表滿偏1.0mA時,RΩ===1500Ω=R中,由圖2可以看出:歐姆表的中間刻度為15,則該擋位是“×100”的倍率。當指針指在6示數(shù)位置時,被測電阻Rx=6×100Ω=600Ω。
(3)不同倍率的歐姆表是通過在表頭上并聯(lián)一個電阻實現(xiàn)的,并聯(lián)的電阻越小,分流越大,中值電阻R中=(Ic為電路的最大電流)小,倍率越小,所以接1時的倍率為“×1”。
故答案為:(1)并聯(lián)、400;(2)紅、600;(3)×1
【點評】本題考查了電流表的改裝問題,把微安表改裝成大量程的電壓表需要串聯(lián)分壓電阻,應(yīng)用串聯(lián)電路特點與歐姆定律可以求出串聯(lián)電阻阻值,掌握基礎(chǔ)知識是解題的前提與關(guān)鍵,根據(jù)題意應(yīng)用基礎(chǔ)知識即可解題。
3.(南山區(qū)校級模擬)如圖甲是多用電表,圖乙是一個多量程多用電表的簡化電路圖如圖所示,電流、電壓和電阻的測量都各有兩個量程不同的擋位。電流表的大量程是10mA,小量程是3mA。電壓擋大量程是10V,小量程是4V,表盤如圖2所示。
(1)下列說法正確的是: AB ;
A.當選擇開關(guān)T旋到位置3時,是電阻擋,某同學(xué)測量時電阻時,由于粗心將紅黑表筆接反,對測量結(jié)果沒有影響。
B.當選擇開關(guān)T旋到位置6時,正確測量時A表筆電勢高于B表筆電勢
C.當選擇開關(guān)T旋到1時,對應(yīng)是電流擋3mA的量程
D.A表筆為黑表筆,B表筆為紅表筆
(2)在進行測量實驗時,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 ,使指針對準電流的“0”刻線。
②將K旋轉(zhuǎn)到電阻擋適當?shù)谋堵实奈恢谩?br>③將插入“+”“﹣”插孔的表筆短接,旋動部件 T ,使指針對準電阻的 0刻線 (選填“0刻線”或“∞刻線”)。
(3)已知表頭G的滿偏電流為500μA,內(nèi)阻為1000Ω,圖中選擇開關(guān)旋到4時,內(nèi)部電源電動勢為4.5V,歐姆調(diào)零后,紅黑表筆之間接入一個待測電阻,發(fā)現(xiàn)表頭G剛好半偏,則在AB之間接的電阻為 1500 Ω,選擇的倍率為 ×100 。(選填“×1”、“×10”、“×100”、“×1k”),該測量過程操作的順序和步驟都正確無誤,則R1= 60 Ω,R4= 2000 Ω,若選擇倍率不變,將AB間接入另一個未知電阻R,發(fā)現(xiàn)表盤指針偏轉(zhuǎn)了,則AB之間接入的電阻R= 3000 Ω。
【分析】(1)要熟悉多用表的原理和結(jié)構(gòu),及注意事項等判斷操作的正確與否;
(2)用歐姆表測電阻,應(yīng)選擇適當?shù)膿跷?,使指針指在中央刻度線附近,歐姆表換擋后要重新進行歐姆調(diào)零;
(3)根據(jù)電流表、電壓表、歐姆表的改裝原理進行相關(guān)計算。
【解答】解:(1)A、若紅黑表筆接反,歐姆調(diào)零和接入待測電阻均不受影響,只是流過表筆的電流方向發(fā)生變化,不影響測量電阻,故A正確;
B、S旋至6位置時,是電壓擋,紅接線柱的電勢高,紅接線柱與內(nèi)接電源的負極相連的,故A高于B的電勢,故B正確;
C、S旋至1時,是電流表的最大擋,為10mA,故C錯誤;
D、黑表筆與歐姆擋的內(nèi)接電源的正極相連,所以A是紅表筆,B是黑表筆,故D錯誤。
故選:AB
(2)使用多用電表之前要進行調(diào)試:①旋動機械調(diào)零旋鈕S,使打針指在電流的零刻度線。③測電阻時還要歐姆調(diào)零,即短接表筆,旋動歐姆調(diào)零旋鈕T,使指針指在歐姆擋的0刻線;
(3)由題意知,接4時用的是歐姆擋,則中值電阻R中==1500Ω,而表盤正中指示為15,所以此擋的倍率為×100。
由于接2時電流表的量程為I2=3mA,接1時電流表的量程為I1=10mA,根據(jù)電流表的改裝原理有:R1+R2=,R1=,聯(lián)立可得:R1=60Ω,R2=140Ω。
由于接6時電壓表的量程為U6=10V,接5時電壓表的量程為U5=4V,根據(jù)電壓表的改裝原理有:R3+R4=,R3=,聯(lián)立可得:R4=2000Ω。
選擇倍率不變,將AB間接入另一個未知電阻R,發(fā)現(xiàn)表盤指針偏轉(zhuǎn)了,則有:R+R中=,解得:R=3000Ω。
故答案為:(1)AB (2)S T“0刻度線”(3)1500、×100、60、2000、3000
【點評】本題考查了多用電表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及歐姆表擋位的選擇與歐姆表讀數(shù)、歐姆表使用注意事項等;用歐姆表測電阻,應(yīng)選擇適當?shù)膿跷?,使指針指在中央刻度線附近,歐姆表換擋后要重新進行歐姆調(diào)零,歐姆表指針示數(shù)與擋位的乘積是歐姆表示數(shù)。
4.(保定二模)某實驗小組設(shè)計制作了一個多用電表,電路結(jié)構(gòu)如圖甲所示。把B、C接入電路時可測量電路的電流,S接a時電流表量程為10mA,S接b時電流表量程為1mA。把紅、黑表筆與A、B連接后,多用電表可測量電阻(具有“×10”和“×100”的兩種倍率)。
表內(nèi)的電路元件及其規(guī)格:
電源的電動勢E=1.5V,內(nèi)阻不計
微安表:滿偏電流100μA,內(nèi)阻Rg=100Ω
Rg、R1、R2為定值電阻R為滑動變阻器
單刀雙擲開關(guān)S
(1)R1= 1.11 Ω,R2= 10.0 Ω。(保留三位有效數(shù)字)
(2)S接a端,將紅黑表筆與A、B連接后短接,調(diào)節(jié)滑動變阻器使電流表指針滿偏,此時歐姆表測電阻的倍率是 ×10 (填寫“×10”或“×100”)。
(3)在某次電阻測量的操作中,S接b端,操作都規(guī)范正確。最終微安表表盤刻度和指針如圖乙所示,此時待測電阻阻值是 3.50×103 Ω。(保留三位有效數(shù)字)
【分析】(1)根據(jù)電流表的量程和表頭的參數(shù)求分流電阻的阻值;
(2)根據(jù)歐姆表的中阻電阻比較倍率的大?。?br>(3)由表頭讀出電流的值,結(jié)合歐姆表的操作和歐姆定律求待測電阻的值。
【解答】解:(1)微安表接a時,量程為I1=10mA,則分流電阻滿足關(guān)系:Ig(Rg+R2)=(I1﹣Ig)R1,
接b時,量程為I2=1mA,則有:IgRg=(I2﹣Ig)(R1+R2),
聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得:R1=1.11Ω,R2=10.0Ω;
(2)紅黑表筆短接時,表頭滿偏,則有R中=,因I1>I2,則S接a端時,R中較小,所以倍率為較小的倍率,即×10倍率;
(3)接b時,當表筆短接歐姆調(diào)零時有:R中=,當接入待測電阻Rx后,有R中+Rx=,而此時(根據(jù)接b的量程和最小分度)從表盤的可以看出:I=30×=0.3mA,聯(lián)立解得:Rx=3.5×103Ω。
故答案為:(1)1.11;10.0;(2)×10;(3)3.50×103
【點評】本題考查了用多用電表測電阻的實驗,首先根據(jù)相應(yīng)的物理規(guī)律寫出公式,根據(jù)改裝原理列式求解。
5.(武漢模擬)某同學(xué)用下列器材測量一待測電阻Rx的阻值:多用電表,電流表A(量程100mA,內(nèi)阻2.5Ω),電壓表V(量程3V,內(nèi)阻3kΩ),定值電阻R1=5kΩ,滑動變阻器R0(0~10Ω),9V直流電源,開關(guān)S與導(dǎo)線若干。
(1)用圖甲所示多用電表測量Rx的阻值:該同學(xué)選用歐姆擋“×1”擋位,歐姆調(diào)零后進行測量,指針偏轉(zhuǎn)如圖甲中線段“a”所示。他應(yīng)該把擋位換到 ×10 (選填“×1”、“×10”、“×100”、“×1k”)擋,再次歐姆調(diào)零后進行測量,若指針偏轉(zhuǎn)如圖甲中線段“b”所示,則電阻Rx的阻值為 100Ω ;
(2)用圖乙所示電路進一步測量Rx的阻值:圖乙中虛線框內(nèi)改裝電壓表的量程是 8V ;請根據(jù)圖乙在圖丙中將實物連線圖補充完整。
【分析】(1)用歐姆表測電阻要選擇合適的擋位,使指針指在中央刻度線附近;歐姆表指針示數(shù)與擋位的乘積是歐姆表讀數(shù)。
(2)根據(jù)串聯(lián)電路特點求出改裝后電壓表量程;根據(jù)圖示電路圖連接實物電路圖。
【解答】解:(1)指針偏轉(zhuǎn)如圖甲中線段“a”所示,指針偏角太小,說明所選擋位小,應(yīng)換大擋位,故應(yīng)把擋位換到×10擋;
由圖甲中線段“b”所示可知,待測電阻的阻值為10×10Ω=100Ω。
(2)電壓表與定值電阻R1串聯(lián),電壓表V量程3V,內(nèi)阻3kΩ,定值電阻R1=5kΩ,串聯(lián)電阻兩端電壓與阻值成正比,當電壓表滿偏時R1兩端的電壓是5V,則改裝后電壓表量程是8V;根據(jù)圖乙所示電路圖連接實物電路圖,實物電路圖如圖所示;
故答案為:(1)×10;100Ω;(2)8V;實物電路圖如圖所示。
【點評】要掌握常用器材的使用方法與讀數(shù)方法;用歐姆表測電阻要選擇合適的擋位,使指針指在中央刻度線附近;歐姆表指針示數(shù)與擋位的乘積是歐姆表讀數(shù)。
6.(朝陽區(qū)二模)(1)某同學(xué)用多用電表測量某些電學(xué)量。經(jīng)過正確操作,兩次測量時的指針位置均指在如圖1所示的位置。一次測量直流電壓,所選量程為50V,則讀數(shù)應(yīng)為 24.0 V;一次測量電阻,記錄的讀數(shù)為1600Ω,則所選倍率為 ×100 (選填“×1”“×10”“×100”或“×1k”)。
(2)在上一問用多用電表測量完電阻后,需要繼續(xù)測量一個阻值約為13Ω的電阻。在用紅、黑表筆接觸這個電阻兩端之前,以下有些操作步驟是必需的,請選擇正確的操作并按正確順序?qū)懗鲂蛱?②①④ 。
①將紅表筆和黑表筆接觸
②把選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到“×1”位置
③把選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到“×10”位置
④調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕使指針指向歐姆零點
(3)常用的多用電表是由小量程的電流表(表頭)改裝而成的。有一塊滿偏電流為50μA、內(nèi)阻為800Ω的小量程電流表,現(xiàn)要將它改裝成0~1mA、0~10mA兩個量程的電流擋,某同學(xué)設(shè)計了如圖2、圖3所示的兩個電路。在圖2所示的電路中R1 < R2(選填“>”或“<”);從保護表頭的角度,請你分析說明圖2、圖3哪種設(shè)計更合理: 圖3 。
【分析】多用電表的讀數(shù)問題,注意找好擋位,量程,按照讀數(shù)原則去讀即可。當選擇的歐姆表倍率不合適時注意選擋后先重新歐姆調(diào)零,再去讀數(shù)。電壓一定,電流大的電阻小。
【解答】解:(1)所選量程是50V,精確度是1V,所以讀數(shù)是24.0V,
測電阻時,指針示數(shù)是16Ω,但是實際讀數(shù)是1600Ω,說明所選倍率是×100。
(2)現(xiàn)在的歐姆表倍率太大,換成“×1”倍率時,恰好13Ω在中值電阻附近,所以先將開關(guān)轉(zhuǎn)到“×1”位置,然后再將紅黑表筆對接,進行歐姆調(diào)零。步驟為②①④。
(3)總電壓不變,電流大的那一路電阻小,由歐姆定律知R1<R2,圖3更合理,因為圖2電路在通電狀態(tài)中,更換量程會造成兩分流電阻都未并聯(lián)在表頭兩端,以致通過表頭的電流超過其滿偏電流而損壞。
故答案為:(1)24.0×100
(2)②①④
(3)<,圖3更合理,因為圖2電路在通電狀態(tài)中,更換量程會造成兩分流電阻都未并聯(lián)在表頭兩端,以致通過表頭的電流超過其滿偏電流而損壞。
【點評】本題考查多用電表的讀數(shù),使用等知識點,需要掌握讀數(shù)原則,歐姆調(diào)零的重要步驟等知識點。
7.(南崗區(qū)校級三模)如圖所示,圖1為多用電表中歐姆表的電路圖,已知靈敏電流計表頭內(nèi)阻Rg=900Ω,滿偏電流Ig=100μA,電源電動勢E=1.5V,內(nèi)阻r=1Ω。定值電阻R1=10Ω,R2=90Ω。圖2為多用電表的表盤,請回答下列問題:
(1)電源的 右 端為正極(填“左”或“右”);
(2)當電鍵撥至1時,歐姆表的倍率是 ×100 (填“×10”或“×100”)。
(3)某同學(xué)把電鍵撥至2后,進行歐姆調(diào)零,當調(diào)零完畢時,滑動變阻器接入電路的電阻應(yīng)為 139.1 Ω。接著測量某一電阻,電表指針指示位置如圖2所示,則該電阻阻值為 140 Ω。
【分析】(1)歐姆表內(nèi)置電源正極與黑表筆相連,負極與紅表筆相連,根據(jù)圖1所示電路圖答題。
(2)根據(jù)圖示電路圖應(yīng)用閉合電路的歐姆定律求出歐姆表內(nèi)阻,然后確定歐姆表的倍率。
(3)應(yīng)用閉合電路的歐姆定律求出歐姆表內(nèi)阻,然后求出滑動變阻器接入電路的阻值;歐姆表指針示數(shù)與擋位的乘積是歐姆表示數(shù)。
【解答】解:(1)電流表電流要從正接線柱(紅表筆)流入,從負接線柱(黑表筆)流出,由圖1所示電路圖可知,電源右端與黑表筆相連,因此電源右端是正極。
(2)電鍵撥到1時,電流表量程I1=Ig+=100×10﹣6A+A=0.001A,
歐姆表內(nèi)阻R內(nèi)1=Ω=1500Ω,由圖2所示表盤可知,中央刻度線是15,則歐姆表的倍率為×100。
(3)電鍵撥到2時,電流表量程I2=Ig+=100×10﹣6A+A=0.01A
歐姆調(diào)零時,歐姆表內(nèi)阻:R內(nèi)2=r++R=
代入數(shù)據(jù)解得:R內(nèi)2=150Ω,R=139.1Ω
電鍵撥到2時歐姆表的倍率是×10,由圖2所示表盤可知,所測電阻阻值為14×10Ω=140Ω。
故答案為:(1)右;(2)×100;(3)139.1;140。
【點評】知道電表的改裝原理是解題的前提與關(guān)鍵,分析清楚圖示電路結(jié)構(gòu),應(yīng)用串并聯(lián)電路特點與閉合電路的歐姆定律即可解題。
8.(遂寧模擬)某同學(xué)手邊沒有電流表,有一個電壓表(Um=5V,RV=5×103Ω),還有一個電池(E=8V、r=10Ω)、總電阻足夠大的滑動變阻器R0。他利用以上器材制成一個可以直接測量電阻的歐姆表,如圖甲所示。圖乙是電壓表的刻度盤。
(1)圖甲中,電路連接正確的是 A 。
A.a(chǎn)為“+”,b為“﹣”,c為紅表筆,d黑表筆
B.a(chǎn)為“+”,b為“﹣”,c為黑表筆,d紅表筆
C.a(chǎn)為“﹣”,b為“+”,c為黑表筆,d紅表筆
D.a(chǎn)為“﹣”,b為“+”,c為紅表筆,d黑表筆
(2)測量外電阻的阻值之前,仍需調(diào)零。按正確的操作,調(diào)零時,R0接入電路的阻值是 2990 Ω。
(3)現(xiàn)對電壓表刻度重新賦值,則4V處應(yīng)標注 2000 Ω。
(4)該同學(xué)發(fā)現(xiàn)改裝后的歐姆表如果去測量幾十歐的電阻很不精確,此時需要對該歐姆表進行改進。可行的改進措施 C 。
A.電源換成電動勢E=10V的電池
B.電源換成電動勢E=6V的電池
C.用一個50Ω的電阻與電壓表并聯(lián)
D.用一個50Ω的電阻與電壓表串聯(lián)
【分析】(1)根據(jù)電路的電流方向及歐姆表“紅進黑出”即可判斷。
(2)調(diào)零時兩表筆接觸,指針指在最大刻度值處,此時根據(jù)閉合電路的歐姆定律即可求解。
(3)本問與第(2)問解法相同,區(qū)別只在于電壓表顯示的電壓不同。
(4)改進措施有兩種,一是并聯(lián)一個小電阻,二是提高電源的電動勢。
【解答】解:(1)CD、根據(jù)電流方向判斷,a為“+”,b為“﹣”,故CD錯誤;
AB、電流從紅表筆c流入,從黑表筆d流出,故A正確,B錯誤。
(2)調(diào)零時,通過電壓表的電流I===1×10﹣3A
則R0+r===3000Ω,可得R0=2990Ω
(3)當UV=4V時,I===0.8×10﹣3A
R0+r+Rx===5000Ω,解得Rx=2000Ω
(4)改裝后的歐姆表的內(nèi)阻為R內(nèi)=RV+R0+r=(5000+2990+10)Ω=8000Ω,如果去測量幾十歐的電阻,電路的電流變化非常小,表頭變化也不明顯。
CD、可用一個小電阻(50Ω)和該歐姆表并聯(lián),此時的表頭總電阻小于50歐,測量小電阻時變化較明顯,故C正確,D錯誤;
AB、改變電源電動勢E變?yōu)?V或者10V,歐姆表的內(nèi)阻仍然很大,只有用一個50Ω的電阻與電壓表并聯(lián)才可以增大回路總電流,減小內(nèi)阻,故AB錯誤。
故答案為:(1)A;(2)2990;(3)2000;(4)C。
【點評】本題考查了歐姆表原理、求歐姆表的外接電阻、改進電路等問題,分析清楚題意、根據(jù)電路圖應(yīng)用歐姆定律列式即可解題。
9.(北侖區(qū)校級期中)在“練習使用多用電表”的實驗中:
(1)測量電阻時,將選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到歐姆擋倍率“×100”的位置;將紅黑表筆短接,旋轉(zhuǎn)歐姆調(diào)零旋鈕,使指針對準電阻刻度的 0刻線 (填“0刻線”或“∞刻線”);
(2)將兩表筆與待測電阻相接,發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度很小.為了得到比較準確的測量結(jié)果,請從下列選項中挑出合理的步驟 AD 。
A.將選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到歐姆擋倍率“×1k”的位置
B.將選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到歐姆擋倍率“×10”的位置
C.換擋后直接測量讀數(shù)
D.換擋后先進行歐姆調(diào)零再測量讀數(shù)
(3)若選用“×1”倍率時電表的讀數(shù)如圖甲所示,則所測電阻的電阻值為 16000 Ω。
(4)表盤如圖甲所示的多用電表歐姆擋內(nèi)部電路圖如圖乙所示,其中有靈敏電流表(量程未知,內(nèi)阻未知)、電池組(電動勢3.0V,內(nèi)阻r=0.5Ω)和滑動變阻器R0(總阻值未知),有同學(xué)在實際使用過程中發(fā)現(xiàn)始終無法完成歐姆調(diào)零,于是他將錯就錯,把指針指向均勻刻度的“200/40/8”這個位置時的電流當作滿偏電流,并按照規(guī)范操作完成剩余步驟。課后實驗室老師檢測發(fā)現(xiàn),表內(nèi)的電池組電動勢下降了2%、內(nèi)阻很大,導(dǎo)致無法完成歐姆調(diào)零的步驟。若將錯就錯的同學(xué)選用“×1”倍率測量,其讀數(shù)也如圖甲所示,則該電阻真實值約為 10.0k Ω(計算結(jié)果保留一位小數(shù))。
【分析】(1﹣3)多用表使用要點:①電表使用前要使指針指在0刻線位置,通過調(diào)節(jié)調(diào)零旋鈕實現(xiàn);②據(jù)測量要求進行選擋;③歐姆表測量前要進行歐姆調(diào)零;④歐姆表中值電阻附近刻度線最均勻,讀數(shù)誤差最小,故測量電阻時,要通過選擇恰當?shù)谋堵适怪羔樦冈谥兄惦娮韪浇?;每次換擋要重新調(diào)零;⑤歐姆表讀數(shù)=刻度盤讀數(shù)×倍率;
(4)根據(jù)歐姆表的操作順序,由調(diào)零時指針位置和測量時指針位置,根據(jù)歐姆定律求解歐姆表的中值電阻,最后根據(jù)閉合電路歐姆定律列式求解待測電阻的值。
【解答】解:(1)測電阻時均要將多用表調(diào)至歐姆擋或重新歐姆調(diào)零,要旋轉(zhuǎn)歐姆調(diào)零旋鈕,使指針對準電阻的0刻線.
(2)偏角過小,說明電阻阻值大,要選大量程,并要重新歐姆調(diào)零,然后測量則其順序為AD;
(3)歐姆表的讀數(shù):16×1K=16kΩ=16000Ω;
(4)歐姆表的中值電阻等于內(nèi)電阻,用這個舊電池調(diào)零時,RΩ=,如圖甲位置時,RΩ+Rx= 聯(lián)立解得:Rx=10.0kΩ。
故答案為:(1)0刻線;(2)AD;(3)16、16.0;(4)10.0k
【點評】本題考查了歐姆表的使用方法和注意事項,關(guān)鍵是根據(jù)閉合電路歐姆定律列式求解,難點在于當電源發(fā)生變化時,由調(diào)零和測量時指針的位置列式求解未知電阻值。
10.(蚌埠三模)簡易多用電表的電路如圖(a)所示。圖中表頭G的滿偏電流為250μA,內(nèi)阻為480Ω;E是電池,R1、R2、R3、R4和R5均為定值電阻,R6是可變電阻。虛線方框內(nèi)為選擇開關(guān),A端和B端分別與兩表筆相連。該多用電表有5個擋位:直流電壓1V擋和5V擋,直流電流1mA擋和2.5mA擋,歐姆×100Ω擋。
(1)根據(jù)題設(shè)條件,可得R1+R2= 160 Ω;
(2)將選擇開關(guān)與“3”相連,電表指針位置如圖(b)所示,測得電阻Rx= 1100 Ω;
(3)為了更準確的測量電阻Rx,實驗室提供下列器材:
待測電阻Rx;
電源E,電動勢約為6.0V,內(nèi)阻可忽略不計;
電壓表V1,量程為0~0.5V,內(nèi)阻r1=1000Ω;
電壓表V2,量程為0~6V,內(nèi)阻r2約為10kΩ;
電流表A,量程為0~0.6A,內(nèi)阻r3約為1Ω;
定值電阻R0,R0=60Ω;
滑動變阻器R,最大阻值為150Ω;
單刀單擲開關(guān)S一個,導(dǎo)線若干。
①測量要求:兩只電表的示數(shù)都不小于其量程的,并能測量多組數(shù)據(jù),則應(yīng)選用圖(c)中的 D (填字母序號)。
②若選擇正確的電路進行實驗,電表A、V1、V2的示數(shù)分別用I、U1、U2表示,則待測電阻Rx的表達式為Rx= (用字母表示)。
【分析】(1)根據(jù)電流表的改裝原理結(jié)合串、并聯(lián)電路規(guī)律進行解答;
(2)根據(jù)歐姆表的讀數(shù)方法進行讀數(shù);
(3)①求出通過Rx的最大電流分析能否用電流表測電流;為了能夠測量多組數(shù)據(jù),滑動變阻器采用分壓器的接法;
②根據(jù)電路連接情況結(jié)合串并聯(lián)電路的特點、歐姆定律進行求解。
【解答】解:(1)直流電流擋分為1mA和2.5mA,由圖可知,當接2時應(yīng)為1擋A;
根據(jù)串并聯(lián)電路規(guī)律可知:R1+R2==Ω=160Ω;
(2)歐姆擋選擇的是×100Ω擋,根據(jù)指針的位置可知Rx=11×100Ω=1100Ω;
(3)①電動勢約為6.0V,待測電阻Rx約為1100Ω,則通過Rx的最大電流約為:Im==A=0.0055A,電流表A的量程為0~0.6A,太大,不能用電流表測電流,可采用電壓表與定值電阻測電流;為了能夠測量多組數(shù)據(jù),滑動變阻器采用分壓器的接法,故D正確、ABC錯誤;
故選:D。
②根據(jù)電路連接情況可知,待測電阻兩端電壓為:Ux=U2﹣U1,通過Rx的電流為:Ix=,
則待測電阻Rx的表達式為Rx=,解得:Rx=。
故答案為:(1)160;(2)1100;(3)①D;②。
【點評】對于實驗題,要弄清楚實驗?zāi)康?、實驗原理以及?shù)據(jù)處理、誤差分析等問題,一般的實驗設(shè)計、實驗方法都是根據(jù)教材上給出的實驗方法進行拓展,延伸,所以一定要熟練掌握教材中的重要實驗。
11.(梅河口市校級月考)在“練習使用多用電表”的實驗中,某同學(xué)想用多用電表歐姆擋來測量一毫安表的內(nèi)阻。
(1)測量時,多用電表的 紅表筆 (填“紅表筆”或“黑表筆”)與毫安表的負接線柱相連。
(2)當選擇開關(guān)旋至“×100Ω”擋按正確的操作步驟測量時,發(fā)現(xiàn)表盤指針偏角太大,為了得到更準確的數(shù)據(jù),該同學(xué)應(yīng)該旋轉(zhuǎn)選擇開關(guān)至 ×10 (填“×10”或“×1kΩ”)擋;選擇合適擋位重新歐姆調(diào)零后,該同學(xué)按正確的操作步驟把紅、黑表筆直接接在毫安表的兩個接線柱上進行測量時,毫安表的示數(shù)為5.0mA,多用電表表盤指針恰好指在刻度盤的正中間,如圖中實線所示,則該毫安表的內(nèi)阻為 150 Ω。
(3)該同學(xué)沒有換擋位,用該多用電表又正確連接了另一個刻度模糊的毫安表,多用電表的表盤指針位置如圖中虛線所示,則此時流過該毫安表的電流為 3.3 mA(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。
【分析】(1)歐姆表內(nèi)置電源正極與黑表筆相連,負極與紅表筆相連,電流應(yīng)從電流的正接線柱流入;
(2)歐姆表盤指針偏轉(zhuǎn)角度越大,電流越大,電阻越小要換小倍率的擋位;多用電表表盤指針恰好指在刻度盤的正中間,說明毫安表的內(nèi)阻等于歐姆表的總內(nèi)阻;
(3)結(jié)合閉合電路歐姆定律求解此時流過該毫安表的電流。
【解答】解:(1)歐姆表內(nèi)置電源正極與黑表筆相連,負極與紅表筆相連,電流應(yīng)從電流的正接線柱流入,
因此,多用電表的紅表筆應(yīng)與毫安表的負接線柱相連;
(2)“×100Ω”擋表盤指針偏角太大,說明在此倍率下的最值較小,為了指針的偏轉(zhuǎn)在中央附近減小誤差,需要將倍率調(diào)小,故選:×10擋
多用電表表盤指針恰好指在刻度盤的正中間,說明毫安表的內(nèi)阻等于歐姆表的總內(nèi)阻,則:
E=Ig×Rg
E=×(RA+Rg)
聯(lián)立解得:RA=Rg=15×10Ω=150Ω
(3)根據(jù)指針指示位置可讀出新毫安表的電阻為:Rg′=30×10Ω=300Ω
由比荷電路的歐姆定律有:
E=I2×(Rg+Rg′)
由以上分析可知,當毫安表的示數(shù)為5.0mA時,E=×(RA+Rg)=5×10﹣3A×(150Ω+150Ω)
聯(lián)立解得:I2=mA≈3.3mA
故答案為:(1)紅表筆;(2)×10;150Ω;(3)3.3
【點評】本題考查了歐姆表的使用,歐姆表的工作原理是閉合電路的歐姆定律,要掌握歐姆表的使用方法與注意事項,根據(jù)題意應(yīng)用閉合電路歐姆定律即可解題。
12.(順慶區(qū)校級月考)在物理課外活動中,某位同學(xué)制作了一個簡單的多用電表,圖甲為電表的電路原理圖。已知選用的電流表內(nèi)阻Rg=10Ω,滿偏電流Ig=10mA,定值電阻R2=240Ω。該多用電表表盤如圖乙所示,下排刻度均勻,C為上排刻度線的中間刻度,為考察大家對多用電表的理解,上排刻度線對應(yīng)數(shù)值沒有標出。
(1)當選擇開關(guān)接3時,電表為 電壓表 (選填“歐姆表”“電壓表”或“電流表”),量程為 2.5V 。
(2)為了測該多用電表歐姆擋的內(nèi)電阻和表內(nèi)電源的電動勢,該同學(xué)在實驗室找到了一個電阻箱,設(shè)計了如下實驗:
①將選擇開關(guān)接2,紅黑表筆短接,調(diào)節(jié)R1的阻值使電表指針滿偏;
②將多用電表紅黑表筆與電阻箱相連,調(diào)節(jié)電阻箱使多用電表指針指在C處,此時電阻箱如圖丙所示;
③計算得到多用電表內(nèi)電池的電動勢為 1.5 V。
(3)調(diào)零后將電表紅黑表筆與某一待測電阻相連,指針指在圖乙所示位置,則待測電阻阻值為 100 Ω.
【分析】(1)表頭與分壓電阻串聯(lián)可以改裝為電壓表,應(yīng)用串聯(lián)電路特點與歐姆定律可以求出其量程。
(2)電阻箱各指針示數(shù)與所對應(yīng)倍率的乘積之和是電阻箱示數(shù);由閉合電路歐姆定律可以求出電源電動勢。
(3)由圖乙所示讀出電流表讀數(shù),應(yīng)用閉合電路歐姆定律求出待測電阻阻值。
【解答】解:(1)由圖甲所示電路圖可知,當選擇開關(guān)接3時,表頭與分壓電阻串聯(lián),此時電表為電壓表;電壓表量程:U=Ig(Rg+R2)=0.010×(10+240)V=2.5V;
(2)②由圖丙所示電阻箱可知,電阻箱示數(shù)為:0×1000Ω+1×100Ω+5×10Ω+0×1Ω=150Ω,此時指針指在中央,歐姆表內(nèi)阻等于電阻箱阻值為150Ω;
③C 為上排刻度線的中間刻度,指針指在C處時,電流表示數(shù)為:5mA=0.005A,C處電阻為中值電阻,則歐姆表內(nèi)阻:R內(nèi)=R中=150Ω,電源電動勢:E=I(R內(nèi)+R中)=0.005×(150+150)V=1.5V;
(3)由圖乙所示表盤可知,此時電流:I=6mA=0.006A,由閉合電路歐姆定律得:I=,即:0.006A=A,解得:RX=100Ω;
故答案為:(1)電壓表;2.5V;(2)1.5;(3)100
【點評】本題考查了電壓表與歐姆表的改裝,分析清楚電路結(jié)構(gòu)、應(yīng)用串聯(lián)電路特點與歐姆定律可以求出電壓表量程;歐姆表的工作原理是閉合電路的歐姆定律,理解歐姆表的工作原理是解題的前提與關(guān)鍵。
13.(湖南模擬)多用表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,例如在歐姆表不同倍率擋之間切換時,實際上相應(yīng)地改變了內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)。如圖甲為某同學(xué)設(shè)計的歐姆表內(nèi)部電路的簡化圖,該歐姆表有“×10”、“×100”兩個倍率擋可供使用。圖乙為對應(yīng)的表盤,歐姆表刻度盤的中值刻度為“15”。甲圖中電源的電動勢為E=6V,內(nèi)阻約為1.0Ω,在擋位切換時電源的電動勢和內(nèi)阻不變;靈敏電流計的滿偏電流為2mA,內(nèi)阻為180Ω;滑動變阻器R的最大值為500Ω;R1、R2、R3為定值電阻,其中R3=1200Ω,不計導(dǎo)線和開關(guān)的電阻。請回答下列問題:
(1)在規(guī)范操作的情況下,甲圖中多用電表的a插孔插入的是 紅 (選填“黑”或“紅”)表筆;
(2)通過分析選擇開關(guān)S合向“1”與合向“2”電路結(jié)構(gòu)的不同,可以判斷若把選擇開關(guān)S合向“1”,歐姆表對應(yīng)的倍率擋為 ×10 (選填“×10”或“×100”);若把選擇開關(guān)S合向“2”,則在正確進行歐姆調(diào)零操作后歐姆表對應(yīng)的內(nèi)阻為 1500 Ω;
(3)若把選擇開關(guān)S合向“1”,兩表筆短接,調(diào)節(jié)滑動變阻器的阻值,當流經(jīng)電源的電流為 40 mA時,剛好實現(xiàn)歐姆調(diào)零。結(jié)合題中所給條件可以算出:R1= 18 Ω、R2= 162 Ω。
【分析】(1)根據(jù)歐姆表的內(nèi)接電源和表頭的接線規(guī)則判斷a插孔的性質(zhì);
(2)根據(jù)歐姆表的原理及表盤刻度規(guī)律確定倍率和中值電阻;
(3)歐姆表的中值電阻、閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路的關(guān)系求總電流和分流電阻的阻值。
【解答】解:(1)在規(guī)范操作的情況下,電流從紅色表筆流進從黑色表筆流出,而內(nèi)置電源已經(jīng)確定了電流的流向,故a接線柱相接的是“紅”表筆。
(2)由歐姆表的原理可知:中值×倍率=內(nèi)阻=
由于電源電動勢E為定值,由上述公式可知:倍率越大,歐姆表的內(nèi)阻越大,對應(yīng)的等效電流表的滿偏電流就越小。而當旋鈕開關(guān)“S”合向“1”時,等效電流表的量程要大些,所以此時歐姆表對應(yīng)選的倍率為小倍率,故填“×10”;
歐姆表所討論的內(nèi)阻都是在歐姆調(diào)零情況下的內(nèi)阻,與電源內(nèi)阻、滑動變阻器的阻值無關(guān),由“內(nèi)阻=中值×倍率”可知R內(nèi)=15×100Ω=1500Ω;
(3)當旋鈕開關(guān)“S”合向“1”時,由上面的公式可知:Im1==0.04A=40mA
結(jié)合串并聯(lián)的基本規(guī)律可得:38R1=2(180+R2)
當旋鈕開關(guān)“S”合向“2”時,由上面的公式可知:Im2=
結(jié)合串并聯(lián)的基本規(guī)律可得:R1+R2=180Ω
聯(lián)立上述2式可得:R1=18Ω、R2=162Ω。
故答案為:(1)紅;(2)×10、1500;(3)40、18、162
【點評】本題關(guān)鍵要明確電阻的測量方法、原理、內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)等內(nèi)容,重點是掌握此類問題的解決方法是閉合電路歐姆定律和串并聯(lián)電路的電流電壓關(guān)系,關(guān)鍵點中值電阻跟倍率相關(guān)聯(lián)的物理量。
14.(江蘇模擬)某學(xué)習小組在練習使用多用電表的同時,對多用電表進行了探究(以下問題中均使用同一多用電表)。請回答下列問題:
(1)該學(xué)習小組先使用多用電表測量直流電壓,若選擇開關(guān)處在直流電壓10V擋,指針的位置如圖甲所示,則測量結(jié)果為 5.4 V。
(2)將多用電表擋位調(diào)到電阻“×1k”擋,進行歐姆調(diào)零后將紅黑表筆分別接在沒有接入電路的滑動變阻器(最大阻值為100Ω,如圖乙所示)A、B兩個接線柱上,則發(fā)現(xiàn)歐姆表指針的偏轉(zhuǎn)情況是 較大 (選填“較小”或“較大”)。
(3)然后學(xué)習小組將多用電表選擇開關(guān)旋至某倍率歐姆擋并重新進行歐姆調(diào)零后測未知電阻值的電路如圖丙所示。通過查找資料,了解到表頭G的滿偏電流為10mA,并通過測量作出了電路中電流I與待測電阻阻值Rx關(guān)系圖象如圖丁所示,由此可確定電池的電動勢E= 1.5 V,該圖象的函數(shù)關(guān)系式為I= 。綜上可判定學(xué)習小組使用多用電表歐姆擋的倍率是下列四個選項中的 (填字母代號)。
A.×1 B.×10 C.×100 D.×1k
【分析】(1)根據(jù)電表所測量的量與量程確定其最小分度值,再進行讀數(shù)。
(2)用“×1k”擋來測量100Ω的電阻,根據(jù)指針指示值確定偏轉(zhuǎn)角度的大小。
(3)根據(jù)閉合電路歐姆定律列式,聯(lián)立方程求出電源電動勢和內(nèi)阻,再寫出該圖象的函數(shù)關(guān)系式。根據(jù)多用電表歐姆擋的內(nèi)阻與表盤中間刻度值確定倍率。
【解答】解:(1)多用電表選擇直流電壓10V擋,其最小分度為0.2V,測量結(jié)果為5.4V。
(2)用“×1k”擋來測量100Ω的電阻,指針指在0.1Ω處,故指針的偏轉(zhuǎn)角較大。
(3)如圖丁所示,當表頭滿偏時有
Ig=
當表頭半偏時有
=
可知R內(nèi)=Rx=150Ω
由丁圖可知,Ig=10.0mA=0.01A,由Ig=可得E=1.5V。
該圖象的函數(shù)關(guān)系式為
I==
多用電表歐姆擋的內(nèi)阻為R內(nèi)=150Ω,而表盤中間刻度為15Ω,故倍率是×10,故B正確,ACD錯誤。
故選:B。
故答案為:(1)5.4;(2)較大;(3)1.5,,B。
【點評】對于歐姆表,要了解其結(jié)構(gòu)、掌握讀數(shù)的方法,關(guān)鍵要理解歐姆表的工作原理:閉合電路歐姆定律。
15.(馬鞍山二模)物理興趣小組利用圖(a)所示電路進行實驗。使用的器材有:多用電表,電壓表(量程0~5V),滑動變阻器,導(dǎo)線若干。
(1)對多用電表進行機械調(diào)零后,選擇開關(guān)撥到“×1k”擋,進行歐姆調(diào)零。圖(a)中多用電表的紅表筆應(yīng)和 1 (選填“1”或“2”)端相連。
(2)調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片,當其接入電路的阻值為零時,多用電表和電壓表的刻度盤上的指針位置分別如圖(b)、(c)所示,則電壓表讀數(shù)是 3.00 V,電壓表內(nèi)阻是 15 kΩ,可以求出多用電表“×1k”擋內(nèi)部電源電動勢為 6 V。
(3)用此多用電表測電阻,選擇“×1”擋測20Ω的電阻時流過表頭的電流為I1,選擇“×10”擋測100Ω的電阻時流過表頭的電流為I2,則I1 小于 I2(選填“大于”、“小于”或“等于”)。
【分析】(1)紅表筆與歐姆表內(nèi)置電源的負極相連,黑表筆與內(nèi)置電源正極相連;電流從紅表筆流入多用電表,從黑表筆流出多用電表;電流從電壓表正接線柱流入負接線柱流出。
(2)根據(jù)電壓表量程由圖示表盤確定其分度值,然后根據(jù)指針位置讀出其示數(shù);歐姆表指針示數(shù)與擋位的乘積是歐姆表示數(shù);根據(jù)閉合電路的歐姆定律求出電源電動勢。
(3)歐姆表指針示數(shù)與擋位的乘積是歐姆表示數(shù),根據(jù)歐姆表的原理及表頭偏轉(zhuǎn)特點比較電流大小關(guān)系。
【解答】解:(1)紅表筆與歐姆表內(nèi)置電源的負極相連,黑表筆與內(nèi)置電源正極相連;電流從紅表筆流入多用電表,從黑表筆流出多用電表;電流從電壓表正接線柱流入負接線柱流出,由圖(a)所示可知,多用電表的紅表筆應(yīng)和1端相連。
(2)電壓表量程是5V,由圖(c)所示電壓表表盤可知,其分度值為0.1V,示數(shù)為3.00V;
多用電表選擇開關(guān)置于“×1k”擋,由圖(b)所示表盤可知,電壓表內(nèi)阻RV=15×1kΩ=15kΩ;
由圖(b)所示可知,歐姆表內(nèi)阻R內(nèi)=15×1kΩ=15kΩ;
由閉合電路的歐姆定律可知,多用電表“×1k”擋內(nèi)部電源電動勢:E=U+IR內(nèi)=U+R內(nèi)=3.00V+×15×103V=6V;
(3)選擇“×1”擋測20Ω的電阻時,指針示數(shù)是20,流過表頭的電流為I1,選擇“×10”擋測100Ω的電阻時,指針示數(shù)是10,流過表頭的電流為I2,歐姆表零刻度線在最右側(cè),最大刻度線在最左側(cè),歐姆表指針示數(shù)越大,指針越靠近左側(cè),指針越靠近左側(cè),流過電表的電流越小,則I1小于I2。
故答案為:(1)1;(2)3.00;15;6;(3)小于。
【點評】知道多用電表的結(jié)構(gòu)、掌握多用電表的使用方法與讀數(shù)方法是解題的前提,要掌握常用器材的使用方法與讀數(shù)方法;根據(jù)題意應(yīng)用閉合電路的歐姆定律即可解題。
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