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高中物理2.7学生实验练习使用多用电表教案教科版选修3-1(新)

时间:2016-07-16

实验:练习使用多用电表

一、实验目的 1.了解多用电表的构造和原理,掌握多用电表的使用方法. 2.会使用多用电表测电压、电流及电阻. 3.会用多用电表探索黑箱中的电学元件. 二、实验器材 多用电表、直流电源、开关、导线若干,小灯泡、二极管,定值电阻(大、中、小)三个 三、实验原理 1.欧姆表的原理 (1)功能:用来直接测量电阻值大小的电表 (2)改装原理:欧姆表是根据闭合电路欧姆定律改装而成的,改装电路如图 2-7-1 所 示

图 2-7-1 ①当红、黑表笔直接接触时,被测电阻 Rx=0,调节 R 值使电流计的指针达到满偏,即

Ig=E/(Rg+R0+r),所以电流表满刻度处对应的外电阻为零.如图 2-7-2 甲.

1

图 2-7-2

②当红、 黑表笔不接触时, 电流表指针指零, 所以电流表零刻度处对应外电阻 R=“∞” 位置.如图 2-7-2 乙. ③当红、黑表笔间接入某一电阻 Rx 时,电流表中的电流 I=

E

Rg+R0+r+Rx

,因调零后 R0

+Rg+r 保持不变,所以 Rx 与 I 一一对应.若在电流表刻度盘上直接标出与 I 相对应的 Rx 值,就可以从刻度盘上直接读出 Rx 值了,如图 2-7-2 丙. 2.多用电表的原理 (1)实质:让电流表、电压表、欧姆表共同使用一个表头组装而成的. (2)功能 ①测电流:这时表头并联有分流电阻,并联不同的分流电阻就成为不同量程的电流表. ②测电压:这时表头串联有分压电阻,串联不同的分压电阻就成为不同量程的电压表. ③测电阻:这时表头串联了电池和调零电阻. (3)构造:如图 2-7-3 所示,表的上半部分是表头,表头的表盘上有电流、电压、电 阻等多种刻度,其中最下面一行是交流电压表的刻度,最上面一行是欧姆表的刻度,这两个 刻度是不均匀的,其余各种刻度都是均匀的;表的下半部分的中心是选择开关,周围标有测 量功能的区域及量程(或倍率).

2

图 2-7-3

3

一、实验步骤 1.观察多用电表的外形,认识选择开头的测量项目及量程. 2.检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的零位置.若不指零,则可用小螺丝刀 进行机械调零. 3.将红、黑表笔分别插入“+”“-”插孔. 4.如图 2-7-4 甲所示连好电路,将多用电表选择开关置于直流电压挡,测小灯泡两 端的电压. 5.如图 2-7-4 乙所示连好电路,将选择开关置于直流电流挡,测量通过小灯泡的电 流.

甲 图 2-7-4



6.利用多用电表的欧姆挡测三个定值电阻的阻值,比较测量值和真实值的误差. 7.研究二极管的单向导电性,利用多用电表的欧姆挡测二极管两个引线间的电阻,确 定正负极. 二、数据处理 1.测电阻时,电阻值等于表针的示数与倍率的乘积.指针示数的读数一般读两位有效 数字. 2.如果所读表盘的最小刻度为 1、0.1、0.001 等,读数时应读到最小刻度的下一位,
4

若表盘的最小刻度为 0.2、0.02、0.5、0.05 等,读数时只读到与最小刻度位数相同即可. 三、误差分析 1.电池用旧后,电动势会减小,内电阻会变大,致使电阻测量值偏大,要及时换电池. 2.欧姆表的表盘刻度不均匀,估读时易带来误差. 3.由于欧姆表刻度的非线性,表头指针偏转过大或过小都会使误差增大,因此要选用 恰当挡位,使指针指中值附近. 4.读数时的观测易形成偶然误差,要垂直表盘正对指针读数. 四、注意事项 1.使用多用电表前,应观察指针是否指向电流表的零刻度线,若有偏差,应用螺丝刀 调节多用电表中间的定位螺丝,使多用电表的指针指在电流表的零刻度. 2.测电阻时,待测电阻要跟别的元件和电源断开,不能用手接触表笔的金属杆. 3.合理选择欧姆挡的量程,使指针尽量指在表盘中央位置附近. 4.换用欧姆挡的另一量程时,一定要重新进行电阻调零,才能进行测量. 5.读数时,应将表针示数乘选择开关所指的倍率. 6.测量完毕时,要把表笔从测试孔中拔出,选择开关应置于交流电压最高挡或“OFF” 挡,若长期不用时,还应把电池取出.

实验步骤和数据处理

(2011·北京高考)用如图 2-7-5 所示的多用电表测量电阻,要用到 选择开关 K 和两个部件 S、T.请根据下列步骤完成电阻测量:

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图 2-7-5 ①旋动部件________,使指针对准电流的“0”刻线. ②将 K 旋转到电阻挡“×100”的位置. ③将插入“+”、“-”插孔的表笔短接,旋动部件 ______ ,使指针对准电阻的 ________(填“0”刻线或“∞”刻线). ④将两表笔分别与待测电阻相接, 发现指针偏转角度过小. 为了得到比较准确的测量结 果,请从下列选项中挑出合理的步骤,并按________的顺序进行操作,再完成读数测量. A.将 K 旋转到电阻挡“×1 k”的位置 B.将 K 旋转到电阻挡“×10”的位置 C.将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接 D.将两表笔短接,旋动合适部件,对电表进行校准 【解析】 使指针对准电流的“0”刻线,应旋动机械调零部件 S;使指针对准电阻的 “0”刻线,应旋动欧姆调零部件 T;测电阻时若指针偏转角度过小,则待测电阻的阻值很 大,依据欧姆表测电阻时指针应尽可能接近“中值”的原则知,应换大倍率的挡位,因此 A 合理.每换一次挡位应重新欧姆调零,所以合理的顺序应为 ADC. 【答案】 ①S ③T 0 刻线 ④ADC 误差分析和注意事项

一学生使用多用电表测电阻,他的主要实验步骤如下: A.把选择开关置于“×1”欧姆挡; B.把表笔插入插孔中,先把两表笔相接触,旋转调零旋钮,使指针指在电阻刻度的零 位置上; C.把两表笔分别与某一待测电阻的两端相连,发现这时指针偏转角度较小; D.换用“×100”挡,发现这时指针偏转适中,随即记下电阻值; E.把表笔从插孔中拔出后,就把多用电表放回桌上原处,实验完毕. 这个学生已经注意到在测量时待测电阻与其他元件和电源断开,不用手碰表笔的金属 杆.这个学生在实验中哪一个或哪些步骤违反了使用规定? 【解析】 在 D 步骤中,没有进行欧姆挡的调零就进行测量了,应该先调零再测电阻; 在实验结束时,即在步骤 E,应该将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡. 【答案】 D、E 两个步骤中存在错误

1.用多用电表欧姆挡测电阻时,下列说法中错误的是 ( ) A.测量前必须调零,而且每更换一次挡位都要重新调零 B.为了使测量值比较准确,应该用两手分别将两表笔与待测电阻两端紧紧捏在一起,
6

以使表笔与待测电阻接触良好 C.待测电阻若是连在电路中,应当把它先与其他元件断开后再测量 D.使用完毕应当拔出电笔,并把选择开关旋到“OFF”挡或交流电压最高挡 【解析】 根据使用多用电表欧姆挡测电阻时的注意事项可知, 选项 A、 C、 D 是正确的; B 选项两手分别将两表笔与待测电阻两端紧紧捏在一起,即两手分别接触两表笔的金属杆, 相当于人体电阻与待测电阻并联,测出的是并联后的电阻,所以测量值小于真实值,故正确 选项为 B. 【答案】 B 2.(2012·哈尔滨高二检测)如图 2-7-6 所示,为多用电表欧姆挡的内部电路,a、b 为表笔插孔.下列说法中正确的是( )

图 2-7-6 A.a 孔插红表笔 B.表盘刻度是均匀的 C.用×100 Ω 挡测量时,若指针指在“0”刻线附近,则应换用×1 kΩ 挡 D.测量“220 V 100 W”的灯泡的电阻,会发现测量的电阻比 484 Ω 小 【解析】 多用电表无论测什么,电流都是从红表笔流入,所以 A 正确;欧姆表刻度盘 是不均匀的,B 错误;用×100 Ω 挡测量时,若指针指在“0”刻线附近,说明待测电阻很 小,为使测量结果准确应选用小倍率挡位测量,C 错误;由于 484 Ω 是灯泡正常工作时的 电阻, 而用多用电表测量的是室温下灯泡的电阻, 根据灯泡的电阻随温度的升高而增大可知, D 正确. 【答案】 AD 3.(2012·四川东辰国际期末)一个用满偏电流为 3 mA 的电流表改装成的欧姆表,调零 后用它测量 1 000 Ω 的标准电阻时,指针恰好指在刻度盘的正中间.如用它测量一个未知 电阻时,指针指在 1 mA 处,则被测电阻的阻值为( A.1 000 Ω C.1 500 Ω ) B.5 000 Ω D.2 000 Ω
7

【解析】 设欧姆表的内阻为 R 内,由欧姆定律知: 3×10 A=
3 -3

E E -3 - ,1.5×10 A= ,所以 R 内=1 000 Ω ,E=3 V,又 1×10 R内 R内+1 000 Ω

A=

E ,所以 Rx=2 000 Ω . R内+Rx
【答案】 D 4. (2012·湖南浏阳高二检测)用多用电表欧姆挡(×100)测试三只晶体二极管, 其结果

依次如图 2-7-7 甲、乙、丙所示.由图可知,图________中的二极管是好的,该二极管的 正极是________端.



乙 图 2-7-7



【解析】 根据二极管加正向电压时,电阻值越小越好,但不能为零,否则二极管已被 击穿, 加反向电压时, 电阻值越大越好,但不能无穷大,否则二极管引线断开. 由题图可知, 图甲、丙二极管是坏的,图乙中二极管是好的,且左边图加的是反向电压,右边图加的是正 向电压,由于红表笔插入的是“+”测试孔,与内部电池负极相连,故二极管的正极是 a 端. 【答案】 乙 a 5. (2012·攀枝花检测)(1)如图 2-7-8 所示是多用电表的刻度盘, 当选用量程为 50 mA 的电流挡测量电流时,表针指于图示位置,则所测电流为________mA.

8

图 2-7-8 (2)若选用倍率为“×100”的电阻挡测电阻时, 表针也指示在图示同一位置, 则所测电 阻的阻值为______Ω . (3)如果要用此多用电表测量一个约 2.0×10 Ω 的电阻,为了使测量比较精确,应选 的欧姆挡是________(选填“×10”、“× 100”或“×1 k”).换挡结束后,实验操作上 首先要进行的步骤是________. 【解析】 (1)50 mA 量程应读中间刻度 30.8 mA(30.7~30.9 mA 都可以) (2)电阻挡应读最外层刻度且乘以倍率应为 15×100 Ω =1 500 Ω . (3)测量电阻时,中值附近较为精确应换用“×1 k”挡,换挡后首先是欧姆调零. 【答案】 (1)30.8 mA(30.7 mA~30.9 mA 均可) (2)1 500 Ω (3)×1 k 欧姆调零
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6.(2012·南京高二检测)某同学利用多用电表测量一个未知电阻的阻值,由于第一次 选择的欧姆挡不够合适, 又改换另一欧姆挡测量,两次测量时电表指针所指的位置如图 2-7-9 中的虚线所示, 下面列出这两次测量中的有关操作:

图 2-7-9 A.将两根表笔短接,并调零 B.将两根表笔分别跟被测电阻的两端接触,观察指针位置
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C.记下电阻值 D.将多用电表面板上旋钮旋到“×100”挡 E.将多用电表面板上旋钮旋到“×10”挡 F.将多用电表面板上旋钮旋到交流 500 V 挡 (1)根据上述有关操作将两次的合理实验步骤按顺序写出 (用上述操作项目前面的字母 表示,且可以重复使用)________. (2)该电阻的阻值是________. 【解析】 (1)根据题意,该同学先选用的×10 挡,后选用的×100 挡,故合理顺序为 EABCDABCF. (2)由多用电表测定该电阻的阻值是 R=18×100 Ω =1.8 kΩ . 【答案】 (1)EABCDABCF (2)1.8 kΩ

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