高中物理 第4章 闭合电路欧姆定律和逻辑电路 第2节 多用电表的原理与使用教学案 鲁科版选修3-1

第2节 多用电表的原理与使用1.多用电表测直流电流和电压的原理就是电阻的分流和分压原理。2多用电表欧姆挡测电阻的设计原理是闭合电路欧姆定律。3多用电表欧姆挡测电阻时，先将选择开关拨到适当倍率，将红黑表笔短接，调节调零旋钮，使欧姆表调零。测完后，将选择开关置于“OFF”或交流电压最高挡。一、多用电表的原理1构造多用电表的核心是一只直流灵敏电流计G，即“表头”。表头与电阻、拨动开关等组成不同的测量电路。2多用电表测直流电流、电压的原理(1)表头与电阻串联组成测直流电压的分压电路。(2)表头与电阻并联组成测直流电流的分流电路。3欧姆表测电阻的原理(1)原理：依据闭合电路欧姆定律制成，它是由电流表改装而成的。(2)内部构造：由表头、电源和可变电阻三部分组成。如图421所示，当红、黑表笔间接入被测电阻Rx时，通过表头的电流I，改变Rx，电流I随着改变，每个Rx值都对应一个电流值，在刻度盘上直接标出与I值对应的Rx值就可以从刻度盘上直接读出被测电阻的阻值。当RxrRgR时，指针指向刻度盘正中央，这时Rx的电阻被称为中值电阻。图421二、练习使用多用电表1认识多用电表图4222多用电表的使用(1)测量前，先调零，再将红、黑表笔分别插入正、负测试笔插孔。(2)测量时，应把选择开关旋到相应的测量项目和量程上，读数时，要读跟选择开关的挡位相应的刻度盘上的示数。(3)测电流、电压时，选择恰当的量程，使指针应偏转到满刻度的以上。(4)测电阻时，先估测电阻阻值，将选择开关拨到适当倍率，将红、黑两表笔短接，调节调零旋钮，使指针恰好停在“电阻挡”刻度线的零刻度处，然后将红、黑表笔搭在电阻两端，读取表盘指针所指电阻挡刻度线的示数，电阻值等于示数乘以倍率。(5)使用后，要把表笔从测试插孔中拔出，并把选择开关拨至“OFF”挡或交流电压最高挡。1自主思考判一判(1)欧姆表的红表笔接内部电源的正极。()(2)欧姆表的刻度是均匀的。()(3)欧姆表的零刻度在表盘的最右端。()(4)流过欧姆表的电流是内部电源提供的，流过电压表、电流表的电流是外电路的电源提供的。()(5)测电阻时，每次测电阻前都要进行欧姆调零。()(6)测电阻时，指针偏角很小，是指电阻很小。()2合作探究议一议(1)多用电表在不使用时指针停在什么位置？电阻挡的零刻度在什么位置，为什么？提示在不使用时，多用电表的指针停在左边。电阻挡的零刻度在右边，此时电流表满偏，表明两表笔之间的电阻为零。(2)多用电表的表盘有什么特点？具体有什么作用？提示从上到下，最上方标有“”的刻度指示的是电阻值，选择开关在电阻挡时，应读此刻度。中间的刻度是用于测量直流电流和直流电压的，且刻度是均匀分布的。最下方的刻度是用于测量交流电压的，且刻度是不均匀的。在实际使用时，要根据选择开关所在位置，找出相应的刻度进行读数。(3)多用电表的红、黑表笔与“”“”插孔应该怎样连接？在进行测量时，电流是如何通过多用电表的？提示多用电表的红表笔连接的是“”插孔，黑表笔连接的是“”插孔。测直流电流或电压时，电流从红表笔进入电表，从黑表笔流出电表。测电阻时，多用电表的黑表笔与内部电池的正极相连，红表笔与电池的负极相连。电路闭合时，正好符合电流从红表笔流入，从黑表笔流出。因此，测电流、电压、电阻时电流流过电表的方向是一样的。欧姆表测电阻的原理典例如图423所示是把量程为3 mA的电流表改装成欧姆表的结构示意图，其中电池电动势E1.5 V，改装后，原来电流表3 mA刻度处的刻度值定为零位置，则2 mA刻度处应标为_，1 mA刻度处应标为_。图423思路点拨解析因为R内500 ，I1，2 mA，所以Rx1250 。因为I2，1 mA，所以Rx21 000 。答案250 1 000 欧姆表的刻度线刻度标注方法标注位置“0 ”红黑表笔相接调节调零旋钮使指针满偏被测电阻Rx0满偏电流Ig处“”红黑表笔不接触表头指针不偏转被测电阻Rx电流为零处中值电阻RxrRRg刻度盘正中央“Rx”红黑表笔接RxIxRx与Ix一一对应与Rx对应电流Ix处1以下是欧姆表原理的电路示意图，正确的是()解析：选C欧姆表的红、黑表笔分别与内部电源的负、正极相连，A、B错误；闭合电路中的外电路，电流从电源的正极流向负极，对于电流表电流应从正接线柱进，从负接线柱出，C对，D错。2.如图424所示为多用电表欧姆挡的原理示意图，其中电流表的满偏电流为300 A，内阻Rg100 ，调零电阻最大值R50 k，串联的固定电阻R050 ，电池电动势E1.5 V，用它测量电阻Rx，能准确测量的阻值范围是()图424A30 k80 kB3 k8 kC300 k800 kD30 80 解析：选B当红、黑表笔短接调零时，根据闭合电路欧姆定律Ig，则RRgR0r 5 k。使用欧姆表读数时，在中值电阻5 k左右读数最为准确，故B正确。多用电表的使用1使用多用电表测电阻的步骤(1)机械调零：使用前若表针没有停在左端“0”位置，要用螺丝刀转动调零定位螺丝，使指针指零。(2)选挡：估计待测电阻的大小，旋转选择开关，使其尖端对准欧姆挡的合适挡位。(3)欧姆调零：将红、黑表笔短接，调整调零电阻旋钮，使指针指在表盘右端“0”刻度处。(4)测量读数：将两表笔分别与待测电阻的两端接触，表针示数乘以量程倍率即为待测电阻阻值。(5)测另一电阻时重复(2)(3)(4)。(6)实验完毕，应将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡。2测电阻时应注意哪些问题？(1)选挡后要进行欧姆调零。(2)换挡后要重新进行欧姆调零。(3)被测电阻要与电源、其他元件分离，不能用手接触表笔的金属杆。(4)被测电阻阻值等于指针示数乘以倍率。(5)使用后，要将两表笔从插孔中拔出，并将选择开关旋至“OFF”挡或交流电压最高挡。(6)若长期不用，应把电池取出。典例用如图425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：图425(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_(选填“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多用电表测量电阻时，在测量之前就要观察指针是否在零刻度线上，若指针不在零刻度线上，用螺丝刀小心转动调零螺丝S，使指针对准电流的0刻线。然后转动选择开关K，选择量程，再将两表笔短接，调整调零电阻的旋钮T，使指针对准满偏刻度(即电阻的0刻线)，接下来才能将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接，测量被测电阻的阻值。若在测量过程中，发现指针偏转角度过小，表明被测的电阻阻值很大，这时要换用更高倍率的挡位。例如本题就要从“100”挡位更换到“1 k”的挡位。答案(1)S(3)T0刻线(4)ADC多用电表的欧姆挡使用“五注意”(1)选择适当的量程，选挡时若无法估计待测电阻的阻值，应将选择开关先旋到“1”挡，欧姆调零后，将红黑表笔分别接到电阻两端，若指针偏角较小，再逐渐增大量程，直到指针指在中值电阻附近为止。(2)每改变一次量程，要重新进行欧姆调零，使用同一量程测量不同的电阻时，无需重新调零。(3)测量时待测电阻要跟其他元件、电源断开。(4)要尽量利用欧姆表刻度盘的中央部分，估读示数时要考虑刻度不均匀。(5)多用电表用完后，选择开关要旋到交流电压的最高挡或“OFF”挡。1一个多用电表的电阻挡有三个倍率，分别是1 ，10 ，100 。用10 挡测量某电阻时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度很小，为了较准确地进行测量，应该换到_挡。如果换挡后立即用表笔连接待测电阻进行读数，那么缺少的步骤是_。若补上该步骤后测量，表盘的示数如图426所示，则该电阻的电阻值是_ 。图426解析：用10 挡测电阻时，指针偏角很小说明所测电阻阻值很大，所选量程太小，为较准确地进行测量，应换到100 挡，换100 挡后要重新欧姆调零。该电阻表盘读数是22 ，倍率是100，所以该电阻阻值为22100 2.2103 。答案：100 欧姆调零2.21032.如图427所示为一正在测量中的多用电表表盘。图427(1)如果是用直流10 V挡测量电压，则读数为_ V。(2)如果是用100 挡测量电阻，则读数为_ 。(3)如果是用直流5 mA挡测量电流，则读数为_ mA。解析：在题图所示的多用电表表盘中，如果是用10 V直流电压挡测量电压，读数时要找到对应的刻度和量程，读数为6.5 V；同理，用5 mA直流电流挡测量电流时读数为3.25 mA；用100 的电阻挡测量电阻，被测电阻的阻值为：读数100 8100 。答案：(1)6.5(2)800(3)3.251下列说法中正确的是()A欧姆表的每一挡的测量范围都是0B用不同挡的欧姆表测量同一电阻的阻值时，误差大小是一样的C用欧姆表测电阻，指针越接近刻度盘中央，误差越大D用欧姆表测电阻时，选不同挡位时，指针越靠近右边误差越小解析：选A欧姆表的每一挡的测量范围是0，所以A对；用不同挡的欧姆表测量同一电阻的阻值时，误差大小是不一样的，所以B错；用欧姆表测电阻，指针越接近刻度盘中央，误差越小，所以C、D错。2用多用电表测量直流电压U和测量电阻R时，若红表笔插入正()插孔，则()A测电压U时红表笔电势高，测电阻R电流从红表笔流出B不管测电压U还是测电阻R，都是红表笔电势高C测电压U电流从红表笔流入，测电阻R电流从红表笔流入D测电压U电流从红表笔流出，测电阻R电流从红表笔流出解析：选C用多用电表测量直流电压U时，多用电表就是电压表，电流从红表笔流入，黑表笔流出，用多用电表测量电阻R时，多用电表内部有电源，电流也是从红表笔流入，黑表笔流出，故C正确、D错误。测电压时电流源于外电路的电压，红表笔电势高，测电阻时电流源于内电路的电压，红表笔电势低，A、B错误。3(多选)关于多用电表，下列说法正确的是()A多用电表是电压表、电流表、欧姆表共用一个表头改装而成的B多用电表无论是测电压、电流还是测电阻，红表笔的电势都高于黑表笔的电势C多用电表的电压挡、电流挡和电阻挡都是靠外部提供电流的D多用电表表面上电阻刻度的零刻度与直流电流的最大刻度相对应解析：选AD用多用电表测电阻时，由表内电源提供电流，且此时黑表笔的电势高，选项B、C错误。4(多选)用多用电表电阻挡测电阻，有许多注意事项，下列说法中哪些是错误的()A测量前必须调零，而且每测一次电阻都要重新调零B每次换挡后必须电阻调零C待测电阻如果是连接在电路中，应把它先与其他元件断开，再进行测量D两个表笔要与待测电阻接触良好才能测得较准确，为此，应当用两只手分别将两个表笔与电阻两端紧紧捏在一起 解析：选AD对多用电表电阻挡，一方面要熟记其刻度特点：刻度不均匀(左密右疏)且零刻度在表盘的右端(电流的最大值)；另一方面熟记使用中的注意事项。5某同学在探究规格为“6 V3 W”的小电珠伏安特性曲线实验中，在小电珠接入电路前，使用多用电表直接测量小电珠的电阻，则应将选择开关旋至的挡位是()A直流电压10 VB直流电流5 mAC欧姆100 D欧姆1解析：选D由小电珠的规格可知其电阻R 12 ，故应将选择开关旋至欧姆挡“1”，D正确。6(多选)用多用电表的欧姆挡(1 k)检验性能良好的晶体二极管，发现多用电表的指针向右偏转的角度很小，这说明()A二极管加有正向电压，故测得电阻很小B二极管加有反向电压，故测得电阻很大C此时红表笔接的是二极管的正极D此时红表笔接的是二极管的负极解析：选BC向右偏角很小说明电阻很大，故二极管加的是反向电压。B正确。此时红表笔接的是二极管的正极。7.用多用电表测量一未知电阻时，某同学选择了“10”的挡位，指针的偏转如图1所示。则关于本次测量正确的是()图1A该电阻约为几十欧姆B该电阻约为几百欧姆C正确的操作应选用“1 k”挡位，重新调零测量阻值D正确的操作应选用“100”挡位，重新调零测量阻值解析：选A多用电表测量电阻时的电阻值等于指针“指示数”与“倍率”的乘积，A正确，B错误；用“10”挡位测量时，表针偏角极大、指针指向表盘的右端，说明指针“指示数”极小，即被测电阻较小，为减小读数误差，应尽量使指针指在中值电阻附近，即使指针“指示数”大一些，故应选用较低倍率，C、D错误。8.某同学自行设计了一个照明电路，如图2所示，按照电路图完成实物电路，闭合开关后，发现小灯泡不亮。为了探测该电路出现的故障，该同学用多用电表进行了探测，得到的实验现象和结论错误的是()图2A用直流电压挡，闭合开关，将红、黑表笔分别接a、b；若有示数，小灯泡断路；若无示数，小灯泡短路或其他地方断路B用直流电流挡，闭合开关，将红、黑表笔分别接a、b；若有示数，小灯泡断路；若无示数，小灯泡短路或其他地方断路C用欧姆挡，闭合开关，将红、黑表笔分别接a、b；若无示数，小灯泡断路；若有示数，小灯泡短路D用欧姆挡，断开开关，将红、黑表笔分别接a、b；若无示数，小灯泡断路；若有示数且示数最大，小灯泡短路解析：选C选直流电压挡时，红、黑表笔分别接高、低电势点，若指针偏转，说明a、b两点有电压，其他地方完好而a、b之间有断路，若指针不偏转，说明a、b两点电势相等，a、b之间短路或其他地方断路，A正确；选直流电流挡时，指针若偏转说明有电流流过表头，而灯不亮，则小灯泡断路，若不偏转，a、b两点电势相等，小灯泡短路或其他地方断路，B正确；选欧姆挡时，已启用欧姆表内电源，必须将外电路电源断开，故C错误；分析可知D正确。9. (多选)如图3所示是简化的多用电表的电路图。转换开关S与不同接点连接，就组成不同的电表，已知R3R4，下面是几位同学对这一问题的议论，请你判断下列说法正确的是()图3AS与1或2连接时，多用电表就成了电流表，且前者量程较大BS与3或4连接时，多用电表就成了电流表，且前者量程较大CS与3或4连接时，多用电表就成了电压表，且前者量程较大DS与5连接时，多用电表就成了欧姆表解析：选ADS与1连接时，电阻R1起分流作用，S与2连接时，电阻R1R2起分流作用，所以S与1或2连接时，多用电表就成了电流表，由于前者分流电阻较小，所以前者量程较大；S与3或4连接时，表头与分压电阻串联，多用电表就成了电压表，由于R3R4，所以前者量程较小；S与5连接时，多用电表就成了欧姆表，R6为欧姆挡调零电阻。综上所述，正确答案为A、D。10用多用电表欧姆挡测一电阻R时，选择开关旋钮置于“10”挡，测量时，指针恰指在刻度值100与200的正中间，可以确定其测量值R为()A150 B1 500 C1 000 R1 500 D1 500 R2 000 解析：选C欧姆表的刻度不均匀，由欧姆表的表盘刻度特点可知，随电阻值的增大，刻度变密，所以其电阻值一定小于1 500 大于1 000 ，由此判断C正确。11多用电表表头的示意图如图4所示。在正确操作的情况下：图4(1)若选择开关的位置如箭头a所示，则测量的物理量是_，测量结果为_。(2)若选择开关的位置如箭头b所示，则测量的物理量是_，测量结果为_。(3)若选择开关的位置如箭头c所示，则测量的物理量是_，测量结果为_。(4)若选择开关的位置如箭头c所示，正确操作后发现指针的偏转角很小，那么接下来的正确操作步骤应该为：_。(5)全部测量结束后，应将选择开关拨到_挡或者_。(6)无论用多用电表进行何种测量(限于直流)，电流都应该从_色表笔经_插孔流入电表。解析：多用电表可以测直流电压、电流，交流电压，电阻。测电压、电流时同电压表、电流表的使用方法相同，选择的