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专题12 练习使用多用电表 高考常考实验题精练(原卷版)2020年高考物理

1、高中物理实验 练习使用多用电表习题精练江苏省特级教师 戴儒京一、知识点梳理:1. 万用电表包括电流表、电压表、欧姆表等2. 电流表内阻的测定,包括半偏法3. 电流表、电压表扩大量程电流表扩大量程,并联小电阻,n为扩大量程的倍数.电压表扩大量程,串联大电阻,n为扩大量程的倍数.4. 欧姆表原理满偏时,其中是欧姆调零可变电阻,是电流表内阻,是电池电阻。半偏时,所以,中值电阻。其他位置,所以待测电阻与电流I有一一对应关系,但不是一次函数关系,所以,欧姆表刻度不均匀。5. 组装多用电表:见以下题目。6. 多用电表的使用二、例题和习题1.某同学组装一个多用电表。可用的器材有:微安表头(量程100内阻90

2、0);电阻箱R1 (阻值范围0999.9);电阻箱R2 (阻值范围099 999.9);导线若干。要求利用所给器材先组装一个量程为1 mA的直流电流表,在此基础上再将它改装成量程为3 V的直流电压表。组装好的多用电表有电流1 mA和电压3 V两挡。回答下列问题:(1)在虚线框内画出电路图并标出R1和R2,其中*为公共接线柱,a和b分别是电流挡和电压挡的接线柱。(2)电阻箱的阻值(保留到个位)2.某同学利用如图(a)所示的电路测量一微安表(量程为100A,内阻大约为2500)的内阻。可使用的器材有:两个滑动变阻器R1,R2(其中一个阻值为20,另一个阻值为2000);电阻箱Rz(最大阻值为999

3、99.9);电源E(电动势约为1.5V);单刀开关S1和S2。C、D分别为两个滑动变阻器的滑片。(1)按原理图(a)将图(b)中的实物连线。(2)完成下列填空:R1的阻值为_(填“20”或“2000”)为了保护微安表,开始时将R1的滑片C滑到接近图(a)中的滑动变阻器的_端(填“左”或“右”)对应的位置;将R2的滑片D置于中间位置附近。将电阻箱Rz的阻值置于2500.0,接通S1。将R1的滑片置于适当位置,再反复调节R2的滑片D的位置、最终使得接通S2前后,微安表的示数保持不变,这说明S2接通前B与D所在位置的电势_(填“相等或“不相等”。”) 将电阻箱Rz和微安表位置对调,其他条件保持不变,

4、发现将Rz的阻值置于2601.0时,在接通S2前后,微安表的示数也保持不变。待微安表的内阻为_(结果保留到个位)。(3)写出一条提高测量微安表内阻精度的建议:。3.图(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中E是电池;R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻,R6是可变电阻;表头的满偏电流为250A,内阻为480。虚线方框内为换挡开关,A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位,5个挡位为:直流电压1V挡和5V挡,直流电流1mA挡和2.5mA挡,欧姆100 挡。(1)图(a)中的A端与_(填“红”或“黑”)色表笔相连接。(2)关于R6的使用,下列说法正确的是_(填正确答案标号)。A

5、在使用多用电表之前,调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置B使用欧姆挡时,先将两表笔短接,调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置C使用电流挡时,调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置(3)根据题给条件,可得R1+R2=_,R4=_。(4)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示。若此时B端是与“1”连接的,则多用电表读数为_;若此时B端是与“3”连接的,则读数为_;若此时B端是与“5”连接的,则读数为_。(结果均保留3为有效数字)4. 某同学利用图(a)所示电路测量量程为2.5V的电压表的内阻(内阻为数千欧姆),可供选择的器材有:电阻箱R(最大阻值),滑动变阻器(最大阻

6、值),滑动变阻器(最大阻值),直流电源E(电动势3V),开关1个,导线若干图a实验步骤如下:按电路原理图(a)连接线路;将电阻箱阻值调节为0,将滑动变阻器的滑片移到与图(a)中最左端所对应的位置,闭合开关S;调节滑动变阻器,使电压表满偏保持滑动变阻器滑片的位置不变,调节电阻箱阻值,使电压表的示数为2.00V,记下电阻箱的阻值回答下列问题:实验中应选择滑动变阻器 (填“”或“”)根据图(a)所示电路将图(b)中实物图连线图b实验步骤中记录的电阻箱阻值为,若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变,计算可得电压表的内阻为 (结果保留到个位)如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的,可推断该表头的满刻

7、度电流为 (填正确答案标号)ABCD5.在“用多用电表测电阻、电流和电压”的实验中(1)(多选题)用多用电测电流或电阻的过程中( )(A)在测量电阻时,更换倍率后必须重新进行调零(B)在测量电流时,更换量程后必须重新进行调零(C)在测量未知电阻时,必须先选择倍率最大挡进行试测(D)在测量未知电流时,必须先选择电流最大量程进行试测6.某同学改装和校准电压表的电路图如图所示,图中虚线框内是电压表的改装电路。(1)已知表头G满偏电流为,表头上标记的内阻值为900。R1、R2和R3是定值电阻。利用R1和表头构成1 mA的电流表,然后再将其改装为两个量程的电压表。若使用a、b两个接线柱,电压表的量程为1

8、 V;若使用a、c两个接线柱,电压表的量程为3 V。则根据题给条件,定值电阻的阻值应选R1=_,R2=_,R3=_。(2)用量程为3V,内阻为2500的标准电压表对改装表3V挡的不同刻度进行校准。所用电池的电动势E为5V;滑动变阻器R有两种规格,最大阻值分别为50和5k。为了方便实验中调节电压,图中R应选用最大阻值为_的滑动变阻器。(3)校准时,在闭合开关S前,滑动变阻器的滑动端P应靠近_(填“M”或“N”)端。(4)若由于表头G上标记的内阻值不准,造成改装后电压表的读数比标准电压表的读数偏小,则表头G内阻的真实值_(填“大于”或“小于”)900。7.某实验小组研究两个未知元件X和Y的伏安特性

9、,使用的器材包括电压表(内阻约为3)、电流表(内阻约为1)、定值电阻等。 用多用电表粗测元件X的电阻。选择“1”欧姆挡测量,示数如图(a)所示,读数为 。据此应选择图15中的 (填“b”或“c”)电路进行实验。连接所选电路,闭合S;滑动变阻器的滑片P从左向右滑动,电流表的示数逐渐 (填“增大”或“减小”);依次记录电流及相应的电压;将元件X换成元件Y,重复实验。 图(a)是根据实验数据作出的U-I图线,由图可判断元件 (填“X”或“Y”)是非线性元件。该小组还借助X和Y中的线性元件和阻值的定值电阻,测量待测电池的电动势E和电阻r,电路如图(b)所示。闭合S1和S2,电压表读数为3.00V;断开

10、S2,读数为1.00V,利用图(a)可算得E= V,r= (结果均保留两位有效数字,视电压表为理想电压表)。(2) (10分)某实验小组研究两个未知元件X和Y的伏安特性,使用的器材包括电压表(内阻约为3k),电流表(内阻约为1),定值电阻等. 8.图(a)为某同学改装和校准毫安表的电路图,其中虚线框内是毫安表的改装电路。(1)已知毫安表表头的内阻为100,满偏电流为1mA;R1和R2为阻值固定的电阻。若使用a和b两个接线柱,电表量程为3mA;若使用a和c两个接线柱,电表量程为10mA。由题给条件和数据,可求出 , 。(2) 现用量程为3mA、内阻为150的标准电流表对改装电表的3mA挡进行校准

11、,校准时需选取的刻度为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0mA。电池的电动势为1.5V,内阻忽略不计;定值电阻R0有两种规格, 阻值分别为300和1000;滑动变阻器R有两种规格,最大阻值分别为750和3000。则R0应选用阻值为 的电阻,R应选用最大阻值为 的滑动变阻器。(3)若电阻R1和R2中有一个因损坏而阻值变为无穷大,利用图(b) )的电路可以判断出损坏的电阻。图(b)中的为保护电阻,虚线框内未画出的电路即为图(a) 虚线框内的电路。则图中的d点应和接线柱 (填”b”或”c”)相连。判断依据是: 。9.电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表的电流的两倍。某同学利用这一事实

12、测量电压表的内阻(半偏法)实验室提供材料器材如下:待测电压表(量程3V,内阻约为3000),电阻箱R0(最大阻值为99999.9),滑动变阻器R1(最大阻值100,额定电压2A),电源E(电动势6V,内阻不计),开关2个,导线若干(1)虚线框内为该同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分,将电路图补充完整(2)根据设计的电路写出步骤(3)将这种方法测出的电压表内阻记为R1v与内阻的真实值Rv先比R1v Rv (添“”“=”或“”)理由是10.(1)用多用表的欧姆档测量阻值约为几十kW的电阻Rx,以下给出的是可能的操作步骤,其中S为选择开关,P为欧姆档调零旋钮,把你认为正确的步骤前的字母按合理的

13、顺序填写在下面的横线上。a将两表笔短接,调节P使指针对准刻度盘上欧姆档的零刻度,断开两表笔b将两表笔分别连接到被测电阻的两端,读出Rx的阻值后,断开两表笔c旋转S使其尖端对准欧姆档1kd旋转S使其尖端对准欧姆档100e旋转S使其尖端对准交流500V档,并拔出两表笔_。根据图中所示指针位置,此被测电阻的阻值约为_。(2)(多选题)下述关于用多用表欧姆档测电阻的说法中正确的是()(A)测量电阻时如果指针偏转过大,应将选择开关S拨至倍率较小的档位,重新调零后测量(B)测量电阻时,如果红、黑表笔分别插在负、正插孔,则会影响测量结果(C)测量电路中的某个电阻,应该把该电阻与电路断开(D)测量阻值不同的电

14、阻时都必须重新调零附:万用表欧姆档是怎样实现换挡和调零的?内容提要:本文通过MF50型万用电表,说明万用电表欧姆档的原理,包括换挡原理及调零原理。关键词:万用电表 欧姆表 换挡 调零引言:你是高中物理教师吗?你教过学生使用万用电表吗?用万用电表测电阻是怎样实现换挡的?为什么每次换挡要重新调零?又是怎样实现调零的?这一系列问题,本文试图给以回答,因为要给学生一瓢水,自己要有一桶水。真正的万用表,表盘如图1所示图1 MF50型万用表表盘电路图如图2所示:本文只谈万用电表的欧姆表,不谈电流表和电压表。一、电阻的测量的原理如图所示,在表头上并联和串联适当的电阻,同时串接一节电池,使电流通过被测电阻,使

15、电路中电流的大小取决于被测电阻的大小,根据电流的大小,就可测量出电阻值。改变分流电阻的阻值,就能改变电阻的“量程”。二、电阻的测量的电路由图中可知,当用“R1”、 “R10”、 “R100”三个量程时,万用表的等效表头实际上是取9、100、1.1k三个电阻两端的电压为测量对象的。以“R10”量程为例,当被测电阻阻值较大时,电路中电流较小,则100电阻两端的电压也较低,通过7.78 k流过等效表头的电流也不大,指针偏转角度小;反之,当被测电阻阻值较小时,电路中电流较大,如调零时的短接,此时1.5V电压全部加在100电阻上,再通过7.78 k电阻也加在了等效表头两端,使表头中的电流最大,指针指在了

16、欧姆标度尺的零位。调节2000电位器可改变流经表头的电流的大小,此2000电位器就是欧姆档的调零电阻。当用“R1k”、” 和“R10k”档时,流过被测电阻的电流也全部流经等效表头,只不过“R10k”档用的是15V电源(有些生产厂家将15V电源改为9V,相应电阻值也有所改变,但电路结构没变)。三、解读1. 万用表的表头:其满偏电流,内阻,则满偏电压为2. 欧姆表的等效表头,其内阻的范围(1)当2000可调电阻滑动触头在最右,1350(190+650+510)+1000+503.6=2853.6,=6150,R=7780+1949=9729(2)当2000可调电阻滑动触头在最左,2853.6+20

17、00=4853.6=6150-2000=4150,R=7780+2237.2=10017.2(3)当R1=R2=时,并联电阻为,即为并联电阻的最大值,此时内阻为所以,内阻一般为9729到10030.9之间可调。(4)当最小电阻不能满足要求时,可以调节1000可调电阻,当此电阻为0时,欧姆表头内阻为,所以,欧姆表内阻最多可在920410031之间变化。3. 当用“R1k”档时,简化电路如下图设表盘中值刻度为9,则此档中值电阻为9k,则2000可调电阻的位置为(设左边为x,则右边为2000-x)则解得 或(舍)因为所得阻值大于2000,所以要调节1000可调电阻,设把此电阻阻值调为0,则有解得也可

18、以把2000可调电阻调到最大(即滑动触头到最右),然后调节1000可调电阻至适当值。4.当用“R10”档时,简化电路如下图,此中值电阻应为90, 根据并联分流原理,有解得 5.当用“R1”档时,电路如上图中把连线改为“”处,不再重画。设2000可调电阻调到使欧姆表等效内阻最大的位置,即左右电阻相等的位置,则,此电阻与9电阻并联,可以认为9,误差只有6.当用“R100”档时,电路如上图中把连线改为“00”处,不再重画。此时1000可调电阻调为0,根据并联分流原理,有解得7.当用“R10k”档时,电路如下图,此中值电阻应为90000,根据并联电阻分流原理解得总结:从以上可以看出,对于不同的欧姆档,当待测电阻为0,要调到表头满偏(),2000可调电阻的滑动触头的位置是不同的。当仅调节2000可调电阻不能满足要求时即不能达到指针满偏时,还要把1000可调电阻调节为0,然后再调节2000可调电阻,或者把2000可调电阻调到最大(即滑动触头到最右),然后调节1000可调电阻至适当值。所以欧姆表换挡要重新调零。只有调零以后,中值电阻才有效,才能测量电阻。参考资料:网络,万用表的原理与维修。16