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实验十　练习使用多用电表
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．
实验原理
1．多用电表外部构造
(1)转动选择开关可以使用多用电表测量电流、电压、电阻等．
(2)表盘的上部为表头，用来表示电流、电压和电阻的多种量程．
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图7－6－1
2．欧姆表原理
(1)内部电路简化如图7－6－2.
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图7－6－2
(2)根据闭合电路欧姆定律
①当红、黑表笔短接时，Ig＝
②当被测电阻Rx接在红、黑表笔两端时，I＝
③当I中＝Ig时，中值电阻R中＝Rg＋R＋r
注意事项
1．表内电源正极接黑表笔，负极接红表笔，但是红表笔插入“＋”孔，黑表笔插入“－”孔，注意电流的实际方向．
2．区分“机械零点”与“欧姆零点”．机械 ( http: / / www.21cnjy.com )零点是表盘刻度左侧的“0”位置，调整的是表盘下边中间的定位螺丝；欧姆零点是指刻度盘右侧的“0”位置，调整的是欧姆挡的调零旋钮．
3．测电压时，多用电表应与被测元件并联；测电流时，多用电表应与被测元件串联．
4．测量电阻时，每变换一次挡位都要重新进行欧姆调零．
5．由于欧姆表盘难于估读，测量结果只需取两位有效数字，读数时注意乘以相应量程的倍率．
6．使用多用电表时，手不能接触测试笔的金属杆，特别是在测电阻时，更应注意不要用手接触测试笔的金属杆．
7．测量电阻时待测电阻要与其他元件和电源断开，否则不但影响测量结果，甚至可能损坏电表．
8．如果长期不用欧姆表，应把表内电池取出．
9．在研究二极管的单向导电性时，切记在二极管正向导通的情况下电路中必须连有灯泡或其他用电器，不能只连接一个二极管，否则极易烧坏二极管．
多用电表的原理、调整、读数
　(2013·新课标全国卷Ⅰ)某学生实验小组利用图7－6－3(a)所示电路，测量多用电表内电池的电动势和电阻“×1 k”挡内部电路的总电阻．使用的器材有：
多用电表；
电压表：量程5 V，内阻十几千欧；
滑动变阻器：最大阻值5 kΩ；
导线若干．
回答下列问题：
(1)将多用电表挡位调到电阻“×1 k”挡，再将红表笔和黑表笔________，调零点．
(2)将图(a)中多用电表的红表笔和________(选填“1”或“2”)端相连，黑表笔连接另一端．
(3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置，使多用电表的示数如图(b)所示，这时电压表的示数如图(c)所示．多用电表和电压表的读数分别为 ________kΩ和________V.
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(a)
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(b)
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(c)
图7－6－3
(4)调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的 ( http: / / www.21cnjy.com )阻值为零．此时多用电表和电压表的读数分别为12.0 kΩ和4.00 V．从测量数据可知，电压表的内阻为________kΩ.
(5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路，如图7－6－4所示．根据前面的实验数据计算可得，此多用电表内电池的电动势为 ________V，电阻“×1 k”挡内部电路的总电阻为________kΩ.
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图7－6－4
【解析】　(1)使用多用电表测电阻前，应首先将红、黑表笔短接进行欧姆调零．
(2)多用电表电流为“红进黑出”，图(a)中外电路电流由2到1，所以红表笔应连1端．
(3)多用电表挡位为×1 k，指针指15，则R＝15.0 kΩ，由图(c)知电压表读数为3.60 V.
(4)当滑动变阻器连入电路的阻值为零时，多用电表所测电阻为外电路电阻，即电压表内阻，所以电压表内阻为12.0 kΩ.
(5)15.0 kΩ为多用电表电阻挡的中值 ( http: / / www.21cnjy.com )电阻，中值电阻阻值即内电路阻值，所以电阻“×1 k”挡内部电路的总电阻为15.0 kΩ，设内电路电池电动势为E，则当电压表示数为4.00 V时，＝，解得：E＝9.00 V.
【答案】　(1)短接　(2)1　(3)15.0　3.60　(4)12.0　(5)9.00　15.0
(1)使用多用电表测电阻，一定要选择合适的倍率，并先进行调零再测量．
(2)多用电表的正、负极不能接反，要使电流从红表笔流入，从黑表笔流出．
(3)多用电表内部有电源，研究多用电表内部电路可以应用闭合电路欧姆定律.
用多用表检查电路故障
　(2010·山东高考)在测定金属电阻率的实验中，某同学连接电路如图7－6－5所示．闭合电键后，发现电路有故障(已知电源、电表和导线均完好，电源电动势为E)：
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图7－6－5
(1)若电流表示数为零、电压表示数为E，则发生故障的是__________________(填“待测金属丝”“滑动变阻器”或“电键”)．
(2)若电流表、电压表示数均为零，该同学利用多用电表检查故障．先将选择开关旋至__________挡(填“欧姆×100”、“直流电压10 V”或“直流电流2.5 mA”)，再将__________(填“红”或“黑”)表笔固定在a接线柱，把另一支表笔依次接b、c、d接线柱．
(3)若只有滑动变阻器断路，则多用电表的示数依次是____________________、__________、__________.
【解析】　(1)若电流表示 ( http: / / www.21cnjy.com )数为零，说明外电路一定是断路，电压表有示数为E，说明电源与电压表之间的连接无断路，所以发生故障的一定是待测金属丝．
(2)电流表示数为零，说明外电路一定存在着断路，因为电源两端有电压，所以不能用欧姆表来检测，只能用电压表(量程高于电源电动势)来检测，没有电压表的情况下，则利用多用电表的10 V直流电压挡来检查故障．多用电表的红表笔应和电源的正极相连．(3)若只有滑动变阻器断路，则多用电表的示数依次是0、E、E.
【答案】　(1)待测金属丝　(2)直流电压10 V　红
(3)0　E　E
电路故障的分析技巧
电路故障一般是短路或断路，常见的情况有导线断芯、灯泡断丝、灯座短路、电阻器内部断路、接触不良等现象，检查故障的基本方法有两种．
(1)仪表检测法
①电压表是由灵敏电流计G和分压电阻R0串联组成的，内部结构如图甲所示．
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　甲　　　　　　　　　乙
②用电压表检测
如图乙所示，合上开关S，若电压表有示数 ( http: / / www.21cnjy.com )，说明电路中有电流通过电压表，电路为通路(电压表作为一个高电阻把开关和电源接通了)，则开关S和导线不断路，灯L断路即故障所在．
(2)假设法
已知电路发生某种故障，寻找故障发生 ( http: / / www.21cnjy.com )的位置时，可将整个电路划分为若干部分；然后逐一假设某部分电路发生故障，运用欧姆定律进行正向推理．推理结果若与题述物理现象不符合，则故障不是发生在这部分电路；若推理结果与题述现象符合，则故障可能发生在这部分电路．直到找出发生故障的全部可能为止，亦称排除法．
A组　双基题组
1．(2013·西安一中质检)如图7－6－6所示为多用电表的表盘，测电阻时，若用的是×100挡，这时指针所示被测电阻的阻值应为____________欧；测直流电流时，用的是100 mA的量程，指针所示电流值为____________毫安；测直流电压时，用的是50 V量程，则指针所示的电压值为__________伏．
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图7－6－6
【解析】　若用的是×100挡测电阻，则读数为1 700 Ω
若用的是100 mA量程测电流，则读数为46 mA
若用的是50 V量程测电压，则读数为23.0 V
【答案】　1 700　46　23. 0
2．多用电表表头的示意图如图7－6－7所示．在正确操作的情况下：
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图7－6－7
(1)若选择开关的位置如灰箭头所示，则测量的物理量是________，测量结果为________．
(2)若选择开关的位置如白箭头所示，则测量的物理量是________，测量结果为________．
(3)若选择开关的位置如黑箭头所示，则测量的物理量是________，测量结果为________．
(4)若选择开关的位置如黑箭头所示 ( http: / / www.21cnjy.com )，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依次为：________，________，________.
【解析】　(1)测量的物理量是直流电压，读数为1.40 V
(2)测量直流电流，读数为48 mA
(3)测量电阻，读数为1.7 kΩ
(4)偏转角很小，说明被测电阻太大，故应换用 ( http: / / www.21cnjy.com )×1 k倍率，将红黑表笔短接重新调零，再将红、黑表笔连接被测电阻，读出刻度盘示数，再乘以倍率得测量值．
【答案】　见解析
3．(2014·山东省威海质检)某实验小组利用一滑动变阻器和未知内阻的电流表，测量多用电表“×1 k”挡对应电源的电动势和多用电表的内阻．
(1)该小组采用图7－6－8甲的电路进行实验，请根据图甲将图乙的实物图连接好．
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图甲　　　　　　　图乙
图7－6－8
(2)实验步骤如下：
a. 把多用电表的选择开关拨到欧姆挡的“×1 K”位置，将红黑表笔________．
b．按照电路图连接好电路．
c．接通开关，调节滑动变阻器，读出________和________的数值并记录．
d．改变滑动变阻器的阻值，重新读数并记录．
e．根据实验原理列出表达式代入数值进行计算．
①将上述步骤补充完整：
②实验原理表达式为(说明式中各个物理量的含义)____.
③图7－6－9是在某次实验欧姆表表盘示意图，欧姆表的读数为________．
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图7－6－9
【解析】　(1)电路连接如图．
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(2)①a.短接进行欧姆调零
c．多用电表的读数、电流表的读数
②E＝I(R＋R0)．其中E表示电源的电动势、I表示电流表的示数、R表示多用电表的读数、R0表示多用电表的内阻．
③40 kΩ
【答案】　见解析
B组　高考题组
4．(2013·新课标全国 ( http: / / www.21cnjy.com )卷Ⅱ)某同学用量程为1 mA、内阻为120 Ω的表头按图7－6－10(a)所示电路改装成量程分别为1 V和1 A的多用电表．图中R1和R2为定值电阻，S为开关．回答下列问题：
(1)根据图(a)所示的电路，在图(b)所示的实物图上连线．
(2)开关S闭合时，多用电表用于测量________(填“电流”、“电压”或“电阻”)；开关S断开时，多用电表用于测量________(填“电流”、“电压”或“电阻”)．
(3)表笔A应为________色(填“红”或“黑”)．
(4)定值电阻的阻值R1＝________Ω，R2＝______Ω.
(结果取3位有效数字)
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　　　　　 图(a)　　　　　 图(b)
图7－6－10
【解析】　将表头改装成电 ( http: / / www.21cnjy.com )压表时，需串联一电阻进行分压，而改装成电流表时则需并联一电阻分流，因此闭合开关后，并联上R1改装成一电流表，断开开关，表头与R2串联则改装成一电压表．多用电表内部表头的正极在右侧，即电流应从表笔B流入，从表笔A流出，则表笔A为黑色．当断开S时，Ig(R2＋r)＝Um，解得R2＝880 Ω.当闭合S时，Ig(R2＋r)＝(I－Ig)R1，解得R1≈1.00 Ω.
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【答案】　(1)如图所示　(2)电流　电压　(3)黑
(4)1.00　880
5．(2012·上海高考)在练习使用多用表的实验中
(1)某同学连接的电路如图7－6－11所示
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图7－6－11
①若旋转选择开关，使尖端对准直流电流挡，此时测得的是通过________的电流；
②若断开电路中的电键，旋转选择开关使其尖端对准欧姆挡，此时测得的是________的电阻；
③若旋转选择开关，使尖端对准直流电压挡，闭合电键，并将滑动变阻器的滑片移至最左端，此时测得的是________两端的电压．
(2)(单选)在使用多用表的欧姆挡测量电阻时，若(　　)
A．双手捏住两表笔金属杆，测量值将偏大
B．测量时发现指针偏离中央刻度过大，则必需减小倍率，重新调零后再进行测量
C．选择“×10”倍率测量时发现指针位于20与30正中间，则测量值小于25 Ω
D．欧姆表内的电池使用时间太长，虽然完成调零，但测量值将略偏大
【解析】　(1)①此时多用电表与滑动变阻器串联，故测得的是R1的电流
②此时R1、R2串联，故测得的是R1和R2串联后的电阻
③此时测得的是R2两端的电压．
(2)若双手捏住两表笔，则相当于人体和 ( http: / / www.21cnjy.com )被测电阻并联，故测量值偏小，A错误．若指针向左偏离过大，则应增大倍率，B错误．选择“×10”倍率，20与30正中间读数应略小于250 Ω，C错误．欧姆表电池使用时间太长，则电池内阻变大，故测量值偏大，D正确．
【答案】　(1)①R1　②R1和R2串联　③R2　(2)D

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