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实验十四　用多用电表测量电学中的物理量
一、实验目的
1.了解多用电表的构造和工作原理。
2.会用多用电表测量电压、电流。
3.测量定值电阻和判断二极管的正负极。
4.会用多用电表进行简单的电路故障分析。
二、多用电表的原理与使用
1.认识多用电表
(1)多用电表可以用来测量电流、电压、电阻等，并且每一种测量项目都有几个量程。
(2)外形如图1所示：上半部分为表盘，表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度；下半部分为选择开关，它的四周刻有各种测量项目和量程。
多用电表面板上还有：欧姆表的欧姆调零旋钮(使电表指针指在右端零欧姆处)、指针定位螺丝(使电表指针指在左端的“0”位置)、表笔的正、负插孔(红表笔插入“＋”插孔，黑表笔插入“－”插孔)。
图1
2.用多用电表测量小灯泡的电压和电流
按如图2甲所示的电路图连好电路，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。红表笔接电势高的点。
图2
按如图乙所示的电路图连好电路，将选择开关置于直流电流挡，测量通过小灯泡的电流。此时电流从红色表笔流入电表。
3.用多用电表测定值电阻的阻值
(1)原理
电路图
I与Rx的对应关系 相当于待测电阻Rx＝0，调节R使I＝Ig＝，此时指针指在Ig处(RΩ＝Rg＋r＋R) 相当于待测电阻Rx＝∞，此时I＝0，指针不偏转 待测电阻为Rx，I＝，指针指到某确定位置，此时Rx＝－RΩ
刻度特点 表头电流满偏Ig处，对应欧姆表零刻度(最右侧) 表头电流I＝0处，对应欧姆表∞刻度(最左侧) 表头电流I与电阻Rx一一对应，但不是线性关系，表盘刻度不均匀
(2)注意：①黑表笔与电源的正极连接，红表笔与电源的负极连接，电流方向为“红进黑出”。
②当多用电表指针指在中央时＝，知中值电阻R中＝RΩ。
(3)测量步骤
①估测待测电阻阻值，选择合适的量程。
②欧姆调零。
③将被测电阻接在红、黑表笔之间。
④读数：指针示数乘以倍率。
⑤使用完毕：选择开关置于“OFF”挡，长期不用应取出电池。
(4)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“＋”插孔，黑表笔插入“－”插孔，注意电流的实际方向应为“红入”“黑出”。
②区分“机械零点”与“欧姆零点”。机械零点是表盘刻度左侧的“0”位置，调整的是表盘下边中间的指针定位螺丝；欧姆零点是指刻度盘右侧的“0”位置，调整的是欧姆调零旋钮。
③欧姆表读数时注意乘以相应挡位的倍率。
④使用多用电表时，手不能接触表笔的金属杆。
⑤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。
⑥测电阻时每换一次挡必须重新欧姆调零。
4.用多用电表测二极管的正、反向电阻
(1)认识二极管：晶体二极管由半导体材料制成，它的符号如图3所示，左端为正极，右端为负极。
图3
特点：当给二极管加正向电压时电阻很小，当给二极管加反向电压时电阻很大。
(2)用欧姆挡判断二极管的正、负极
将多用电表欧姆挡调零之后，若多用电表指针偏角很大，则黑表笔接触二极管的正极，红表笔接触二极管的负极(如图4甲)；若多用电表指针偏角很小，则黑表笔接触二极管的负极，红表笔接触二极管的正极(如图乙)。
图4
5.探索黑箱内的电学元件
判断目的 应用挡位 现象
电源 电压挡 两接线柱正、反接时均无示数，说明无电源
电阻 欧姆挡 两接线柱正、反接时示数相同
二极管 欧姆挡 正接时示数很小，反接时示数很大
考点一　教材原型实验
角度　多用电表的原理与读数
例1 (2024·四川师范大学附属中学模拟)某同学利用一个多用电表(表盘如图5乙所示)测量一个内阻Rg约100 Ω、满偏电流Ig＝100 mA的电流表的内阻，主要步骤如下：
(1)欧姆挡的选择开关拨至倍率________(填“×1”“×10”或“×100”)挡，先将红、黑表笔短接调零后，将多用电表中“黑表笔”接到电流表________(填“A”或“B”)接线柱上，“红表笔”接另一个接线柱。
图5
(2)多用电表表盘中的指针和电流表表盘指针所指位置如图乙、丙所示，该同学读出欧姆表的读数为________Ω，这时电流表的读数为________mA。
(3)测量结束后，将选择开关拨到OFF挡。
(4)通过进一步分析还可得到多用电表内部电池的电动势为________V。
答案　(1)×10　B　(2)120　40　(4)10.8
解析　(1)当欧姆表的指针指在中间位置附近时，测量值较为准确，故选择“×10”挡较好；多用电表的黑表笔与内部电源正极连接，与外电路形成闭合回路后，电流从黑表笔流出，红表笔流进，而电流表接入电路要注意“＋”进“－”出，故黑表笔应接电流表的B接线柱上。
(2)欧姆表读数等于表盘刻度值×倍率，即欧姆表的读数为120 Ω；电流表的量程是0～100 mA，分度值为2 mA，则示数为40 mA。
(4)由题图乙可知表盘中间刻度为15，又选择倍率为“×10”挡，所以此时多用电表的中值电阻为150 Ω，根据E＝I(R＋R中)
得E＝40×10－3×(120＋150) V＝10.8 V。
角度　多用电表的原理
例2 (2024·山东高三校联考)某物理爱好者设计了一个三挡位(“×1”“×10”“×100”)的欧姆表，其内部结构如图6所示，K为单刀三掷开关，R为调零电阻，R1、R2、R3为定值电阻，表头G的满偏电流为Ig，内阻为Rg，干电池的电动势为E，内阻为r。用此欧姆表测量某待测电阻的阻值，回答下列问题：
图6
(1)欧姆表的两只表笔中，________(选填“a”或“b”)是红表笔。
(2)当欧姆表的挡位为“×100”时，应将单刀三掷开关K与________(选填“1”“2”或“3”)接通。
(3)若从“×10”挡位换成“×1”挡位，再进行欧姆调零时，调零电阻R的滑片应该________(选填“向上”或“向下”)调节。
(4)在“×100”挡位进行欧姆调零后，在ab两表笔间接入阻值为6 000 Ω的定值电阻R1，稳定后表头G的指针偏转到满偏刻度的；取走R1，在ab两表笔间接入待测电阻Rx，稳定后表头G的指针偏转到满偏刻度的，则Rx＝________Ω。
答案　(1)a　(2)1　(3)向下　(4)4 000
解析　(1)电流从红表笔流进欧姆表，从黑表笔流出欧姆表，欧姆表红表笔与内部电源负极相连，所以图中a是红表笔。
(2)当开关K拨向1时，回路中满偏电流小，欧姆表内阻大，中值电阻大，能够接入待测电阻的阻值大，倍率较大，即为“×100”挡位。
(3)从“×10”挡位换成“×1”挡位。即开关K从2拨向3，根据闭合电路欧姆定律有E＝Ig2(R调零2＋r)＋Ig(Rg＋R3)
E＝Ig3(R调零3＋r)＋Ig(Rg＋R2＋R3)
又Ig2则R调零2>R调零3
即调零电阻接入电路的阻值减小，因此滑片向下滑动。
(4)在“×100”挡位进行欧姆调零，则Ig1＝
在ab两表笔间接入阻值为6 000 Ω的定值电阻R1，稳定后表头G的指针偏转到满偏刻度的，则＝
在ab两表笔间接入待测电阻Rx，稳定后表头G的指针偏转到满偏刻度的，则＝
联立解得Rx＝R1
则有Rx＝4 000 Ω。
角度　使用多用电表判断二极管的正、负极
例3 某同学通过用多用电表测量找到发光二极管的负极。
(1)该同学做了如下两步具体的操作：第一，将多用电表选择开关旋转到电阻挡的“×1”挡，经过________之后，他把红表笔接在二极管的短管脚上，把黑表笔接在二极管的长管脚上，发现二极管发出了耀眼的白光；然后他将两表笔的位置互换以后，发现二极管不发光。这说明二极管的负极是________(选填“长管脚”或“短管脚”)所连接的一极。
(2)该同学依次用多用电表电阻挡的“×1”挡、“×10”挡、“×100”挡、“×1 k”挡分别进行了二极管导通状态的准确的测量(多用电表内部电源电动势不变)，他发现二极管发光的亮度越来越________(选填“大”或“小”)，请帮助他分析一下具体的原因：______________________________________________________。
答案　(1)欧姆调零　短管脚　(2)小　原因见解析
解析　(1)在测量电阻时，选择挡位后首先要进行欧姆调零；二极管发光时处于正向导通状态，因为黑表笔所接的长管脚为二极管的正极，故短管脚为负极。
(2)从“×1”挡、“×10”挡、“×100”挡到“×1 k”挡，多用电表的内阻越来越大，根据闭合电路欧姆定律I＝可知，通过二极管的电流越来越小，根据P＝I2R可知二极管的亮度越来越小。
角度　用多用电表探测电路故障
1.断路故障的检测方法
(1)用直流电压挡
将电压表与电源并联，若电压表示数不为零，说明电源良好，若电压表示数为零，说明电源损坏。
(2)用直流电流挡
将电流表串联在电路中，若电流表的示数为零，则说明与电流表串联的部分电路断路。
(3)用欧姆挡检测
将各元件与电源断开，然后接到红、黑表笔间，若有阻值说明元件完好，若电阻无穷大说明此元件断路。
2.短路故障的检测方法
(1)将电压表与电源并联，若电压表示数为零，说明电源被短路；若电压表示数不为零，则外电路的部分电路不被短路或不完全被短路。
(2)用电流表检测，若串联在电路中的电流表示数不为零，故障应是短路。
例4 在如图7所示的电路中，四节干电池串联，小灯泡A、B的规格均为“3.8 V　0.3 A”。合上开关S后，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，A、B灯都不亮。
图7
图8
(1)用多用电表的直流电压挡检查故障：
①选择开关置于下列量程的________挡较为合适(用字母序号表示)。
A.2.5 V B.10 V
C.50 V D.250 V
②测得c、d间电压约为5.8 V，e、f间电压为0，则故障是________。
A.A灯丝断开 B.B灯丝断开
C.d、e间连线断开 D.B灯短路
(2)接着用欧姆表的“×1”挡测电阻，欧姆表经过“欧姆调零”，
①测试前，一定要将电路中的开关S______。
②测c、d间和e、f间电阻时，某次测量结果如图8所示，读数为________Ω，此时测量的是________间的电阻，根据小灯泡的规格计算出的电阻为________Ω，它不等于测量值，原因是
______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
答案　(1)①B　②A　(2)①断开　②6　e、f
12.7　温度高时灯丝电阻率大，计算出的电阻是灯丝温度高时的电阻(或测量出的电阻是常温下灯丝的电阻)
解析　(1)①因为电源的电动势大约为6 V，要使电压挡选择的量程安全以及准确，则选择开关应置于10 V挡，故B正确。
②测得c、d间电压约为5.8 V，接近电源电动势，e、f间电压为0，可知灯泡A断路，故A正确。
(2)①用欧姆表测量电阻时，开关应断开，使得待测电阻与电源不相连。
②欧姆表的读数为6×1 Ω＝6 Ω，因为c、d间断路，所以此时测量的是e、f间的电阻。根据R＝得，小灯泡正常发光时的电阻为R＝ Ω≈12.7 Ω。它不等于测量值，原因是温度高时灯丝电阻率大，计算出的电阻是灯丝温度高时的电阻(或测量出的电阻是常温下灯丝的电阻)。
考点二　创新拓展实验
例5 如图9所示，电学实验室的“黑盒子”表面有A、B、C三个接线柱，盒内总共有两个电学元件(一只定值电阻和一只半导体二极管)，每两个接线柱之间最多连接一个元件。为了探明盒内元件的连接方式，小华同学用多用电表进行了如下探测：用多用电表欧姆挡进行测量，把红、黑表笔分别与接线柱A、B、C连接，测量结果如表：
红表笔 A C C B A B
黑表笔 C A B C B A
阻值 有阻值 阻值同AC测量值 很大 很小 很大 接近AC间电阻
(Ⅰ)在图10虚线框中画出黑箱内的电路结构图。
(Ⅱ)小华为了精确测量黑箱内二极管的正向电阻值和定值电阻阻值，又进行了如下实验：
(1)如图11所示，将电源(电动势未知，内阻不计)、电阻箱、开关连接，将e与________(选填“A”或“B”)相连，f与________(选填“A”或“B”)相连，A、B之间再接入一个电压表，闭合开关，改变电阻箱R的阻值大小，读出多组对应的电压表示数，记录为U1。
(2)将e、f按照正确方式与A、C相连，闭合开关，改变电阻箱R的阻值大小，读出对应的电压表示数，记录为U2。
(3)分别作出－R和－R图像，发现两图线均为直线，若直线纵截距分别为a1、a2，斜率分别为k1、k2，则电源电动势为________，黑箱内定值电阻阻值为________，二极管正向电阻值为________。
答案　(Ⅰ)见解析图　(Ⅱ)(1)B　A　(3)或　　－
解析　(Ⅰ)AC与CA间电阻相同，说明AC间是定值电阻，在测量BC之间电阻时，黑表笔接C时电阻很小，接B时电阻很大，说明BC之间有二极管，而且C接二极管的正极，则电路如图所示。
(Ⅱ)(1)因为电流从A到B才能正向流过该二极管，且f与电源正极相连，故f接A，e接B。
(3)e与B、f与A相连时，AB之间的电压表测的是二极管和定值电阻的总电压，设电源电动势为E，二极管正向电阻为RD，定值电阻阻值为R0，则由题意得
U1＝E×
即＝×R＋
故在－R关系图像中，纵截距a1＝
斜率k1＝
故电源电动势E＝
同理可得U2＝E×
即＝×R＋
故在－R关系图像中，纵截距a2＝，斜率k2＝，故电源电动势E＝，定值电阻R0＝
在－R关系图像中，将a1＝，R0＝代入k1等式中，可得二极管正向电阻阻值RD＝－。
1.(2023·山东泰安模拟预测)某物理兴趣小组设计了一个如图1所示的多用电表电路图。已知表头G的满偏电流为Ig＝30 mA，内阻Rg＝90 Ω。定值电阻R1＝10 Ω。电源电动势E＝12 V，内阻r＝2 Ω，电阻箱R2和R3的调节范围都是0～999.9 Ω。
图1
(1)与多用电表B端相连的是________(填“红”或者“黑”)表笔。
(2)选择开关置于1位置，闭合开关S，电流表的量程为________mA，保持S闭合，选择开关置于3位置，将其改装为量程60 V的电压表，电阻箱R3应调节为________Ω。
(3)选择开关置于2位置，通过开关S的通断可以实现欧姆表“×1”与“×10”两种倍率，则________(填“闭合”或者“断开”)开关S，欧姆表为“×1”倍率。将欧姆表切换至“×10”倍率，红、黑表笔短接进行欧姆调零，将某一待测电阻接在红黑表笔之间，当表头G的指针偏转角度为满量程的时，待测电阻为________Ω。
答案　(1)黑　(2)300　191　(3)闭合　200
解析　(1)根据多用电表的电流“红进黑出”可知与B端相连的为黑表笔。
(2)选择开关置于1位置，闭合开关S时，电流表的量程为
IA＝Ig＋Ig＝300 mA
R1与Rg并联后总电阻为RA＝9 Ω
S闭合，选择开关置于3时U＝IA(RA＋R3)
解得R3＝191 Ω。
(3)闭合开关S时，电流表量程为S断开时的10倍，故所测电阻是开关断开时的，因此开关S闭合为“×1”倍率，S断开为“×10”倍率。使用“×10”倍率时，电流表量程为30 mA，因此Rx＝－＝ Ω－ Ω＝200 Ω。
2.如图2甲所示的黑箱中有两只电学元件，小明使用多用电表对其进行探测。
图2
(1)在使用多用电表前，发现指针不在左边“0”刻度线处，应先调整图乙中多用电表的________(选填“A”“B”或“C”)。
(2)探测黑箱a、b接点间是否存在电源时，应选用多用电表的________挡(选填“直流电压”“直流电流”或“电阻”)。
(3)在判定黑箱中无电源后，将选择开关旋至“×1”挡，调节好多用电表，测量各接点间的阻值。两表笔分别接a、b时，多用电表的示数如图丙所示，正反向阻值均相等，则他判断a、b两点间连接了电阻，阻值为____________Ω。
(4)他继续将红表笔接b，黑表笔接c，发现电阻无穷大，于是又将黑表笔接b，红表笔接c，发现电阻比a、b间的电阻更小，于是他判断出b、c间连接了二极管，并且二极管的正极与________点相连。
答案　(1)A　(2)直流电压　(3)15　(4)b
解析　(1)多用表使用前应机械调零，应调整A。
(2)可用多用电表的直流电压挡探测黑箱a、b接点间是否存在电源，将一表笔接a，另一表笔短暂接b，同时观察指针偏转的情况，判断接点间是否存在电源。
(3)挡位为“×1”挡，根据图丙示数可知
r＝15×1 Ω＝15 Ω。
(4)二极管正向导通电阻很小，反向电阻无穷大，再根据多用电表欧姆挡内部结构可知，电流从红表笔流入，黑表笔流出，可知二极管的正极与b点相连，负极与c点相连。
3.(1)如图3甲所示，是欧姆表测未知电阻Rx阻值的原理图，电路中电池的电动势为E、内阻为r，R0为调零电阻，Rg为表头内阻，则电流I与待测电阻的阻值Rx关系式为I＝________(调零电阻接入电路的部分阻值用R0表示)。
(2)I－Rx的关系图像如图乙所示，由图像判断下列说法正确的是________。
A.指针偏角越小，测量的误差越小
B.欧姆调零是当Rx＝0时，调节R0使电路中的电流I＝Ig
C.Rx越小，相同的电阻变化量对应的电流变化量越大，所以欧姆表的示数左密右疏
D.测量中，当Rx的阻值为图乙中的R2时，指针位于表盘中央位置的右侧
(3)用欧姆挡粗测电阻，选用“×10”倍率挡测量，发现指针偏转角度过小，因此需选择________(选填“×1”或“×100”)倍率的挡位，换挡后应重新进行________________(选填“欧姆”或“机械”)调零，测量时多用电表的示数如图丙所示，测量结果为Rx＝________Ω。
图3
答案　(1)　(2)BC　(3)×100　欧姆　1 900
解析　(1)根据闭合电路欧姆定律E＝I(Rg＋R0＋Rx＋r)，故I＝。
(2)指针在表盘中间位置时的误差较小，故A错误；欧姆调零是当Rx＝0时，调节R0使电路中的电流达到满偏电流，故B正确；根据I＝，Rx越小，相同的电阻变化量对应的电流变化量越大，所以欧姆表的示数左密右疏，故C正确；当Rx的阻值为题图乙中的R2时，Rx大于中值电阻，指针位于表盘中央位置的左侧，故D错误。
(3)指针偏转角度过小，说明选择的挡位较小，应该换×100倍率的挡位，换挡后应重新进行欧姆调零。如题图丙所示，测量结果为Rx＝19×100 Ω＝1 900 Ω。
4.(2024·云南昆明一中高三校考)佳佳同学在做“练习使用多用电表”的实验时，进行了如下测量：
图4
(1)测量电路的电压时，选用直流50 V量程，指针位置如图4中a所示，该电路两端电压为________V。
(2)测量电路的电流时，选择开关处在电流“10 mA”挡，指针位置如图中b所示，被测电流的值为________mA。
(3)某欧姆表由于长时间未使用，电源电动势和内阻发生了明显变化，导致无法进行欧姆调零。小佳同学用如图5甲所示的电路来研究其内部的电源情况。实验时选择欧姆表“×1”挡位，已知毫安表的量程为400 mA，内阻约为1 Ω。
图5
①在电路连接时，要注意毫安表的“－”接线柱要与欧姆表的________(填“红”或“黑”)表笔相连；
②调节电阻箱的阻值，当毫安表的读数为400 mA时，欧姆表指针偏转到整个表盘位置的2.5 Ω刻度处，如图乙所示，则欧姆表表头G的量程为________mA；
③连续调节电阻箱的阻值，记录多组电阻箱阻值R及通过毫安表的电流I，做出
R－图像，如图丙所示，则电源的电动势E＝________V。在不考虑实验偶然误差的情况下，电源电动势的测量值________(填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
答案　(1)20.5　(2)6.0　(3)①红　②500　③5　等于
解析　(1)测量电路的电压时，选用直流50 V量程，指针位置如图中a所示，读数时要读中间的刻度盘，最小刻度为1 V，则该电路两端电压为20.5 V。
(2)测量电路的电流时，选择开关处在电流“10 mA”挡，指针位置如图中b所示，读数时要读中间的刻度盘，最小刻度为0.2 mA，被测电流的值为6.0 mA。
(3)①电流从欧姆表的红表笔流入，从毫安表的“－”接线柱流出，所以毫安表的“－”接线柱要与欧姆表的红表笔相连；
②设欧姆表表头G的量程为Ig，由题意可得Ig＝400 mA，解得欧姆表表头G的量程为Ig＝500 mA；
③设回路中除电阻箱之外的总电阻为r，根据闭合电路欧姆定律有E＝I(R＋r)，整理得R＝－r
可知R－图像的斜率等于电源的电动势，则有
E＝k＝ V＝5 V
根据实验原理可知并未引入由于电表内阻而产生的系统误差，可知在不考虑实验偶然误差的情况下，电源电动势的测量值等于真实值。
5.(1)用如图6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。
图6
①请将以下测量步骤补充完整：
a. 旋动部件________，使指针对准电流的“0”刻线。
b. 将K旋转到电阻挡“×100”的位置。
c. 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”)。
②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
(2)图7为表头改装欧姆表的原理示意图。表头的量程为Ig＝300 μA，内阻为Rg＝500 Ω，电源电动势E＝3 V，内阻为r＝2.0 Ω，R为变阻器，最大阻值为10 kΩ。
图7
①由上述条件可知，改装后该表盘的正中央所标记的待测电阻阻值应为____Ω，若该表盘正中央刻线标记数字为10 Ω，则按上述方式直接改装得到的应是该欧姆表的________挡(填写“×1 k”“×100”“×10”或“×1”)。
②若通过改变欧姆表内部电源的电动势来更换挡位，则要得到“×10”挡，需将电源电动势调整至________V。
③此欧姆表使用一段时间后，电源内阻明显增大，电动势不变，但仍可进行欧姆调零。此时用欧姆表测电阻，将会导致测量值________(填写“偏大”“偏小”或“无影响”)。
④如图8所示，发光二极管是电子线路中常用的元件，一般作为指示灯使用。其“长脚”为正极，“短脚”为负极。当电流正向流经发光二极管时(从正极流入)，其电阻较小，可以发光。现利用欧姆表测量发光二极管电阻，发现二极管可以发光，则可知红表笔连接二极管的________(填写“长脚”或“短脚”)。
图8
答案　(1)①a.S C.T　0刻线　②ADC　
(2)①10 000　×1 k　②0.03　③无影响　④短脚
解析　(1)①a.旋动部件S，进行机械调零，使指针对准电流的“0”刻线。
c.将插入“＋”“－”插孔的表笔短接，旋动部件T，进行欧姆调零，使指针对准电阻的0刻线。
②将两表笔分别与待测电阻相接，发现指针偏转角度过小，可知待测电阻阻值较大，应将K旋转到电阻挡“×1 k”的位置，将两表笔短接，重新进行欧姆调零，将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接进行测量；则进行操作的步骤顺序为ADC。
(2)①改装后欧姆表进行欧姆调零时，有Ig＝
解得欧姆表内阻为R欧＝10 000 Ω
该表盘的正中央对应的电流为满偏电流的一半时，有Ig＝
解得待测电阻阻值为Rx＝10 000 Ω
若该表盘正中央刻线标记数字为10 Ω，则有
Rx＝10 000 Ω＝1 000×10 Ω
可知改装得到的应是该欧姆表的×1 k挡。
②若通过改变欧姆表内部电源的电动势来更换挡位，则要得到“×10”挡，则欧姆内阻变为R欧′＝×10 000 Ω＝100 Ω
需将电源电动势调整至为E′＝IgR欧′＝300×10－6×100 V＝0.03 V。
③此欧姆表使用一段时间后，电源内阻明显增大，电动势不变，但仍可进行欧姆调零。由于欧姆调零后，电动势不变，欧姆内阻也不变，所以此时用欧姆表测电阻，将对测量值无影响。
④现利用欧姆表测量发光二极管电阻，发现二极管可以发光，可知此时电流正向流经发光二极管，由于欧姆表黑表笔连接电源正极，则红表笔连接二极管的短脚。实验十四　用多用电表测量电学中的物理量
一、实验目的
1.了解多用电表的构造和工作原理。
2.会用多用电表测量电压、电流。
3.测量定值电阻和判断二极管的正负极。
4.会用多用电表进行简单的电路故障分析。
二、多用电表的原理与使用
1.认识多用电表
(1)多用电表可以用来测量电流、电压、电阻等，并且每一种测量项目都有几个量程。
(2)外形如图1所示：上半部分为表盘，表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度；下半部分为选择开关，它的四周刻有各种测量项目和量程。
多用电表面板上还有：欧姆表的欧姆调零旋钮(使电表指针指在右端零欧姆处)、指针定位螺丝(使电表指针指在左端的“0”位置)、表笔的正、负插孔(红表笔插入“＋”插孔，黑表笔插入“－”插孔)。
图1
2.用多用电表测量小灯泡的电压和电流
按如图2甲所示的电路图连好电路，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。红表笔接电势高的点。
图2
按如图乙所示的电路图连好电路，将选择开关置于直流电流挡，测量通过小灯泡的电流。此时电流从红色表笔流入电表。
3.用多用电表测定值电阻的阻值
(1)原理
电路图
I与Rx的对应关系 相当于待测电阻Rx＝0，调节R使I＝Ig＝，此时指针指在Ig处(RΩ＝Rg＋r＋R) 相当于待测电阻Rx＝∞，此时I＝0，指针不偏转 待测电阻为Rx，I＝，指针指到某确定位置，此时Rx＝－RΩ
刻度特点 表头电流满偏Ig处，对应欧姆表零刻度(最右侧) 表头电流I＝0处，对应欧姆表∞刻度(最左侧) 表头电流I与电阻Rx一一对应，但不是线性关系，表盘刻度不均匀
(2)注意：①黑表笔与电源的正极连接，红表笔与电源的负极连接，电流方向为“红进黑出”。
②当多用电表指针指在中央时＝，知中值电阻R中＝RΩ。
(3)测量步骤
①估测待测电阻阻值，选择合适的量程。
②欧姆调零。
③将被测电阻接在红、黑表笔之间。
④读数：指针示数乘以倍率。
⑤使用完毕：选择开关置于“OFF”挡，长期不用应取出电池。
(4)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“＋”插孔，黑表笔插入“－”插孔，注意电流的实际方向应为“红入”“黑出”。
②区分“机械零点”与“欧姆零点”。机械零点是表盘刻度左侧的“0”位置，调整的是表盘下边中间的指针定位螺丝；欧姆零点是指刻度盘右侧的“0”位置，调整的是欧姆调零旋钮。
③欧姆表读数时注意乘以相应挡位的倍率。
④使用多用电表时，手不能接触表笔的金属杆。
⑤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。
⑥测电阻时每换一次挡必须重新欧姆调零。
4.用多用电表测二极管的正、反向电阻
图3
(1)认识二极管：晶体二极管由半导体材料制成，它的符号如图3所示，左端为正极，右端为负极。
特点：当给二极管加正向电压时电阻很小，当给二极管加反向电压时电阻很大。
(2)用欧姆挡判断二极管的正、负极
图4
将多用电表欧姆挡调零之后，若多用电表指针偏角很大，则黑表笔接触二极管的正极，红表笔接触二极管的负极(如图4甲)；若多用电表指针偏角很小，则黑表笔接触二极管的负极，红表笔接触二极管的正极(如图乙)。
5.探索黑箱内的电学元件
判断目的 应用挡位 现象
电源 电压挡 两接线柱正、反接时均无示数，说明无电源
电阻 欧姆挡 两接线柱正、反接时示数相同
二极管 欧姆挡 正接时示数很小，反接时示数很大
考点一　教材原型实验
角度　多用电表的原理与读数
例1 (2024·四川师范大学附属中学模拟)某同学利用一个多用电表(表盘如图5乙所示)测量一个内阻Rg约100 Ω、满偏电流Ig＝100 mA的电流表的内阻，主要步骤如下：
(1)欧姆挡的选择开关拨至倍率________(填“×1”“×10”或“×100”)挡，先将红、黑表笔短接调零后，将多用电表中“黑表笔”接到电流表________(填“A”或“B”)接线柱上，“红表笔”接另一个接线柱。
图5
(2)多用电表表盘中的指针和电流表表盘指针所指位置如图乙、丙所示，该同学读出欧姆表的读数为________Ω，这时电流表的读数为________mA。
(3)测量结束后，将选择开关拨到OFF挡。
(4)通过进一步分析还可得到多用电表内部电池的电动势为________V。
角度　多用电表的原理
例2 (2024·山东高三校联考)某物理爱好者设计了一个三挡位(“×1”“×10”“×100”)的欧姆表，其内部结构如图6所示，K为单刀三掷开关，R为调零电阻，R1、R2、R3为定值电阻，表头G的满偏电流为Ig，内阻为Rg，干电池的电动势为E，内阻为r。用此欧姆表测量某待测电阻的阻值，回答下列问题：
图6
(1)欧姆表的两只表笔中，________(选填“a”或“b”)是红表笔。
(2)当欧姆表的挡位为“×100”时，应将单刀三掷开关K与________(选填“1”“2”或“3”)接通。
(3)若从“×10”挡位换成“×1”挡位，再进行欧姆调零时，调零电阻R的滑片应该________(选填“向上”或“向下”)调节。
(4)在“×100”挡位进行欧姆调零后，在ab两表笔间接入阻值为6 000 Ω的定值电阻R1，稳定后表头G的指针偏转到满偏刻度的；取走R1，在ab两表笔间接入待测电阻Rx，稳定后表头G的指针偏转到满偏刻度的，则Rx＝________Ω。
角度　使用多用电表判断二极管的正、负极
例3 某同学通过用多用电表测量找到发光二极管的负极。
(1)该同学做了如下两步具体的操作：第一，将多用电表选择开关旋转到电阻挡的“×1”挡，经过________之后，他把红表笔接在二极管的短管脚上，把黑表笔接在二极管的长管脚上，发现二极管发出了耀眼的白光；然后他将两表笔的位置互换以后，发现二极管不发光。这说明二极管的负极是________(选填“长管脚”或“短管脚”)所连接的一极。
(2)该同学依次用多用电表电阻挡的“×1”挡、“×10”挡、“×100”挡、
“×1 k”挡分别进行了二极管导通状态的准确的测量(多用电表内部电源电动势不变)，他发现二极管发光的亮度越来越________(选填“大”或“小”)，请帮助他分析一下具体的原因： ______________________________________________________。
角度　用多用电表探测电路故障
1.断路故障的检测方法
(1)用直流电压挡
将电压表与电源并联，若电压表示数不为零，说明电源良好，若电压表示数为零，说明电源损坏。
(2)用直流电流挡
将电流表串联在电路中，若电流表的示数为零，则说明与电流表串联的部分电路断路。
(3)用欧姆挡检测
将各元件与电源断开，然后接到红、黑表笔间，若有阻值说明元件完好，若电阻无穷大说明此元件断路。
2.短路故障的检测方法
(1)将电压表与电源并联，若电压表示数为零，说明电源被短路；若电压表示数不为零，则外电路的部分电路不被短路或不完全被短路。
(2)用电流表检测，若串联在电路中的电流表示数不为零，故障应是短路。
例4 在如图7所示的电路中，四节干电池串联，小灯泡A、B的规格均为“3.8 V　0.3 A”。合上开关S后，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，A、B灯都不亮。
图7
图8
(1)用多用电表的直流电压挡检查故障：
①选择开关置于下列量程的________挡较为合适(用字母序号表示)。
A.2.5 V B.10 V
C.50 V D.250 V
②测得c、d间电压约为5.8 V，e、f间电压为0，则故障是________。
A.A灯丝断开 B.B灯丝断开
C.d、e间连线断开 D.B灯短路
(2)接着用欧姆表的“×1”挡测电阻，欧姆表经过“欧姆调零”，
①测试前，一定要将电路中的开关S______。
②测c、d间和e、f间电阻时，某次测量结果如图8所示，读数为________Ω，此时测量的是________间的电阻，根据小灯泡的规格计算出的电阻为________Ω，它不等于测量值，原因是________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。考点二　创新拓展实验
例5 如图9所示，电学实验室的“黑盒子”表面有A、B、C三个接线柱，盒内总共有两个电学元件(一只定值电阻和一只半导体二极管)，每两个接线柱之间最多连接一个元件。为了探明盒内元件的连接方式，小华同学用多用电表进行了如下探测：用多用电表欧姆挡进行测量，把红、黑表笔分别与接线柱A、B、C连接，测量结果如表：
红表笔 A C C B A B
黑表笔 C A B C B A
阻值 有阻值 阻值同AC测量值 很大 很小 很大 接近AC间电阻
(Ⅰ)在图10虚线框中画出黑箱内的电路结构图。
(Ⅱ)小华为了精确测量黑箱内二极管的正向电阻值和定值电阻阻值，又进行了如下实验：
(1)如图11所示，将电源(电动势未知，内阻不计)、电阻箱、开关连接，将e与________(选填“A”或“B”)相连，f与________(选填“A”或“B”)相连，A、B之间再接入一个电压表，闭合开关，改变电阻箱R的阻值大小，读出多组对应的电压表示数，记录为U1。
(2)将e、f按照正确方式与A、C相连，闭合开关，改变电阻箱R的阻值大小，读出对应的电压表示数，记录为U2。
(3)分别作出－R和－R图像，发现两图线均为直线，若直线纵截距分别为a1、a2，斜率分别为k1、k2，则电源电动势为________，黑箱内定值电阻阻值为________，二极管正向电阻值为________。(共64张PPT)
实验十四　用多用电表测量电学中的物理量
第九章　电路及其应用
目 录
CONTENTS
夯实必备知识
01
研透核心考点
02
提升素养能力
03
夯实必备知识
1
一、实验目的
1.了解多用电表的构造和工作原理。
2.会用多用电表测量电压、电流。
3.测量定值电阻和判断二极管的正负极。
4.会用多用电表进行简单的电路故障分析。
二、多用电表的原理与使用
1.认识多用电表
(1)多用电表可以用来测量电流、电压、电阻等，并且每一种测量项目都有几个量程。
(2)外形如图1所示：上半部分为表盘，表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度；下半部分为选择开关，它的四周刻有各种测量项目和量程。
多用电表面板上还有：欧姆表的欧姆调零旋钮(使电表指针指在右端零欧姆处)、指针定位螺丝(使电表指针指在左端的“0”位置)、表笔的正、负插孔(红表笔插入“＋”插孔，黑表笔插入“－”插孔)。
图1
2.用多用电表测量小灯泡的电压和电流
按如图2甲所示的电路图连好电路，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。红表笔接电势高的点。
图2
按如图乙所示的电路图连好电路，将选择开关置于直流电流挡，测量通过小灯泡的电流。此时电流从红色表笔流入电表。
3.用多用电表测定值电阻的阻值
(1)原理
(3)测量步骤
①估测待测电阻阻值，选择合适的量程。
②欧姆调零。
③将被测电阻接在红、黑表笔之间。
④读数：指针示数乘以倍率。
⑤使用完毕：选择开关置于“OFF”挡，长期不用应取出电池。
(4)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“＋”插孔，黑表笔插入“－”插孔，注意电流的实际方向应为“红入”“黑出”。
②区分“机械零点”与“欧姆零点”。机械零点是表盘刻度左侧的“0”位置，调整的是表盘下边中间的指针定位螺丝；欧姆零点是指刻度盘右侧的“0”位置，调整的是欧姆调零旋钮。
③欧姆表读数时注意乘以相应挡位的倍率。
④使用多用电表时，手不能接触表笔的金属杆。
⑤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。
⑥测电阻时每换一次挡必须重新欧姆调零。
4.用多用电表测二极管的正、反向电阻
(1)认识二极管：晶体二极管由半导体材料制成，它的符号如图3所示，左端为正极，右端为负极。
图3
特点：当给二极管加正向电压时电阻很小，当给二极管加反向电压时电阻很大。
(2)用欧姆挡判断二极管的正、负极
将多用电表欧姆挡调零之后，若多用电表指针偏角很大，则黑表笔接触二极管的正极，红表笔接触二极管的负极(如图4甲)；若多用电表指针偏角很小，则黑表笔接触二极管的负极，红表笔接触二极管的正极(如图乙)。
图4
5.探索黑箱内的电学元件
判断目的 应用挡位 现象
电源 电压挡 两接线柱正、反接时均无示数，说明无电源
电阻 欧姆挡 两接线柱正、反接时示数相同
二极管 欧姆挡 正接时示数很小，反接时示数很大
研透核心考点
2
考点二　创新拓展实验
考点一　教材原型实验
例1 (2024·四川师范大学附属中学模拟)某同学利用一个多用电表(表盘如图5乙所示)测量一个内阻Rg约100 Ω、满偏电流Ig＝100 mA的电流表的内阻，主要步骤如下：
(1)欧姆挡的选择开关拨至倍率________(填“×1”“×10”或“×100”)挡，先将红、黑表笔短接调零后，将多用电表中“黑表笔”接到电流表________(填“A”或“B”)接线柱上，“红表笔”接另一个接线柱。
考点一　教材原型实验
角度　　多用电表的原理与读数
图5
解析　当欧姆表的指针指在中间位置附近时，测量值较为准确，故选择“×10”挡较好；多用电表的黑表笔与内部电源正极连接，与外电路形成闭合回路后，电流从黑表笔流出，红表笔流进，而电流表接入电路要注意“＋”进“－”出，故黑表笔应接电流表的B接线柱上。
答案　×10　B　
(2)多用电表表盘中的指针和电流表表盘指针所指位置如图乙、丙所示，该同学读出欧姆表的读数为________Ω，这时电流表的读数为________mA。
解析　欧姆表读数等于表盘刻度值×倍率，即欧姆表的读数为120 Ω；电流表的量程是0～100 mA，分度值为2 mA，则示数为40 mA。
答案　120　40　
(3)测量结束后，将选择开关拨到OFF挡。
(4)通过进一步分析还可得到多用电表内部电池的电动势为________V。
解析　由题图乙可知表盘中间刻度为15，又选择倍率为“×10”挡，所以此时多用电表的中值电阻为150 Ω，根据E＝I(R＋R中)
得E＝40×10－3×(120＋150) V＝10.8 V。
答案　10.8
例2 (2024·山东高三校联考)某物理爱好者设计了一个三挡位(“×1”“×10”“×100”)的欧姆表，其内部结构如图6所示，K为单刀三掷开关，R为调零电阻，R1、R2、R3为定值电阻，表头G的满偏电流为Ig，内阻为Rg，干电池的电动势为E，内阻为r。用此欧姆表测量某待测电阻的阻值，回答下列问题：
角度　　多用电表的原理
图6
(1)欧姆表的两只表笔中，________(选填“a”或“b”)是红表笔。
解析　电流从红表笔流进欧姆表，从黑表笔流出欧姆表，欧姆表红表笔与内部电源负极相连，所以图中a是红表笔。
答案　a
(2)当欧姆表的挡位为“×100”时，应将单刀三掷开关K与________(选填“1”“2”或“3”)接通。
解析　当开关K拨向1时，回路中满偏电流小，欧姆表内阻大，中值电阻大，能够接入待测电阻的阻值大，倍率较大，即为“×100”挡位。
答案　1
(3)若从“×10”挡位换成“×1”挡位，再进行欧姆调零时，调零电阻R的滑片应该________(选填“向上”或“向下”)调节。
解析　从“×10”挡位换成“×1”挡位。即开关K从2拨向3，根据闭合电路欧姆定律有E＝Ig2(R调零2＋r)＋Ig(Rg＋R3)
E＝Ig3(R调零3＋r)＋Ig(Rg＋R2＋R3)
又Ig2则R调零2>R调零3
即调零电阻接入电路的阻值减小，因此滑片向下滑动。
答案　向下　
则有Rx＝4 000 Ω。
答案　4 000
例3 某同学通过用多用电表测量找到发光二极管的负极。
(1)该同学做了如下两步具体的操作：第一，将多用电表选择开关旋转到电阻挡的“×1”挡，经过________之后，他把红表笔接在二极管的短管脚上，把黑表笔接在二极管的长管脚上，发现二极管发出了耀眼的白光；然后他将两表笔的位置互换以后，发现二极管不发光。这说明二极管的负极是________(选填“长管脚”或“短管脚”)所连接的一极。
角度　　使用多用电表判断二极管的正、负极
解析　在测量电阻时，选择挡位后首先要进行欧姆调零；二极管发光时处于正向导通状态，因为黑表笔所接的长管脚为二极管的正极，故短管脚为负极。
答案　欧姆调零　短管脚　
(2)该同学依次用多用电表电阻挡的“×1”挡、“×10”挡、“×100”挡、“×1 k”挡分别进行了二极管导通状态的准确的测量(多用电表内部电源电动势不变)，他发现二极管发光的亮度越来越________(选填“大”或“小”)，请帮助他分析一下具体的原因：___________________________________________。
答案　小　原因见解析
1.断路故障的检测方法
(1)用直流电压挡
将电压表与电源并联，若电压表示数不为零，说明电源良好，若电压表示数为零，说明电源损坏。
(2)用直流电流挡
将电流表串联在电路中，若电流表的示数为零，则说明与电流表串联的部分电路断路。
(3)用欧姆挡检测
将各元件与电源断开，然后接到红、黑表笔间，若有阻值说明元件完好，若电阻无穷大说明此元件断路。
角度　　用多用电表探测电路故障
2.短路故障的检测方法
(1)将电压表与电源并联，若电压表示数为零，说明电源被短路；若电压表示数不为零，则外电路的部分电路不被短路或不完全被短路。
(2)用电流表检测，若串联在电路中的电流表示数不为零，故障应是短路。
例4 在如图7所示的电路中，四节干电池串联，小灯泡A、B的规格均为“3.8 V　0.3 A”。合上开关S后，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，A、B灯都不亮。
图7
图8
(1)用多用电表的直流电压挡检查故障：
①选择开关置于下列量程的________挡较为合适(用字母序号表示)。
A.2.5 V B.10 V C.50 V D.250 V
②测得c、d间电压约为5.8 V，e、f间电压为0，则故障是________。
A.A灯丝断开 B.B灯丝断开 C.d、e间连线断开 D.B灯短路
解析　①因为电源的电动势大约为6 V，要使电压挡选择的量程安全以及准确，则选择开关应置于10 V挡，故B正确。
②测得c、d间电压约为5.8 V，接近电源电动势，e、f间电压为0，可知灯泡A断路，故A正确。
答案　①B　②A　
(2)接着用欧姆表的“×1”挡测电阻，欧姆表经过“欧姆调零”，
①测试前，一定要将电路中的开关S______。
②测c、d间和e、f间电阻时，某次测量结果如图8所示，读数为________Ω，此时测量的是________间的电阻，根据小灯泡的规格计算出的电阻为________Ω，它不等于测量值，原因是_________________________________________________
_____________________________________________________________________。
解析　①用欧姆表测量电阻时，开关应断开，使得待测电阻与电源不相连。
答案　①断开　②6　e、f 12.7　温度高时灯丝电阻率大，计算出的电阻是灯丝温度高时的电阻(或测量出的电阻是常温下灯丝的电阻)
例5 如图9所示，电学实验室的“黑盒子”表面有A、B、C三个接线柱，盒内总共有两个电学元件(一只定值电阻和一只半导体二极管)，每两个接线柱之间最多连接一个元件。为了探明盒内元件的连接方式，小华同学用多用电表进行了如下探测：用多用电表欧姆挡进行测量，把红、黑表笔分别与接线柱A、B、C连接，测量结果如表：
考点二　创新拓展实验
红表笔 A C C B A B
黑表笔 C A B C B A
阻值 有阻值 阻值同AC测量值 很大 很小 很大 接近AC间电阻
(Ⅰ)在图10虚线框中画出黑箱内的电路结构图。
解析　(Ⅰ)AC与CA间电阻相同，说明AC间是定值电阻，在测量BC之间电阻时，黑表笔接C时电阻很小，接B时电阻很大，说明BC之间有二极管，而且C接二极管的正极，则电路如图所示。
答案　(Ⅰ)见解析图
(Ⅱ)小华为了精确测量黑箱内二极管的正向电阻值和定值电阻阻值，又进行了如下实验：
(1)如图11所示，将电源(电动势未知，内阻不计)、电阻箱、开关连接，将e与________(选填“A”或“B”)相连，f与________(选填“A”或“B”)相连，A、B之间再接入一个电压表，闭合开关，改变电阻箱R的阻值大小，读出多组对应的电压表示数，记录为U1。
解析　(Ⅱ)(1)因为电流从A到B才能正向流过该二极管，且f与电源正极相连，故f接A，e接B。
答案　 (Ⅱ)(1)B　A　
(2)将e、f按照正确方式与A、C相连，闭合开关，改变电阻箱R的阻值大小，读出对应的电压表示数，记录为U2。
解析　e与B、f与A相连时，AB之间的电压表测的是二极管和定值电阻的总电压，设电源电动势为E，二极管正向电阻为RD，定值电阻阻值为R0，则由题意得
提升素养能力
3
1.(2023·山东泰安模拟预测)某物理兴趣小组设计了一个如图1所示的多用电表电路图。已知表头G的满偏电流为Ig＝30 mA，内阻Rg＝90 Ω。定值电阻R1＝10 Ω。电源电动势E＝12 V，内阻r＝2 Ω，电阻箱R2和R3的调节范围都是0～999.9 Ω。
图1
(1)与多用电表B端相连的是________(填“红”或者“黑”)表笔。
(2)选择开关置于1位置，闭合开关S，电流表的量程为________mA，保持S闭合，选择开关置于3位置，将其改装为量程60 V的电压表，电阻箱R3应调节为________Ω。
(3)选择开关置于2位置，通过开关S的通断可以实现欧姆表“×1”与“×10”两种倍率，则________(填“闭合”或者“断开”)开关S，欧姆表为“×1”倍率。将欧姆表切换至“×10”倍率，红、黑表笔短接进行欧姆调零，将某一待测电阻接在红黑表笔之间，当表头G的指针偏转角度为满量程的时，待测电阻为________Ω。
答案　(1)黑　(2)300　191　(3)闭合　200
解析　(1)根据多用电表的电流“红进黑出”可知与B端相连的为黑表笔。
(2)选择开关置于1位置，闭合开关S时，电流表的量程为
R1与Rg并联后总电阻为RA＝9 Ω
S闭合，选择开关置于3时U＝IA(RA＋R3)
解得R3＝191 Ω。
2.如图2甲所示的黑箱中有两只电学元件，小明使用多用电表对其进行探测。
图2
(1)在使用多用电表前，发现指针不在左边“0”刻度线处，应先调整图乙中多用电表的________(选填“A”“B”或“C”)。
(2)探测黑箱a、b接点间是否存在电源时，应选用多用电表的________挡(选填“直流电压”“直流电流”或“电阻”)。
(3)在判定黑箱中无电源后，将选择开关旋至“×1”挡，调节好多用电表，测量各接点间的阻值。两表笔分别接a、b时，多用电表的示数如图丙所示，正反向阻值均相等，则他判断a、b两点间连接了电阻，阻值为____________Ω。
(4)他继续将红表笔接b，黑表笔接c，发现电阻无穷大，于是又将黑表笔接b，红表笔接c，发现电阻比a、b间的电阻更小，于是他判断出b、c间连接了二极管，并且二极管的正极与________点相连。
答案　(1)A　(2)直流电压　(3)15　(4)b
解析　(1)多用表使用前应机械调零，应调整A。
(2)可用多用电表的直流电压挡探测黑箱a、b接点间是否存在电源，将一表笔接a，另一表笔短暂接b，同时观察指针偏转的情况，判断接点间是否存在电源。
(3)挡位为“×1”挡，根据图丙示数可知r＝15×1 Ω＝15 Ω。
(4)二极管正向导通电阻很小，反向电阻无穷大，再根据多用电表欧姆挡内部结构可知，电流从红表笔流入，黑表笔流出，可知二极管的正极与b点相连，负极与c点相连。
3.(1)如图3甲所示，是欧姆表测未知电阻Rx阻值的原理图，电路中电池的电动势为E、内阻为r，R0为调零电阻，Rg为表头内阻，则电流I与待测电阻的阻值Rx关系式为I＝________(调零电阻接入电路的部分阻值用R0表示)。
(2)I－Rx的关系图像如图乙所示，由图像判断下列说法正确的是________。
A.指针偏角越小，测量的误差越小
B.欧姆调零是当Rx＝0时，调节R0使电路中的电流I＝Ig
C.Rx越小，相同的电阻变化量对应的电流变化量越大，所以欧姆表的示数左密右疏
D.测量中，当Rx的阻值为图乙中的R2时，指针位于表盘中央位置的右侧
(3)用欧姆挡粗测电阻，选用“×10”倍率挡测量，发现指针偏转角度过小，因此需选择________(选填“×1”或“×100”)倍率的挡位，换挡后应重新进行________________(选填“欧姆”或“机械”)调零，测量时多用电表的示数如图丙所示，测量结果为Rx＝________Ω。
图3
(3)指针偏转角度过小，说明选择的挡位较小，应该换×100倍率的挡位，换挡后应重新进行欧姆调零。如题图丙所示，测量结果为Rx＝19×100 Ω＝1 900 Ω。
4.(2024·云南昆明一中高三校考)佳佳同学在做“练习使用多用电表”的实验时，进行了如下测量：
图4
(1)测量电路的电压时，选用直流50 V量程，指针位置如图4中a所示，该电路两端电压为________V。
(2)测量电路的电流时，选择开关处在电流“10 mA”挡，指针位置如图中b所示，被测电流的值为________mA。`
(3)某欧姆表由于长时间未使用，电源电动势和内阻发生了明显变化，导致无法进行欧姆调零。小佳同学用如图5甲所示的电路来研究其内部的电源情况。实验时选择欧姆表“×1”挡位，已知毫安表的量程为400 mA，内阻约为1 Ω。
图5
答案　(1)20.5　(2)6.0　(3)①红　②500　③5　等于
解析　(1)测量电路的电压时，选用直流50 V量程，指针位置如图中a所示，读数时要读中间的刻度盘，最小刻度为1 V，则该电路两端电压为20.5 V。
(2)测量电路的电流时，选择开关处在电流“10 mA”挡，指针位置如图中b所示，读数时要读中间的刻度盘，最小刻度为0.2 mA，被测电流的值为6.0 mA。
(3)①电流从欧姆表的红表笔流入，从毫安表的“－”接线柱流出，所以毫安表的“－”接线柱要与欧姆表的红表笔相连；
根据实验原理可知并未引入由于电表内阻而产生的系统误差，可知在不考虑实验偶然误差的情况下，电源电动势的测量值等于真实值。
5.(1)用如图6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。
图6
①请将以下测量步骤补充完整：
a. 旋动部件________，使指针对准电流的“0”刻线。
b. 将K旋转到电阻挡“×100”的位置。
c. 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”)。
②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
(2)图7为表头改装欧姆表的原理示意图。表头的量程为Ig＝300 μA，内阻为Rg＝500 Ω，电源电动势E＝3 V，内阻为r＝2.0 Ω，R为变阻器，最大阻值为10 kΩ。
图7
①由上述条件可知，改装后该表盘的正中央所标记的待测
电阻阻值应为____Ω，若该表盘正中央刻线标记数字为10 Ω，
则按上述方式直接改装得到的应是该欧姆表的________
挡(填写“×1 k”“×100”“×10”或“×1”)。
②若通过改变欧姆表内部电源的电动势来更换挡位，则要得到“×10”挡，需将电源电动势调整至________V。
③此欧姆表使用一段时间后，电源内阻明显增大，电动势不变，但仍可进行欧姆调零。此时用欧姆表测电阻，将会导致测量值________(填写“偏大”“偏小”或“无影响”)。
④如图8所示，发光二极管是电子线路中常用的元件，一般作为指示灯使用。其“长脚”为正极，“短脚”为负极。当电流正向流经发光二极管时(从正极流入)，其电阻较小，可以发光。现利用欧姆表测量发光二极管电阻，发现二极管可以发光，则可知红表笔连接二极管的________(填写“长脚”或“短脚”)。
图8
答案　(1)①a.S C.T　0刻线　②ADC　
(2)①10 000　×1 k　②0.03　③无影响　④短脚
解析　(1)①a.旋动部件S，进行机械调零，使指针对准电流的“0”刻线。
c.将插入“＋”“－”插孔的表笔短接，旋动部件T，进行欧姆调零，使指针对准电阻的0刻线。
②将两表笔分别与待测电阻相接，发现指针偏转角度过小，可知待测电阻阻值较大，应将K旋转到电阻挡“×1 k”的位置，将两表笔短接，重新进行欧姆调零，将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接进行测量；则进行操作的步骤顺序为ADC。
解得欧姆表内阻为R欧＝10 000 Ω
解得待测电阻阻值为Rx＝10 000 Ω
若该表盘正中央刻线标记数字为10 Ω，则有Rx＝10 000 Ω＝1 000×10 Ω
可知改装得到的应是该欧姆表的×1 k挡。
需将电源电动势调整至为E′＝IgR欧′＝300×10－6×100 V＝0.03 V。
③此欧姆表使用一段时间后，电源内阻明显增大，电动势不变，但仍可进行欧姆调零。由于欧姆调零后，电动势不变，欧姆内阻也不变，所以此时用欧姆表测电阻，将对测量值无影响。
④现利用欧姆表测量发光二极管电阻，发现二极管可以发光，可知此时电流正向流经发光二极管，由于欧姆表黑表笔连接电源正极，则红表笔连接二极管的短脚。
本节内容结束
THANKS　　　　　实验十四　用多用电表测量电学中的物理量
1.(2023·山东泰安模拟预测)某物理兴趣小组设计了一个如图1所示的多用电表电路图。已知表头G的满偏电流为Ig＝30 mA，内阻Rg＝90 Ω。定值电阻R1＝10 Ω。电源电动势E＝12 V，内阻r＝2 Ω，电阻箱R2和R3的调节范围都是0～999.9 Ω。
图1
(1)与多用电表B端相连的是________(填“红”或者“黑”)表笔。
(2)选择开关置于1位置，闭合开关S，电流表的量程为________mA，保持S闭合，选择开关置于3位置，将其改装为量程60 V的电压表，电阻箱R3应调节为________Ω。
(3)选择开关置于2位置，通过开关S的通断可以实现欧姆表“×1”与“×10”两种倍率，则________(填“闭合”或者“断开”)开关S，欧姆表为“×1”倍率。将欧姆表切换至“×10”倍率，红、黑表笔短接进行欧姆调零，将某一待测电阻接在红黑表笔之间，当表头G的指针偏转角度为满量程的时，待测电阻为________Ω。
2.如图2甲所示的黑箱中有两只电学元件，小明使用多用电表对其进行探测。
图2
(1)在使用多用电表前，发现指针不在左边“0”刻度线处，应先调整图乙中多用电表的________(选填“A”“B”或“C”)。
(2)探测黑箱a、b接点间是否存在电源时，应选用多用电表的________挡(选填“直流电压”“直流电流”或“电阻”)。
(3)在判定黑箱中无电源后，将选择开关旋至“×1”挡，调节好多用电表，测量各接点间的阻值。两表笔分别接a、b时，多用电表的示数如图丙所示，正反向阻值均相等，则他判断a、b两点间连接了电阻，阻值为____________Ω。
(4)他继续将红表笔接b，黑表笔接c，发现电阻无穷大，于是又将黑表笔接b，红表笔接c，发现电阻比a、b间的电阻更小，于是他判断出b、c间连接了二极管，并且二极管的正极与________点相连。
3.(1)如图3甲所示，是欧姆表测未知电阻Rx阻值的原理图，电路中电池的电动势为E、内阻为r，R0为调零电阻，Rg为表头内阻，则电流I与待测电阻的阻值Rx关系式为I＝________________(调零电阻接入电路的部分阻值用R0表示)。
(2)I－Rx的关系图像如图乙所示，由图像判断下列说法正确的是________。
A.指针偏角越小，测量的误差越小
B.欧姆调零是当Rx＝0时，调节R0使电路中的电流I＝Ig
C.Rx越小，相同的电阻变化量对应的电流变化量越大，所以欧姆表的示数左密右疏
D.测量中，当Rx的阻值为图乙中的R2时，指针位于表盘中央位置的右侧
(3)用欧姆挡粗测电阻，选用“×10”倍率挡测量，发现指针偏转角度过小，因此需选择________(选填“×1”或“×100”)倍率的挡位，换挡后应重新进行________________(选填“欧姆”或“机械”)调零，测量时多用电表的示数如图丙所示，测量结果为Rx＝________Ω。
图3
4.(2024·云南昆明一中高三校考)佳佳同学在做“练习使用多用电表”的实验时，进行了如下测量：
图4
(1)测量电路的电压时，选用直流50 V量程，指针位置如图4中a所示，该电路两端电压为________V。
(2)测量电路的电流时，选择开关处在电流“10 mA”挡，指针位置如图中b所示，被测电流的值为________mA。
(3)某欧姆表由于长时间未使用，电源电动势和内阻发生了明显变化，导致无法进行欧姆调零。小佳同学用如图5甲所示的电路来研究其内部的电源情况。实验时选择欧姆表“×1”挡位，已知毫安表的量程为400 mA，内阻约为1 Ω。
图5
①在电路连接时，要注意毫安表的“－”接线柱要与欧姆表的________(填“红”或“黑”)表笔相连；
②调节电阻箱的阻值，当毫安表的读数为400 mA时，欧姆表指针偏转到整个表盘位置的2.5 Ω刻度处，如图乙所示，则欧姆表表头G的量程为________mA；
③连续调节电阻箱的阻值，记录多组电阻箱阻值R及通过毫安表的电流I，做出R－图像，如图丙所示，则电源的电动势E＝________V。在不考虑实验偶然误差的情况下，电源电动势的测量值________(填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
5.(1)用如图6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。
图6
①请将以下测量步骤补充完整：
a. 旋动部件________，使指针对准电流的“0”刻线。
b. 将K旋转到电阻挡“×100”的位置。
c. 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”)。
②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
(2)图7为表头改装欧姆表的原理示意图。表头的量程为Ig＝300 μA，内阻为Rg＝500 Ω，电源电动势E＝3 V，内阻为r＝2.0 Ω，R为变阻器，最大阻值为10 kΩ。
图7
①由上述条件可知，改装后该表盘的正中央所标记的待测电阻阻值应为________Ω，若该表盘正中央刻线标记数字为10 Ω，则按上述方式直接改装得到的应是该欧姆表的________挡(填写“×1 k”“×100”“×10”或“×1”)。
②若通过改变欧姆表内部电源的电动势来更换挡位，则要得到“×10”挡，需将电源电动势调整至________V。
③此欧姆表使用一段时间后，电源内阻明显增大，电动势不变，但仍可进行欧姆调零。此时用欧姆表测电阻，将会导致测量值________(填写“偏大”“偏小”或“无影响”)。
④如图8所示，发光二极管是电子线路中常用的元件，一般作为指示灯使用。其“长脚”为正极，“短脚”为负极。当电流正向流经发光二极管时(从正极流入)，其电阻较小，可以发光。现利用欧姆表测量发光二极管电阻，发现二极管可以发光，则可知红表笔连接二极管的________(填写“长脚”或“短脚”)。
图8
实验十四　用多用电表测量电学中的物理量
1.(1)黑　(2)300　191　(3)闭合　200
解析　(1)根据多用电表的电流“红进黑出”可知与B端相连的为黑表笔。
(2)选择开关置于1位置，闭合开关S时，电流表的量程为
IA＝Ig＋Ig＝300 mA
R1与Rg并联后总电阻为RA＝9 Ω
S闭合，选择开关置于3时U＝IA(RA＋R3)
解得R3＝191 Ω。
(3)闭合开关S时，电流表量程为S断开时的10倍，故所测电阻是开关断开时的，因此开关S闭合为“×1”倍率，S断开为“×10”倍率。使用“×10”倍率时，电流表量程为30 mA，因此Rx＝－＝ Ω－ Ω＝200 Ω。
2.(1)A　(2)直流电压　(3)15　(4)b
解析　(1)多用表使用前应机械调零，应调整A。
(2)可用多用电表的直流电压挡探测黑箱a、b接点间是否存在电源，将一表笔接a，另一表笔短暂接b，同时观察指针偏转的情况，判断接点间是否存在电源。
(3)挡位为“×1”挡，根据图丙示数可知
r＝15×1 Ω＝15 Ω。
(4)二极管正向导通电阻很小，反向电阻无穷大，再根据多用电表欧姆挡内部结构可知，电流从红表笔流入，黑表笔流出，可知二极管的正极与b点相连，负极与c点相连。
3.(1)　(2)BC　(3)×100　欧姆　1 900
解析　(1)根据闭合电路欧姆定律E＝I(Rg＋R0＋Rx＋r)，故
I＝。
(2)指针在表盘中间位置时的误差较小，故A错误；欧姆调零是当Rx＝0时，调节R0使电路中的电流达到满偏电流，故B正确；根据I＝，Rx越小，相同的电阻变化量对应的电流变化量越大，所以欧姆表的示数左密右疏，故C正确；当Rx的阻值为题图乙中的R2时，Rx大于中值电阻，指针位于表盘中央位置的左侧，故D错误。
(3)指针偏转角度过小，说明选择的挡位较小，应该换×100倍率的挡位，换挡后应重新进行欧姆调零。如题图丙所示，测量结果为Rx＝19×100 Ω＝1 900 Ω。
4.(1)20.5　(2)6.0　(3)①红　②500　③5　等于
解析　(1)测量电路的电压时，选用直流50 V量程，指针位置如图中a所示，读数时要读中间的刻度盘，最小刻度为1 V，则该电路两端电压为20.5 V。
(2)测量电路的电流时，选择开关处在电流“10 mA”挡，指针位置如图中b所示，读数时要读中间的刻度盘，最小刻度为0.2 mA，被测电流的值为6.0 mA。
(3)①电流从欧姆表的红表笔流入，从毫安表的“－”接线柱流出，所以毫安表的“－”接线柱要与欧姆表的红表笔相连；
②设欧姆表表头G的量程为Ig，由题意可得Ig＝400 mA，解得欧姆表表头G的量程为Ig＝500 mA；
③设回路中除电阻箱之外的总电阻为r，根据闭合电路欧姆定律有E＝I(R＋r)，整理得R＝－r
可知R－图像的斜率等于电源的电动势，则有
E＝k＝ V＝5 V
根据实验原理可知并未引入由于电表内阻而产生的系统误差，可知在不考虑实验偶然误差的情况下，电源电动势的测量值等于真实值。
5.(1)①a.S　c.T　0刻线　②ADC　(2)①10 000　×1 k　②0.03　③无影响　④短脚
解析　(1)①a.旋动部件S，进行机械调零，使指针对准电流的“0”刻线。
c.将插入“＋”“－”插孔的表笔短接，旋动部件T，进行欧姆调零，使指针对准电阻的0刻线。
②将两表笔分别与待测电阻相接，发现指针偏转角度过小，可知待测电阻阻值较大，应将K旋转到电阻挡“×1 k”的位置，将两表笔短接，重新进行欧姆调零，将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接进行测量；则进行操作的步骤顺序为ADC。
(2)①改装后欧姆表进行欧姆调零时，有Ig＝
解得欧姆表内阻为R欧＝10 000 Ω
该表盘的正中央对应的电流为满偏电流的一半时，有
Ig＝
解得待测电阻阻值为Rx＝10 000 Ω
若该表盘正中央刻线标记数字为10 Ω，则有
Rx＝10 000 Ω＝1 000×10 Ω
可知改装得到的应是该欧姆表的×1 k挡。
②若通过改变欧姆表内部电源的电动势来更换挡位，则要得到“×10”挡，则欧姆内阻变为
R欧′＝×10 000 Ω＝100 Ω
需将电源电动势调整至为
E′＝IgR欧′＝300×10－6×100 V＝0.03 V。
③此欧姆表使用一段时间后，电源内阻明显增大，电动势不变，但仍可进行欧姆调零。由于欧姆调零后，电动势不变，欧姆内阻也不变，所以此时用欧姆表测电阻，将对测量值无影响。
④现利用欧姆表测量发光二极管电阻，发现二极管可以发光，可知此时电流正向流经发光二极管，由于欧姆表黑表笔连接电源正极，则红表笔连接二极管的短脚。

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