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实验十四　用多用电表测量电学中的物理量
实验装置 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位必须重新欧姆调零
操作要领 1.观察:观察多用电表的外形，认识选择开关的测量项目及量程。 2.机械调零: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，则可用小螺丝刀调节定位螺丝进行机械调零。 3.将红、黑表笔分别插入“+”、“-”插孔。 4.测量小灯泡的电压和电流。 (1)按如图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。 (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。 5.测量定值电阻 (1)根据被测电阻的估计阻值，选择合适的挡位，把两表笔短接，观察指针是否指在欧姆表的“0”刻度，若不指在欧姆表的“0”刻度，调节欧姆调零旋钮，使指针指在欧姆表的“0”刻度处。 (2)将被测电阻接在两表笔之间，待指针稳定后读数。 (3)读出指针在刻度盘上所指的数值，用读数乘以所选挡位的倍率，即得测量结果。 (4)测量完毕，将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡
考点一　教材原型实验
欧姆表的原理
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=，此时指针指在满偏电流Ig处(欧姆表内阻R Ω=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
中值 电阻 当多用电表指针指在中央时，有=，故中值电阻R中=RΩ。
考向　多用电表读数及使用
例1 在“练习使用多用电表”的实验中:
(1)用多用电表测电流或电阻的过程中，下列说法正确的是　　　　。
A.在测量电阻时，更换倍率后不必重新进行调零
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
(2)测量时多用电表指针指在如图甲所示位置，若选择开关处于“10 V”挡，其读数为　　　　V;若选择开关处于“×10 Ω”挡，其读数为　　　　Ω。
(3)分别用多用电表欧姆挡的“×1 k”“×100”两挡粗测人体的电阻值时，表盘上指针如图乙所示，则所测人体的电阻约为　　　　Ω。
(4)某同学用“×100”挡位测量一电阻，发现指针偏转角度过小。为了减小测量误差，他再次进行测量前应该进行的操作是　　　　(从下列选项中挑出合理的步骤并按操作顺序排列)。
A.将红表笔和黑表笔接触
B.把选择开关旋转到“×10”位置
C.把选择开关旋转到“×1 k”位置
D.调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点
(5)用多用电表测量某电阻时，红表笔的电势　　　　黑表笔的电势 (选填“高于”“低于”或“等于”)。
答案　(1)D　(2)5.7　125　(3)1 750　(4)CAD　(5)低于
解析　(1)欧姆挡的零刻度在最右边，也就是电流满偏，在测量电阻时，更换倍率后，欧姆表的内部电阻发生了变化，所以必须重新进行调零，故A错误;在测量电流时，根据电流表的原理，电流的零刻度在左边，更换量程后不需要调零，故B错误;在测量未知电阻时，先用中等倍率的某个欧姆挡试测，若指针偏角过小，再换用倍率较大的挡，故C错误;在测量未知电流时，为了电流表的安全，必须先选择电流最大量程进行试测，若指针偏角过小，再换用较小的量程进行测量，故D正确。
(2)选择开关处于“10 V”挡，最小分度值为0.2 V，所以此时的读数为5.7 V。若选择开关处于“×10 Ω”挡，由图甲可知其读数为125 Ω。
(3)多用电表的指针应尽可能偏转到刻度盘中央附近，可知电阻为17.5×100 Ω=1 750 Ω。
(4)指针偏转角度过小，表明电阻较大。要使指针指在中值附近，则应该增大倍率，故把选择开关旋转到“×1 k”位置，并重新进行欧姆调零，所以他再次进行测量前应该进行的操作是CAD。
(5)根据欧姆表中黑表笔与电源正极相连，可知红表笔的电势低于黑表笔的电势。
考向　使用多用电表测量二极管的极性
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
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)。
例2 (2024·浙江6月选考，16-Ⅱ)在测绘发光二极管在导通状态下的伏安特性曲线实验中，
(1)用多用电表欧姆挡判断发光二极管的正负极，选用“×100”挡时，变换表笔与二极管两极的连接方式，发现电表指针均不偏转，选用　　　　挡(选填“×10”或“×1 k”)重新测试，指针仍不偏转，更换二极管极性后，发现指针偏转，此时与多用电表红色表笔相连的是二极管　　　　(选填“正极”或“负极”)。
(2)图甲是已完成部分连线的实物图，为实现电压可从零开始调节，并完成实验，P应连接　　　　接线柱(选填“a”“b”“c”或“d”)，Q应连接　　　　接线柱(选填“a”“b”“c”或“d”)。某次选用多用电表量程为50 mA挡测量，指针如图乙所示，则电流I=　　　　mA。
(3)根据测得数据，绘出伏安特性曲线如图丙所示，说明该二极管是　　　　元件(选填“线性”或“非线性”)，正常发光时电压在　　　　V范围。
答案　(1)×1 k　负极　(2)a　d　45.0(44.9~45.1均可)　(3)非线性　1.9~2.5
解析　(1)发现电表指针均不偏转，说明阻值过大，应选用更高倍率的挡位重新测试，即换用“×1 k”挡重新测试，根据电流“红进黑出”规律可知，导通情况下，红色表笔应与二极管负极相连。
(2)要求电压可从零开始调节，则滑动变阻器应采用分压式接法，即P应接a接线柱，根据题图甲中用两节干电池(3 V)作电源可知，电压表应选用3 V量程，即Q应接d接线柱。根据多用电表的读数规则结合题图乙可知，电流I=45.0 mA。
(3)由题图丙可知二极管的I-U图线为曲线，说明二极管为非线性元件，有电流通过，即正常发光时，电压在1.9~2.5 V范围。
考点二　用多用电表判断电路故障和黑盒子问题
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(或有电流)说明元件完好，若电阻无穷大(或无电流)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，故障可能是短路。
例3 如图所示的是某同学连接的实验实物图，合上开关S后，发现A、B灯都不亮，他采用下列两种方法检查故障:
(1)用多用电表的直流电压挡进行检查
①在测试a、b间直流电压时，红表笔应接触　　　　(选填“a”或“b”)。
②该同学测试结果如表所示，根据测试结果，可以判定故障是　　　　(假设只有下列中的某一项有故障)。
测试点 电压示数
a、b 有示数
c、b 有示数
c、d 无示数
d、f 有示数
A.灯A断路 B.灯B短路
C.c、d段断路 D.d、f段断路
(2)用欧姆挡检查
①测试前，应将开关S　　　　(选填“断开”或“闭合”)。
②测试结果如表所示，由此可以断定故障是　　　　　　　　　　　　。
测试点 表头指示位置
c、d
测试点 表头指示位置
d、e
e、f
A.灯A断路 B.灯B断路
C.灯A、B都断路 D.d、e间导线断路
答案　(1)①a　②D　(2)①断开　②D
解析　(1)①测试时红表笔应接电势高的a点。
②根据测试结果，a、b间有示数，说明b→电源→a完好;c、b间有示数，说明b→电源→a→c完好;c、d间无示数，d、f间有示数，说明c→灯A→d间完好;f→b→电源，d→c→a→电源完好，故应是d、f段断路，另外，若灯B短路，则d、f间应无示数，故D正确。
(2)①用欧姆挡检查时，测试前应将开关S断开。
②根据表针偏转情况，接c、d时有示数，说明不是灯A断路;接e、f时有示数，说明也不是灯B断路;接d、e时有电阻无穷大，可以断定是d、e间导线断路，故D正确。
考点三　拓展创新实验
例4 (2025·江苏盐城模拟)根据人体电阻的大小可以初步判断人体脂肪所占比例。
(1)实验小组用多用电表直接粗测人体电阻Rx，先把选择开关调至“×100”挡，经欧姆调零后测量人体电阻，指针偏转如图甲所示:为了使测量结果更准确，应把选择开关调至　　　　(选填“×10”或“×1 k”)挡，经欧姆调零后再次测量，示数如图乙所示，则人体电阻为　　　　Ω。
(2)现用另外方案测量人体电阻，实验小组根据已有器材设计了一个实验电路。实验室提供的器材如下:电压表V1(量程0~5 V，内阻r1=50.0 kΩ)、电压表V2(量程0~3 V，内阻r2=30.0 kΩ)、电流表A(量程0~0.6 A，内阻r=1 Ω)、滑动变阻器R(额定电流1.5 A，最大阻值50 Ω)、电源E(电动势6.0 V，内阻不计)、开关S、导线若干。请帮助完成下列实验步骤:
①图中虚线框内缺少了一块电表，应选择　　　　;
②请把实验电路图补充完整;
③若步骤①中所选电表的示数为D，电压表V1的示数为U1，则待测电阻Rx=　　　　(用题中所给的物理量符号表达)。
答案　(1)×1 k　10 000　(2)①电压表V2　②见解析图　③r2
解析　(1)把选择开关调至“×100”挡，经欧姆调零后测量人体电阻，指针偏转较小，说明人体电阻阻值较大，为了使测量结果更准确，应换用更高倍率的挡位，即应把选择开关调至“×1 k”挡。人体电阻为Rx=10×1 000 Ω=10 000 Ω。
(2)①通过人体电阻的最大电流为
Im== A=6.0×10-4 A
电流表A的量程过大，无法测量通过人体电阻的电流，故选用电压表V2代替电流表，即虚线框内应选择电压表V2。
②滑动变阻器R的阻值远小于人体电阻，为调节方便，获取更多组数据，滑动变阻器应采用分压式接法，实验电路图如图所示。
③根据欧姆定律可得=
解得待测电阻阻值为Rx=r2。
1.(2024·新课标卷，23)学生实验小组要测量量程为3 V的电压表的内阻RV。可选用的器材有:多用电表，电源E(电动势5 V)，电压表(量程5 V，内阻约3 kΩ)，定值电阻R0(阻值为800 Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值50 Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值5 kΩ)，开关S，导线若干。
完成下列填空:
(1)利用多用电表粗测待测电压表的内阻。首先应　　　　(把下列实验步骤前的字母按正确操作顺序排列)。
A.将红、黑表笔短接
B.调节欧姆调零旋钮，使指针指向零欧姆
C.将多用电表选择开关置于欧姆挡“×10”位置
再将多用电表的红、黑表笔分别与待测电压表的　　　　(选填“正极、负极”或“负极、正极”)相连，欧姆表的指针位置如图(a)中虚线Ⅰ所示。为了减少测量误差，应将选择开关旋转到欧姆挡　　　　(选填“×1”“×100”或“×1 k”)位置。重新调节后，测量得到指针位置如图(a)中实线Ⅱ所示，则粗测得到的该电压表内阻为　　　　kΩ(结果保留1位小数)。
(2)为了提高测量精度，他们设计了如图(b)所示的电路，其中滑动变阻器应选　　　　(选填“R1”或“R2”)，闭合开关S前，滑动变阻器的滑片应置于　　　　(选填“a”或“b”)端。
(3)闭合开关S，滑动变阻器滑片滑到某一位置时，电压表、待测电压表的示数分别为U1、U，则待测电压表内阻RV=　　　　(用U1、U和R0表示)。
(4)测量得到U1=4.20 V，U=2.78 V，则待测电压表内阻RV=　　　　kΩ(结果保留3位有效数字)。
答案　(1)CAB　负极、正极　×100　1.6
(2)R1　a　(3)　(4)1.57
解析　(1)用多用电表测电阻的步骤:首先选择倍率，然后将红、黑表笔短接，最后调节欧姆调零旋钮，使指针指示在电阻为零的位置，因此顺序为CAB。
电流从多用电表的黑表笔流出，流入电压表的正极，则红表笔接电压表的负极，黑表笔接电压表的正极。指针指示Ⅰ位置时，表盘显示示数约为1 500 Ω，若要读数准确，指针应在中间刻度附近，故应将选择开关旋转到欧姆挡“×100”位置，由题图(a)可知，粗测得到的该电压表内阻为1.6 kΩ。
(2)由题图(b)可知，滑动变阻器采用分压式接法，则滑动变阻器应选最大阻值较小的滑动变阻器，故选R1。为了保护电路，闭合开关S前，滑动变阻器的滑片应置于a端。
(3)由题图(b)可知，待测电压表与定值电阻R0串联，根据串联电路规律结合部分电路欧姆定律可得=，解得RV=。
(4)把数据代入RV=，可得RV=1.57 kΩ。
2.(1)一多用电表的电阻挡三个倍率，分别是“×1”、“×10”、“×100”，用“×10”挡测量某电阻时，如果换“×10”挡后立即用多用电表连接电阻进行读数，那么缺少的步骤是　　　　　　　　　　　　，若补上该步骤后测量，表盘的示数如图所示，则该电阻的阻值是　　　　Ω。
(2)若改用伏安法测该电阻，电流表采用内接法，那么其测量值会比真实值　　　　(选填“偏大”或“偏小”)。
(3)若多用电表使用的是50 mA的直流电流挡，那么该图表示的读数为　　　　mA。
(4)有一个电流表G，内阻为Rg=30 Ω，满偏电流Ig=1.5 mA，要把它改装成量程为3 V的电压表，要串联电阻为　　　　Ω。
答案　(1)欧姆调零　60　(2)偏大　(3)37.0
(4)1 970
解析　(1)欧姆表在换挡之后要重新进行欧姆调零;从题图中可知，所测电阻的阻值为6×10 Ω=60 Ω。
(2)用伏安法测该电阻时，若电流表采用内接法，所测电流准确，但电压会偏大，由欧姆定律可知，电阻的测量值比真实值偏大。
(3)若多用电表使用的是50 mA的直流电流挡，分度值为1 mA，读数为37.0 mA。
(4)设串联的电阻阻值为R，由欧姆定律可得
R总=R+Rg，又R总=
联立解得R=1 970 Ω。
3.某同学利用多用电表的欧姆挡测量未知电阻阻值以及判断二极管的正负极。
(1)他选择“×100”倍率的欧姆挡按照正确的步骤测量未知电阻时，发现表针偏转角度很小，如图甲中虚线①的位置所示。为了能获得更准确的测量数据，他应该将倍率调整到　　　　　(选填“×10”或“×1 k”)的挡位;之后把两支表笔直接接触，进行“欧姆调零”，调整好此挡位的欧姆表后再正确测量上述未知电阻，若表针指在如图甲中虚线②的位置，则未知电阻的测量值为　　　 Ω。
(2)若用已调好的多用电表欧姆挡“×100”挡来探测一只完好的二极管的正、负极(如图乙所示)。当两表笔分别接二极管的正、负极时，发现表针指在如图甲中的虚线①的位置，此时红表笔接的是二极管的　　　　极(选填“正”或“负”)。
答案　(1)×1 k　13 000　(2)正
解析　(1)表针偏角小说明所测电阻阻值较大，要换较大挡位“×1 k”测量;欧姆表的读数为指针所指刻度乘以倍率，所以未知电阻的阻值为13×1 kΩ=13 000 Ω。
(2)二极管具有单向导电性，表针指在题图中的虚线①的位置，说明此时二极管电阻很大，电流是从二极管的负极流向正极，由于黑表笔接欧姆表内置电源的正极，红表笔接电源负极，所以此时红表笔接的是二极管的正极。
4.指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器，请回答下列问题:
(1)在使用多用电表测量时，若选择开关旋至直流2.5 V挡，指针的位置如图甲所示，则测量结果为　　　　V。
(2)多用电表测量未知电阻阻值的电路如图乙所示，电源的电动势为E，R0为调零电阻。某次将待测电阻用电阻箱代替，电路中电流I与电阻箱的阻值Rx关系图像如图丙所示，则此时多用电表的内阻为　　　　Ω，该电池的电动势E为　　　　V。
(3)下列判断正确的是　　　　。
A.在图乙中，电表的左、右插孔处分别标注着“+”“-”
B.由图线丙的特点可知，欧姆表的刻度盘上的数字左小右大
C.欧姆表调零的实质是通过调节R0，使Rx=0时电路中的电流达到满偏电流
D.电阻Rx的变化量相同时，Rx越小，则对应的电流变化量就越小
(4)如果随着使用时间的增长，该多用电表内部的电源电动势减小，内阻增大，但仍然能够欧姆调零，如仍用该表测电阻，则测量结果将　　　　(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
答案　(1)1.14　(2)1.5×104　12　(3)C
(4)偏大
解析　(1)由题意可知，分度值为0.05 V，对应的读数为1.14 V。
(2)根据闭合电路欧姆定律有Ig==0.8 mA，I==0.4 mA，解得R内=1.5×104 Ω，E=12 V。
(3)根据电流“红进黑出”，在题图乙中电表的左、右插孔处分别标注着“-”“+”，A项错误;题图丙函数图像是非线性变化的，因此欧姆表刻度不均匀，欧姆表的刻度盘上的数字左大右小，是由于外电阻增大电路中电流减小，B项错误;欧姆表调零是通过调节滑动变阻器R0，使待测电阻Rx为零(即两表笔短接)时，电流表满偏，此时对应欧姆表示数为零，C项正确;欧姆表刻度不均匀的原因是待测电阻和电路电流关系非线性变化，而且I-Rx图线的切线斜率大小随待测电阻值的增大而减小，即Rx阻值变化量对应电流变化量随待测电阻增大而减小，D项错误。
(4)欧姆表测量原理为闭合电路欧姆定律，当电池电动势减小、内阻增大时欧姆表需要重新调零，由于满偏电流Ig不变，由公式Ig=，欧姆表内阻R内应调小，由I===，因R内变小，则测同一Rx时电流要变小，对应电阻刻度值偏大。
5.(2024·江苏盐城期末)多用电表是一种多功能仪表，简单的多用电表可以用来测量直流电流、直流电压、交流电压及电阻。
(1)用如图甲所示的多用电表测量一个阻值为20 Ω的电阻后，需要继续测量一个阻值大约为2 kΩ的电阻。
①下列操作步骤必需的是　　　　(请按操作顺序写出)。
A.用螺丝刀调节表盘下中间部位的指针定位螺丝
B.将红表笔和黑表笔接触
C.把选择开关旋到图乙中a所示的位置
D.把选择开关旋到图乙中b所示的位置
E.调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点
②将红、黑表笔分别与待测电阻两端接触，多用电表读数如图丙所示，该电阻的阻值是　　　　Ω。
(2)多用电表的表盘上有直流“10 mA、100 mA”两挡，则该电流表的内部电阻较大的量程是　　　　(选填“0~10 mA”或“0~100 mA”)。
(3)如图丁所示，电路中有AB、CD、EF三根连接电路的导线，其中一根导线内部的铜丝是断的，另外两根导线和电源、电阻R1、R2都是完好的。R1=50 Ω、R2=30 Ω，电源电压为6 V。为了查出断导线，该同学将选择开关旋到直流10 V挡，然后把多用电表的红表笔接在A处，将黑表笔分别接在其他所示位置的接线柱上。
①请在虚线框中标出电源的符号;
②实验中，有同学建议用直流0.5 A挡、电阻“×1”挡来进行上述操作，请分别说明如此操作可能产生的后果。
答案　(1)①CBE　②1 900　(2)0~10 mA
(3)①见解析图　②见解析
解析　(1)①若测量一个阻值为20 Ω的电阻后继续测量一个阻值大约为2 kΩ的电阻，则需要把选择开关旋到“×100”挡，欧姆调零后再进行测量，则必需的步骤是CBE。
②该电阻的阻值为19×100 Ω=1 900 Ω。
(2)量程越大，则表头并联的电阻越小，电流表的内阻越小，可知该电流表的内部电阻较大的量程是直流“0~10 mA”。
(3)①由电流“红进黑出”可知红表笔连接的是电源正极，如图。
②电路中的电流为
I== A=0.075 A
若用直流0.5 A挡检测，指针几乎不偏转;
欧姆挡不能直接在上述电路中进行故障检测。

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