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）【解析】（1）把表头改装成电流表，要在表头上并联一个小电阻以分流，把电流表改装成电压表，要在电流表上串联一个大电阻以分压，所以并联的电阻是小电阻，用R1，串联的电阻为大电阻，用R2，电路图如下。（2）把表头
3、改装成电流表，求并联的电阻R1的公式：，代入数据得，改装后的电流表的内阻为RA=，其中为表头的电压量程也就是电流表的电压量程。把电流表改装为电压表（量程为3V），串联大电阻为，代入数据得改装后的电压表的内阻为。【答案】22（6分）（1）如图所示 （2）100 2 9102.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99999.9）；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
4、）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，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
5、一条提高测量微安表内阻精度的建议：。【解析】这是电桥电路，当电桥平衡时，即接通S2前后，微安表的示数保持不变，即S2接通前B与D所在位置的电势相等，所以，其中和分别表示滑动变阻器的滑动触头D左边的电阻和右边的电阻，表示微安表的电阻。当将电阻箱Rz和微安表位置对调后，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，则有，所以。则【答案】23.（1）连线如图。（2）20 左 相等 2 550（3）调节R1上的分压，尽可能使微安表接近满量程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
6、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）
7、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）【解析】（1）多用表的电流从红表笔进，从黑表笔出，对欧姆表而言，电流从A出，所以，图（a）中的A端与黑色表笔相连接。（2）R6是欧姆调零的可变电阻，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，B正确。（3）根据题给条件有可得R1+R2=160，先算红框内的电阻，及表头的满偏电压根据，得R4=880。（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，则电流挡量程为2.5mA，多用
8、电表读数为1.47mA ；若此时B端是与“3”连接的，则为欧姆挡，读数为1.10103；若此时B端是与“5”连接的，则电压挡量程为5V，读数为2.95V 【答案】23. （1）黑 （2）B （3）160 880（4）1.47mA 1.10103 2.95V4. 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
9、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度电流为 （填正确答案标号）ABCD【答案】 2520 D【解析】实验原理类比于半偏法测电表内阻电压表所在支路的总电压应该尽量不变化，即滑动变阻器选最大阻值小的即选 略 近似认为电压表所在电路的总电压不
10、变，且流过电压表与变阻箱的电流不变， 则 由欧姆定律可知，5.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【答案】A，D【解析】多用电表测量电阻时，更换倍率后都必须重新进行欧姆调零，选项A正确；测量电流前需要进行机械调零，更换量程时不需要进行再次调零，选项B错误；在测量未知电阻时，必须先用电压表测试电阻内是否带有电源，再大致估计电阻大小选择大致倍率，故选项C
11、错误；在测量未知电流时，必须选择电流最大量程进行测试，避免电表烧坏，故选项D正确。（2）测量时多用电表指针指在如图所示位置。若选择开关处于“10V”挡，其读数为 ；若选择开关处于“10”挡，其读数为 200 （选填:“大于”，“等于”或“小于”）。【答案】5.4；小于【解析】若选择开关处于“10V”挡，则电表的最小刻度为0.2v，此时读数为5.4v；若选择开关处于“10”挡，欧姆表的中央刻度为15，此时指针指示未知小于15，所以读数应该小于150，故小于200。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。R
12、1、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 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
13、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。【答案】（1）100 910 2 000（2）50 （3）M（4）大于【解析】（1）R1与表头G构成1mA的电流表，则：整理：R1=100;若使a、b两个 接线柱，电压表的量程为1V，则;若使用a、c两个接线柱，电压表的量程为3V，则.(1)电压表与之并联之后，电阻小于2500，对于分压式电路，要求滑动变阻器的最大值远大于并联部分，同时还有便于调节，故滑动变阻器选择小电阻，即选择50的电阻。（3）在闭合开关S前，滑动变阻器滑片P应靠近M端，这样把并联部分电路短路，起到一种保护作用。（4）造成改装后电压表的
14、读书比标准电压表的读书偏小，说明通过表头G的电流偏小，则实际其电阻偏大，故其实际阻值大于900.7.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
15、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.【答案】 10 . b 增大 Y E= 3.2 V，r= 0.50 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
16、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，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
17、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： 。【答案】 (1) 15 35 (2) 300 3000 (3) c 闭合开关时，若电表指针偏转，则损坏的电阻是R1；若电表指针不动，则损坏的电阻是R29.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
18、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【答案】（1） 实验电路如图所示（2） 移动滑动变阻器的滑片，以保证通电后电压表所在支路分压最小；闭合开关、，调节，使电压表的指针满偏；保持华东变阻器滑片的位置不变，断开，调节电阻箱使电压表的指针半偏；读取电阻箱所示的电阻值，此即为测得的电压表内阻（3） 断开，调节电阻箱使电压表成半偏状态，电压表所在支路总电阻增大，分得的电压也增大；此时两端的电压大于电压表的半偏电压，故（1分，其他合理说法同样给分
19、）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
20、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）测量阻值不同的电阻时都必须重新调零【答案】：15（1）c、a、b、e，30k，（2）A、C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。
21、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
22、 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
23、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+2000=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
24、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
25、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。20
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