物理3-1人教版精品习题第二章第八节多用电表的原理

第八节多用电表的原理[学习目标]1.通过对欧姆表的讨论，进一步提高应用闭合电路欧姆定律分析问题的能力，知道欧姆表测量电阻的原理．2.了解欧姆表的内部结构和刻度特点．3.了解多用电表的基本结构，知道多用电表的测量功能．,[学生用书P61])一、欧姆表(阅读教材第63页第1段至第64页第5段)1．内部构造：表头、电源和可变电阻三部分组成．2．原理：依据闭合电路欧姆定律制成，由电流表改装而成．3.测量原理：如图所示，当红、黑表笔间接入被测电阻Rx时，通过表头的电流I＝Er＋Rg＋R＋Rx．改变Rx，电流I随着改变，每个Rx值都对应一个电流值，在刻度盘上直接标出与I值对应的Rx值，就可以从刻度盘上直接读出被测电阻的阻值．4．内阻：将红、黑表笔短接，调节滑动变阻器使电流表达到满偏电流Ig，根据闭合电路的欧姆定律，Ig＝Er＋Rg＋R，故欧姆表内电阻R内＝EIg＝r＋Rg＋R．拓展延伸►———————————————————(解疑难)1．中值电阻由I＝ER内＋Rx可得，当Rx＝R内时，I＝Ig2，指针半偏，通常把此时的Rx的值(即表盘中央的标度)称为中值电阻，即当指针半偏时，表盘的中值电阻R中＝R内．2．I与Rx是非线性关系，所以欧姆表的刻度是不均匀的．从表盘上看，“左密右疏”．3．欧姆表表盘刻度不均匀，指针在刻度盘中央附近，即中值电阻附近，测量较准确．1.(1)欧姆表的红表笔接内部电源的正极．()(2)欧姆表的红表笔接内部电源的负极．()(3)欧姆表的指针张角越大，被测电阻越大．()(4)欧姆表的0刻度在表盘最左侧．()(5)用欧姆表测量电阻时，指针在刻度盘中央附近测量较准确．()提示：(1)×(2)√(3)×(4)×(5)√二、多用电表(阅读教材第64页第6段至第66页)1．用途：共用一个表头，可分别测量电压、电流和电阻等物理量．2．最简单的多用电表原理图如图甲所示，当单刀多掷开关接通1时，可作为电流表使用，接通2时，可作为欧姆表使用，接通3时，可作为电压表使用．甲乙3．外形构造如图乙所示，表的上半部分为表盘，下半部分是选择开关，开关周围标有测量功能区域及量程．使用前应该调整“指针定位螺丝”，使其指针指到零刻度．不使用的时候应该把选择开关旋转到OFF位置．拓展延伸►———————————————————(解疑难)1．电流表的改装原理：由同一表头并联不同电阻改装而成的量程不同的电流表．2．电压表的改装原理：由同一表头串联不同电阻改装而成的量程不同的电压表．3．欧姆表的改装原理：将对应Rx的电流刻度值改为电阻值即为欧姆表．4．电流进、出电表的流向：(1)电流挡串联接入电路，电流从红表笔流进电表，从黑表笔流出；(2)电压挡并联接入电路，红表笔接高电势点，黑表笔接低电势点，电流仍然是“红进、黑出”；(3)使用欧姆挡时，红表笔连接表内电源的负极，黑表笔连接表内电源的正极，电流仍然是“红进、黑出”．2.(1)多用电表的所有刻度都是均匀分布的．()(2)应用多用电表无论测电压、测电流还是测电阻时，电流都是从红表笔流入电表．()(3)欧姆表换挡后不需要再欧姆调零．()提示：(1)×(2)√(3)×对欧姆表测电阻原理的理解[学生用书P61]欧姆表测电阻的原理是闭合电路欧姆定律，公式为I＝ER内＋Rx，I与Rx一一对应，即表头的一个电流值对应所测的电阻值．——————————(自选例题，启迪思维)1.如图所示为欧姆表的原理示意图．其中，电流表的满偏电流为300μA，内阻rg＝100Ω，调零电阻最大值R＝50kΩ，串联的定值电阻R0＝50Ω，电池电动势E＝1.5V．当电流是满偏电流的二分之一时，用它测得电阻Rx是多少？[解析]用欧姆表测量电阻时，对电路应用闭合电路的欧姆定律，当电流表满偏时有：Ig＝ER内，其中R内为欧姆表的内阻所以有：R内＝EIg＝1.5300×10－6Ω＝5000Ω用它测量电阻Rx时，当指针指在表盘中央时有12Ig＝ER内＋Rx，得：Rx＝2EIg－R内＝5000Ω故测得电阻Rx是5000Ω.[答案]5000Ω2.如图所示为欧姆表的原理图，表头内阻为Rg，调零电阻为R，电池的电动势为E，内阻为r，则下列说法中错误的是()A．它是根据闭合电路欧姆定律制成的B．接表内电池负极的应是红表笔C．电阻的“∞”刻度一般在刻度盘的右端D．调零后刻度盘的中心刻度值是r＋Rg＋R[解析]欧姆表的表头是一个电流表，当被测电阻接入电路，回路闭合，表头就有示数，由欧姆定律可知，表头示数随被测电阻阻值的改变而改变，电流应从红表笔流入欧姆表，从黑表笔流出，多用电表作欧姆表使用时，电源在表内，流入的电流至电源负极，故红表笔应当接电池负极；当两表笔短接时，被测电阻为零，电路电流最大，指针指最右端，当两表笔断开，相当于被测电阻∞，此时电路电流为零，指针不偏转，指最左端；调零后，回路电流为I＝Er＋Rg＋R，指针指中心刻度时，回路电流为I/2，此时被测电阻阻值为Rx，则有I2＝E（r＋Rg＋R）＋Rx，解得Rx＝r＋Rg＋R，就是中心刻度值．[答案]C3.如图所示是把量程为3mA的电流表改装成欧姆表的结构示意图，其中电池电动势E＝1.5V，改装后，原来电流表3mA刻度处的刻度值定为零位置，则2mA刻度处应标为________，1mA刻度处应标为________．[解析]因为R内＝EIg＝1.5V3mA＝500Ω.I1＝ER内＋Rx1，2mA＝1.5V500Ω＋Rx1，所以Rx1＝250Ω.因为I2＝ER内＋Rx2，1mA＝1.5V500Ω＋Rx2，所以Rx2＝1000Ω.[答案]250Ω1000Ω[规律总结]欧姆表的基本原理是电路中的每个电流值与外电路的电阻值一一对应，通过直接测电流而间接测电阻，当欧姆表的两表笔短接时，电路中的电流达到满偏，此时的电阻为欧姆表的内阻，可利用这一关系进行换算，推出待测电阻的大小．多用电表的改装原理及使用[学生用书P62]多用电表的多个挡都是由同一表头改装的，电压表是由表头和分压电阻串联改装的，电流表是由表头和分流电阻并联改装的，欧姆表必须有电源，利用闭合电路欧姆定律I与Rx一一对应改装的．——————————(自选例题，启迪思维)1.如图所示为实验室常用的两个量程的电压表原理图．当使用O、A两接线柱时，量程为3V；当使用O、B两接线柱时，量程为15V．已知电流表的内电阻Rg＝500Ω，满偏电流Ig＝100μA.求分压电阻R1和R2的阻值．[思路探究](1)当接O、A两接线柱时，R1上需分担多大电压？(2)当接O、B两接线柱时，R1和R2是怎样连接的？R1和R2共同分担多大电压？[解析]在改装的电压表中，各量程达到满偏电压时，经过“表头”的电流均为满偏电流．接O、A时：Ig＝U1Rg＋R1，即R1＝U1Ig－Rg＝310－4－500Ω＝2.95×104Ω.接O、B时：Ig＝U2Rg＋R1＋R2，即R2＝U2Ig－Rg－R1＝1510－4－500－2.95×104Ω＝1.2×105Ω.[答案]2.95×104Ω1.2×105Ω2.如图所示，用多用电表测量直流电压U和测电阻R，若红表笔插入多用电表的正(＋)插孔，则()A．前者电流从红表笔流入多用电表，后者电流从红表笔流出多用电表B．前者电流从红表笔流入多用电表，后者电流从红表笔流入多用电表C．前者电流从红表笔流出多用电表，后者电流从红表笔流出多用电表D．前者电流从红表笔流出多用电表，后者电流从红表笔流入多用电表[解析]题图中所示是多用电表的示意图，无论是测电压U还是测电阻R，电流都是从红表笔流入多用电表，从黑表笔流出多用电表，选项B正确．[答案]B[规律总结]多用电表测量电流和电压是利用并联电阻分流和串联电阻分压原理，而测量电阻是利用闭合电路的欧姆定律．但不论测量哪个物理量，使用多用电表时，都要使电流从“＋”接线柱流入，“－”接线柱流出．使用时，红、黑表笔一定要与电表的“＋”、“－”插孔相对应，这种插法是不变的．,[学生用书P62])典型问题——用多用电表判断电路故障电路故障一般都含有两方面内容：一是故障的性质，即短路还是断路；二是故障的位置，即故障发生在哪个元件上．所以一个电路中的故障，要从这两个方面分析．只有确定了电路故障的性质和故障发生的位置，才能完整地确定出电路的故障．1．根据串、并联电路的特点判断电路故障的判断问题可以考查学生对电路的组成(结构)、特点等知识的理解程度．因此，把握电路的结构、特点是解决这类问题的前提．2．用电压表判断电路故障的方法(1)电压表有示数的原因：电压表两接线柱间含电源部分的电路为通路，同时与电压表并联的部分电路没有短路现象发生时，电压表有示数．(2)电压表无示数的原因：①电压表两接线柱间含电源部分的电路为断(开)路．②电压表两接线柱间含电源部分虽然为通路，但与电压表并联的部分电路出现了短路现象．[范例]如图是某同学连接的实验实物图．闭合开关后A、B两灯都不亮．他采用下列两种方法对故障原因进行排查：(灯泡A、B的规格均为2.5V、1W，滑动变阻器为10Ω、1A)(1)应用多用电表的直流电压挡进行检查，那么选择开关应置于________挡．A．2.5VB．10VC．50VD．250V该同学的测试结果见表1，则在测试a、b间直流电压时，红表笔应当接触________．(选填“a”或“b”)测试点电压示数a、b有示数b、d有示数c、d无示数d、f有示数表1测量点表针偏转情况c、dd、ee、f表2根据测量结果，可以判断故障是()A．灯A短路B．灯B短路C．c、d段断路D．d、f段断路(2)将开关断开，再选择欧姆挡测试，测量结果见表2，那么检查出的结果是()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[解析](1)由实物图示可知，电源由4节干电池组成，电源电动势E＝6V，用多用电表直流电压挡测量时，应选满偏电压为10V的较合适．根据电流应从红表笔流入，黑表笔流出的原则，红表笔应连电源正极，即接a，可用排除法确定电路故障，接a、b时有示数，说明从电源正极到a处，电源负极至b处，无断路；b、d有示数，说明a与d之间未断路，c、d无示数，说明e、f、b间有断路；d、f有示数，说明f、b间无断路，故可确定断路在d、f间．另外不可能是A或B灯短路，因为一只灯短路，并不影响另一灯发光．(2)根据c、d，d、e，e、f间的示数，说明灯A、B均未断路，而d、e间电阻无穷大，说明d、e断路．[答案](1)BaD(2)D如图所示电路的三根导线中，有一根是断的，电源、电阻器R1、R2及另外两根导线是好的．为了查出断的导线，某学生想先用多用电表的红表笔连接在电源的正极a，再将黑表笔连接在电阻R1的b端和R2的c端，并观察多用电表指针指示的示数．在下列选项中，符合操作规程的是()A．直流10V挡B．直流0.5A挡C．直流2.5V挡D．欧姆挡解析：选A.因为被检测的电路为含电源电路，所以选用欧姆挡一定不可．由于电路中电源电动势为6V，所以选用直流2.5V挡也不安全．估测电路中电流，最大值可能为Imax＝65A＝1.2A，所以选用直流0.5A挡也不对，只有选用直流10V挡．,[学生用书P63])[随堂达标]1．以下是欧姆表原理的电路示意图，正确的是()解析：选C.选项B的欧姆表中没有可调电阻，B错；选项D电流表的负极接到了电源的正极，D错，红表笔应接电源的负极，黑表笔应接电源的正极，A错，C对．2．欧姆表是由表头、干电池和调零电阻等串联而成的，有关欧姆表的使用和连接，下列叙述正确的是()A．测电阻前要使红、黑表笔相接，调节调零电阻，使表头的指针指零B．红表笔与笔内电池正极相连接，黑表笔与表内电池负极相连接C．红表笔与表内电池负极相连接，黑表笔与表内电池正极相连接D．测电阻时，表针偏转角度越大，待测电阻值越大解析：选AC.每次测量电阻之前都要进行电阻调零，所以A正确．由欧姆表内部结构可知B错误，C正确．测电阻时，表针偏转角度越大，说明通过表头的电流越大，待测电阻值越小，故D错误．故选AC.3．下列关于多用电表电阻挡的说法中，正确的是()A．表盘刻度是不