全国通用2019年高考物理一轮复习第9章恒定电流微专题50实验：练习使用多用电表

全国通用2019年高考物理一轮复习第9章恒定电流微专题50实验：
练习使用多用电表
[方法点拨] (1)欧姆表工作原理是解题关键．(2)多用电表电流挡、电压挡与欧姆挡共用一个表头，使用电流电压挡时要保证流过表头的电流方向与欧姆挡一样．即“红进黑出”．1．某物理兴趣小组设计了如图1a所示的欧姆表电路，通过控制开关S和调节电阻箱，可使欧姆表具有“×1”和“×10”两种倍率．所用器材如下：
A．干电池：电动势E＝1.5 V，内阻r＝0.5 Ω
B．电流表：满偏电流I g＝1 mA，内阻R g＝150 Ω
C．定值电阻R1＝1 200 Ω
D．电阻箱R2和R3：最大阻值都为9 999 Ω
E．电阻箱R4：最大阻值为9 999 Ω
F．开关一个，红、黑表笔各1支，导线若干
图1
(1)该实验小组按图a正确连接好电路．当开关S断开时，将红、黑表笔短接，调节电阻箱R2＝________Ω，使电流表达到满偏，此时闭合电路的总电阻叫做欧姆表的内阻R内，则R内＝________Ω，欧姆表是________(选填“×1”或“×10”)倍率．
(2)闭合开关S.
第一步：调节电阻箱R2和R3，当R2＝________Ω且R3＝________Ω时，将红、黑表笔短接，电流表再次满偏；
第二步：在红、黑表笔间接入电阻箱R4，调节R4，当电流表指针指向图b所示位置时，对应的欧姆表的刻度值为________Ω.
2．在练习使用多用电表时，某同学将选择开关拨至欧姆“×10”挡，欧姆表的内部结构可简化成图2甲中虚线框内的电路，其中定值电阻R0与电流表G的内阻之比R0∶R g＝1∶4，电流表G的量程已知，故能正确读出流过电流表G的电流值．欧姆表已经进行了必要的调零．该同学想用一个电阻箱R x较精确地测出该倍率下电路中电源的电动势E和欧姆表的总内阻R内，他的操作步骤是：
a．将欧姆表与电阻箱R x连成图甲所示的闭合回路；
b．改变电阻箱阻值，记下电阻箱示数R x和与之对应的电流表G的示数I G；
c．将记录的各组R x、I G的数据描点在图乙中，得到I
I G
－R x图线，如图乙所示；
d．根据图乙作得的1
I G
－R x图线，求出电源的电动势E和欧姆表的总内阻R内．
图甲中，a表笔和b表笔的颜色分别是______和______，电源的电动势E为____________V，欧姆表总内阻R内为________Ω.电流表G的量程是________A.
图2
3．多用电表在科研和生活中有着广泛的用途．例如探测黑箱内的电学元件，如图3甲所示，是黑箱上的三个接线柱，两个接线柱之间最多只能接一个元件；黑箱内所接的元件不超过两个，某实验小组进行了以下操作，步骤是：
①用直流电压挡测量，A、B、C三点间均无电压；
②改用欧姆挡测量，A、C间正、反接阻值不变；
③用欧姆挡测量，黑表笔接A，红表笔接B时测得的阻值较小，反接时测得的阻值较大；
④用欧姆挡测量，黑表笔接C、红表笔接B时测得阻值比黑表笔接A、红表笔接B时测得的阻
值大．
图3
(1)上述第①步实验操作中说明了__________________．
(2)多用电表在调至欧姆挡，正式测量电阻前需要进行的实验操作是________________．
(3)该小组选择了“×100”挡正确操作后，第②步实验操作测得的示数如图乙，则阻值为________Ω.
(4)请在图甲中画出该黑箱内的元件及正确的接法．
(5)该实验小组选择了多用电表的某个功能挡和电阻箱来测量电源的电动势和内阻，作出R－1
图象如图丙所示(图中单位均采用国际单位制中的单位)，则该电源的电动势E＝________V，I
内阻r＝________Ω.实验中测量的电动势________电源真实的电动势(选填“大于”“小于”或“等于”)．
4．学生实验小组利用图4a所示的电路，测量多用电表内电池的电动势和电阻“×1k”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．请回答下列问题：
图4
(1)将多用电表挡位调到电阻“×1k”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________(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.
(4)调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零．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.
图5
(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5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“×1k”挡内部电路的总电阻为________ kΩ.
答案精析
1．(1)149.5 1 500 ×10 (2)14.5 150 100
解析 (1)由闭合电路欧姆定律可知，I g ＝
E R g ＋R 1＋R 2＋r ，解得R 2＝149.5 Ω，欧姆表内阻R 内＝E
I g
＝1 500 Ω.闭合S 后，R 3与电流表并联，可等效为大量程的电流表，而电源电动势不变，欧姆表的内阻减小，故未闭合S 时，欧姆表的倍率较大，为“×10”倍率．(2)闭合S 后，欧姆表倍率变为原来的110，满偏电流变为原来的10倍，其内阻也减小为原来的110
，即150 Ω，由并联分流规律可知，R 3的阻值为电流表支路电阻的19，即R 3＝R g ＋R 19
＝150 Ω.由闭合电路欧姆定律可得：R 2＝150 Ω－r －
R g ＋R 110＝14.5 Ω.当电流表读数为0.6 mA ＝0.6I g 时，电路总电阻是欧姆表内阻的
10.6，即此时电路总电阻为250 Ω，又欧姆表内阻为150 Ω，所以待测电阻R 4＝100 Ω.
2．黑色 红色 9 180 0.01
解析 由题图甲可知，a 与电源正极相连，b 与电源负极相连，则a 表笔是黑色的，b 表笔是
红色的．在闭合电路中，总电流为I ＝5I G ，电源电动势为E ＝5I G (r ＋R x ＋R ＋R 并)，整理得1I G
＝5E R x ＋r ＋R ＋R 并E ，由题图乙可知，图象的斜率k ＝5E ＝Δ1I G ΔR x ＝300－100360－0
V －1，可得电动势为E ＝9 V ．题图乙的截距为b ＝
r ＋R ＋R 并E ＝100 A －1，解得R 内＝r ＋R ＋R 并＝180 Ω.流过电源的最大电流为I ＝E R 内＝9180
A ＝0.05 A ，则电流表的量程为I g ＝0.01 A. 3．(1)黑箱内无电源 (2)先短接表笔欧姆调零
(3)2 200 (4)如图所示
(5)1.5 2.5 等于
解析 利用电压挡测量无电压说明黑箱内无电源，A 、C 接线柱间正、反接时阻值不变，说明A 、C 接线柱间只是电阻，A 、B 接线柱间正、反接时阻值变化较大，说明其间有二极管，导通
方向为A 到B .第(5)问中利用代入法写表达式，即选用电流挡得出R ＝1I
E －r ，所以与纵轴的截距为r ，斜率为E .利用电流表和电阻箱测电源的电动势和内阻的方法中，考虑电流表内阻R A 时的函数式为R ＝1I
E －(r ＋R A )，可见，电动势的测量值不存在系统误差，而内电阻的测量值r 测＝r 真＋R A >r 真．
4．(1)短接 (2)1 (3)15.0 3.60 (4)12.0 (5)9.00 15.0
解析 (1)欧姆表测电阻时，先选挡；然后进行欧姆调零：将红、黑表笔短接，调整欧姆调零旋钮，使指针指到欧姆表刻度的0位置；再测量，读数．(2)对于多用电表，有电流“红进黑出”的原则，电压表则要求从“＋”接线柱流入，因此红表笔应和1端相连．(3)多用电表欧姆挡的测量值等于表盘上的读数乘以倍率，电阻“×1k”读第一排，读数为15.0×1k＝15.0 k Ω；直流电压为5 V ，最小分度值为0.1 V ，估读到分度值下一位，读数为3.60 V ．(4)调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为0，多用电表的读数为电压表的内阻．(5)设多用电表内电池的电动势为E ，电阻“×1k”挡内部电路的总电阻为r ，根据闭合电路欧姆定律有 E ＝3.60 V 12 k Ω×15 k Ω＋3.60 V 12 k Ω
×r ① E ＝4.00 V ＋
4.00 V 12 k Ω×r ② 联立①②解得E ＝9.00 V ，r ＝1
5.0 k Ω.。