高中物理电学实验与创新

第2课时电学实验与创新

一、多用电表的使用

例1(2013·新课标Ⅰ·23)某学生实验小组利用图1所示电路，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：

图1

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．回答下列问题：

(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1中多用电表的红表笔和________(选填“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2所示，这时电压表的示

数如图3所示．多用电表和电压表的读数分别为________kΩ和________ V.

图2图3

(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.

(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4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.

图4

解析(4)当滑动变阻器调到阻值为零时，多用电表的示数为电压表的内阻．

(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，则由闭合电路欧姆定律及两组数据得：

E＝4.00 V

12.0 kΩR＋4.00 V，E＝3.60 V

12.0 kΩ·[(15.0－12.0) kΩ＋R]＋3.60 V

联立两式解得R＝15.0 kΩ，E＝9.00 V.

答案(1)短接(2)1(3)15.0 3.60(4)12.0

(5)9.0015.0

以题说法 1.欧姆表的原理

(1)欧姆表内有电源，红表笔与内部电源负极相连，黑表笔与内部电源的正极相连，故其电流方向为“红表笔流进，黑表笔流出”．

(2)测电阻的原理是闭合电路欧姆定律．当红、黑表笔短接时，调节滑动变阻器R0(即欧

姆调零)，使灵敏电流计满偏，I g＝E

R g＋R0＋r

，此时中值电阻R中＝R g＋R0＋r，当两表笔

接入电阻R x时I＝E

R g＋R0＋r＋R x

，电阻R x与电路中的电流相对应，但不是线性关系，故欧姆表刻度不均匀．

2．欧姆表使用六注意

(1)选挡接着调零；(2)换挡重新调零；(3)待测电阻与电路、电源要断开；(4)尽量使指针指在表盘中间位置附近；(5)读数之后要乘以倍率得阻值；(6)用完后，选择开关要置于“OFF”挡或交流电压的最高挡．

(1)用多用电表的欧姆挡测量阻值时，选择倍率为×100 Ω挡，按正确的实验操作步骤测量，表盘指针位置如图5所示，该电阻的阻值约为________Ω；

图5

(2)下列关于用多用电表欧姆挡测电阻的说法中正确的是() A．测量电阻时，如果红、黑表笔分别插在负、正插孔，则不会影响测量结果

B．测量阻值不同的电阻时，都必须重新欧姆调零

C．测量电路中的电阻时，应该把该电阻与电源断开

D．欧姆表使用一段时间后，电池电动势变小，内阻变大，但仍能调零，其测量结果与原来相比不变

(3)用多用电表探测二极管的极性，用欧姆挡测量，黑表笔接a端，红表笔接b端时，指

针偏转角较大，然后黑、红表笔反接指针偏转角较小，说明________(填“a”或“b”)端是二极管正极．

答案(1)1 700(2)AC(3)a

解析(1)欧姆表的测量值是指针读数与倍率的乘积，为17×100 Ω＝1 700 Ω.

(2)欧姆表测电阻时，红、黑表笔插错不会影响测量结果，A正确；测不同的电阻时，只

要没更换倍率，不需重新欧姆调零，B错误；测电路中的电阻时应将待测电阻与电源断开，C正确；表中的电池电动势变小、内阻变大后，会影响测量结果，D错误．

(3)二极管具有单向导电性，欧姆表的红表笔接的是表内电池的负极，接b端时，指针偏

转角度大，二极管电阻小，说明b端是二极管的负极，a端是其正极．

二、以测电阻为核心的电学实验

例2(2013·北京·21)某同学通过实验测定一个阻值约为5 Ω的电阻R x的阻值．

(1)现有电源(4V，内阻可不计)、滑动变阻器(0～50 Ω，额定电流2 A)、开关和导线若干，

以及下列电表：

A．电流表(0～3 A，内阻约0.025 Ω)

B．电流表(0～0.6 A，内阻约0.125 Ω)

C．电压表(0～3 V，内阻约3 kΩ)

D．电压表(0～15 V，内阻约15 kΩ)

为减小测量误差，在实验中，电流表应选用________，电压表应选用________(选填器材前的字母)；实验电路应采用图6中的________(选填“甲”或“乙”)．

图6

(2)图7是测量R x的实验器材实物图，图中已连接了部分导线．请根据在(1)问中所选的

电路图，补充完成图中实物间的连线．

图7

(3)接通开关，改变滑动变阻器滑片P 的位置，并记录对应的电流表示数I 、电压表示数U .某次电表示数如图8所示，可得该电阻的测量值R x ＝U

I ＝________Ω(保留两位有效数

字)．

图8

(4)若在(1)问中选用甲电路，产生误差的主要原因是__________________；若在(1)问中选用乙电路，产生误差的主要原因是________．(选填选项前的字母) A ．电流表测量值小于流经R x 的电流值 B ．电流表测量值大于流经R x 的电流值 C ．电压表测量值小于R x 两端的电压值 D ．电压表测量值大于R x 两端的电压值

(5)在不损坏电表的前提下，将滑动变阻器滑片P 从一端滑向另一端，随滑片P 移动距离x 的增加，被测电阻R x 两端的电压U 也随之增加，下列反映Ux 关系的示意图中正确的是________．

解析 (1)为了减小误差，应使电表读数为量程的13～2

3，电源电动势为4 V ，故电压表选

C.估算通过R x 的最大电流约为I m ＝35 A ＝0.6 A ，所以电流表应选B.因为R V R x ＞R x

R A ，所以

电流表应外接，即应采用甲电路，测量误差较小． (2)