2019学年高中物理 第二章 恒定电流 8 多用电表的原理学案 新人教版必修2.doc

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1、- 1 -8 8 多用电表的原理多用电表的原理学科素养与目标要求物理观念：1.知道欧姆表测量电阻的原理，了解欧姆表的内部结构和刻度特点.2.了解多用电表的基本结构，知道多用电表的测量功能.科学思维：知道同一表头下改装成电压表、电流表、欧姆表的原理，进一步熟练应用闭合电路和部分电路的欧姆定律.一、欧姆表的原理1.内部结构：由表头、电源和可变电阻三部分组成.如图 1 所示.图 12.测量原理(1)原理：依据闭合电路欧姆定律制成，由电流表改装而成.(2)测量：如图 2 所示，当红、黑表笔间接入被测电阻Rx时，通过表头的电流I.改变被测电阻Rx的阻值，电流I随着改变，每个Rx值都对应一个电流值，在E

2、RxRRgr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.图 2二、多用电表1.用途：共用一个表头，可以分别测量电压、电流和电阻等物理量.2.最简单的多用电表原理图：如图 3 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.- 2 -图 31.判断下列说法的正误.(1)欧姆表的红表笔与内部电源的正极相连.( )(2)欧姆表的刻度盘是均匀的.( )(3)多用电表的电压挡、电流挡、欧姆挡是共用一个表头.( )(4)多用电表的电压挡、电流挡、欧姆挡都是靠外部提供电流的.( )2.欧姆表所用电源的电动势为

3、 3 V，满偏电流为 3 mA，则欧姆表的内电阻r为 .答案 1 000解析 r 1 000 .E Ig3 3 103一、欧姆表测电阻的原理如图 4 所示是多用电表的表盘.图 4(1)为何欧姆表的零刻度在表盘的右端？(2)欧姆表的刻度为何是不均匀的？(3)刻度盘的中间刻度值有什么重要意义？答案 (1)当红、黑表笔短接时，调节可变电阻，使电流表指针满偏，所以在电流表满偏处标电阻“0”.如图甲所示.(2)由闭合电路欧姆定律得I，I与Rx不成正比，E rRgRRx- 3 -所以欧姆表的刻度不均匀，如图乙所示.甲 乙(3)欧姆表满偏调零时，IgE rRgR测量指针指在中值时，Ig 2E rRgRRx中

4、得Rx中rRgRr内.欧姆表表盘的刻度标注刻度标注方法标注位置“0 ”红、黑表笔直接接触，调节调零旋钮，使指针满偏，被测电阻Rx0满偏电流Ig处“”红、黑表笔不接触，表头指针不偏转，被测电阻Rx电流为零处中值电阻Rx中rRRgr内刻度盘正中央“Rx”红、黑表笔接Rx，Ix，Rx与Ix一ErRRgRx一对应与Rx对应电流Ix处例 1 把一量程 6 mA、内阻 100 的电流表改装成欧姆表，电路如图 5 所示，现备有如下器材：A.电源E3 V(内阻不计)；B.变阻器 0100 ；C.变阻器 0500 ；D.红表笔；E.黑表笔.图 5(1)变阻器选用 .(2)红表笔接 端，黑表笔接 端.(选填“M”

5、或“N”)(3)按正确方法测量Rx，指针指在电流表 2 mA 刻度处，则电阻值应为 ；若指针指在- 4 -电流表 3 mA 刻度处，则电阻值应为 .答案 (1)C (2)N M (3)1 000 500 解析 (1)两表笔直接接触时，调节变阻器的阻值使电流达到满偏Ig，解得R0400 E RgR0，故变阻器应选 C.(2)红表笔接内部电源的负极，黑表笔接内部电源的正极，所以红表笔接N端，黑表笔接M端.(3)电流I2 mA 时，有I，解得E RgR0RxRx1 000 .电流I3 mA 时，I，解得Rx500 .E RgR0Rx二、多用电表的改装原理如图 6 所示，分别为电流表、欧姆表、电压表的

6、示意图，讨论一下，如何组合在一起构成多用电表，把它在图丁基础上画出来.图 6答案多用电表中电流的流向：红表笔接“”插孔，黑表笔接“”插孔.(1)电流挡串联接入电路，电流从红表笔流进电表，从黑表笔流出电表.- 5 -(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”.例 2 如图 7 所示是简化的多用电表的电路图.转换开关 S 与不同接点连接，就组成不同的电表，已知R3R4，下面是几位同学对这一问题的讨论，请你判断下列说法正确的是( )图 7A.S 与 1 或 2

7、 连接时，多用电表就成了电流表，且前者量程较小B.S 与 3 或 4 连接时，多用电表就成了电流表，且前者量程较大C.S 与 3 或 4 连接时，多用电表就成了电压表，且前者量程较大D.S 与 5 连接时，多用电表就成了欧姆表答案 D解析 S 与 1 连接时，电阻R1起分流作用，S 与 2 连接时，电阻R1、R2起分流作用，所以 S与 1 或 2 连接时，多用电表就成了电流表，由于前者分流电阻较小，所以前者量程较大；S与 3 或 4 连接时，电流表与分压电阻串联，多用电表就成了电压表，由于R3R4，所以前者量程较小；S 与 5 连接时，多用电表就成了欧姆表，R6为欧姆挡调零电阻.综上所述，正确

8、答案为 D.针对训练 如图 8 所示是一个电流、电压两用表的电路，电流表 G 的量程是 0100 A，内阻是 1 000 ，电阻R10.1 ，R299 000 .当双刀双掷开关接到A、B上时，电流表改装成 表，其量程是 ；当双刀双掷开关接到C、D上时，电流表改装成 表，其量程是 .图 8答案 量程较大的电流 01 A 电压 010 V- 6 -解析 因双刀双掷开关的手柄是绝缘的，所以当开关接到A、B上时，电路转换成图甲所示的电路，此时电阻R1与电流表 G 并联，R1起分流作用，原电流表改装成较大量程的电流表.根据并联电路的特点有(IIg)R1IgRg.电流表的最大测量值为I A1 A.IgRg

9、R1R10.000 1 1 0000.10.1当开关接到C、D上时，电路变成图乙所示的电路，此时电阻R2与电流表 G 串联，R2起分压作用，原电流表改装成电压表，根据串联电路的特点，电压表的最大测量值为UIg(RgR2)0.000 1(1 00099 000) V10 V.1.(欧姆表的构造)(多选)欧姆表的内部电路如图 9 所示，已知电流计的电阻为Rg，滑动变阻器接入电路的阻值为R0，电源的电动势和内阻分别为E、r.下列说法正确的是( )图 9A.欧姆表的工作原理是闭合电路的欧姆定律B.电路图中左侧的表笔为黑表笔C.欧姆表表盘的最左端为欧姆“0”刻度D.欧姆表表盘的中间刻度值为R中rRgR0

10、答案 AD解析 欧姆表是根据闭合电路的欧姆定律制成的，A 正确；电流从黑表笔出，红表笔进，B错误；“”刻度在刻度盘的最左端，C 错误；当欧姆表指针指在中间位置时，Ig 2，Ig，所以RxRgR0r，即中间刻度值为R中rRgR0，DE R0RgrRxE R0rRg正确.2.(欧姆表的表盘标度)把一个满偏为 6 mA 的电流表改装成欧姆表，其中电源电动势为 3 V.- 7 -在测电阻时，电流表指针指在表盘上 2 mA 处，在改成相应的电阻刻度时，应是( )A.250 B.500 C.1 000 D.1 500 答案 C解析 当短接电流表满偏时，欧姆表的内阻为R内 500 ，当电流表E Ig3 6

11、103指针指在表盘上 2 mA 处时，整个回路的电阻RxR内 1 500 ，所以E I3 2 103Rx1 000 ，选项 C 正确.3.(多用电表的简单构造)如图 10 所示为多用电表的电路图，如果用该多用电表测量直流电压U和电阻R，红表笔插入多用电表的正()插孔，则( )图 10A.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答案 B解析 题图所示是多用电表的示意图，无论是测电压U还是测电阻R

12、，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.4.(综合应用)如图 11 所示为一简单欧姆表的原理示意图，其中电流表的满偏电流Ig300 A，内阻Rg100 ，可变电阻R的最大阻值为 10 k，电池的电动势E1.5 V，内阻r0.5 ，图中与接线柱A相连的表笔颜色应是 色.按正确使用方法测量电阻Rx的阻值时，指针指在刻度盘的正中央，则Rx k，若该欧姆表使用一段时间后，电池电动势变小、内阻变大，但此表仍能调零，按正确使用方法再测上述Rx，其测量结果与原结果相比将(选填“变大” “变小”或“不变”).- 8 -图 11答案 红 5 变大解析 由I及Ig，且指针指在刻度盘中

13、央，IIg150 A，联E RgRrRxE RgRr1 2立解得Rx5 k；当电池电动势变小，内阻变大时，欧姆表重新调零，由于满偏电流Ig不变，由公式Ig，欧姆表内阻得调小，待测电阻的阻值是通过电流表的示数体现，由公E r内式I，可知当r内变小时，接入同样的被测电阻，通过的电流变E Rxr内Igr内 Rxr内Ig Rx r内1小，欧姆表读数变大.一、选择题考点一 欧姆表的原理1.以下是欧姆表原理的电路示意图，正确的是( )答案 C2.(多选)下列关于多用电表电阻挡的说法中，正确的是( )A.表盘刻度是不均匀的，从零刻度处开始，刻度值越大处，刻度越疏B.红表笔是与表内的电源正极相连的C.测电阻时

14、，首先要把红、黑表笔短接进行调零，然后再去测电阻- 9 -D.为了减小误差，应尽量使指针指在中间刻度附近答案 CD解析 由I，电流I与对应的待测电阻阻值Rx不成正比，电阻的刻度线是不E RgRrRx均匀的，刻度值越大处刻度线越密，故 A 错误；在欧姆表内部黑表笔接的是电源的正极，故 B 错误；测电阻时，首先要把红、黑表笔短接进行调零，然后再去测电阻，故 C 正确；当指针指在刻度盘的中间刻度附近时，测量的数据误差最小，所以为了减小误差，应尽量使指针指在中间刻度附近，故 D 正确.3.某个多用电表的面板如图 1 所示，若表头满偏电流为 1 mA，内阻为 1 k，所用电池的电动势为 1.5 V，内阻

15、为 0.5 ，使用欧姆1 挡，若把多用电表的红黑表笔短接时，表针恰好指在电流满偏刻度处.若A、B、C、D、E平分表示刻度的那段圆弧AE，则测电阻时，刻度D处对应的电阻阻值是( )图 1A.1 500 B.1 000 C.500 D.0答案 C解析 欧姆表内阻：R内 1 500 ，当指针指在D时，I，得E I1.5 1 1033 4E RR内R500 ，故选 C.4.一个用满偏电流为 3 mA 的电流表改装成的欧姆表，调零后用它测量 500 的标准电阻时，指针恰好指在刻度盘的正中间.如用它测量一个未知电阻时，指针指在 1 mA 处，则被测电阻的阻值为( )A.1 000 B.5 000 C.1

16、500 D.2 000 答案 A解析 设欧姆表的内阻为R内，由闭合电路欧姆定律知：3103 A，1.5103 AE R内，所以R内500 ，E1.5 V，又 1103 A，所以Rx1 000 E R内500 E R内Rx，故选 A.5.如图 2 是一个将电流表改装成欧姆表的示意图，此欧姆表已经调零，用此欧姆表测一阻值- 10 -为R的电阻时，指针偏转至满刻度的 处.现用该表测一未知电阻，指针偏转到满刻度的 处，4 51 5则该电阻的阻值为( )图 2A.4R B.5RC.10R D.16R答案 D解析 由闭合电路的欧姆定律得：调零时有EIgR内；指针偏转至满刻度的 时，有E4 5；指针偏转到满

17、刻度的 时，有E.联立三式可解得Rx16R.D 正确，4IgRR内51 5IgRxR内5A、B、C 错误.考点二 多用电表的原理6.(多选)关于多用电表表盘上的刻度线，下列说法中正确的是( )A.直流电流刻度线和直流电压刻度线都是均匀的，可以共用一刻度线B.电阻刻度线是不均匀的C.电阻刻度上的零刻度线与直流电流的最大刻度线相对应D.电阻刻度上的零刻度线与直流电流的最大刻度线不对应答案 ABC7.如图 3 是多用电表欧姆挡的原理图，其中电流表的满偏电流为 500 A，内阻Rg50 ，调零电阻R的最大阻值为 30 k，固定电阻R050 ，电池电动势E1.5 V，用它测量电阻Rx，能较准确测量的阻值

18、范围是( )图 3A.(14) k B.(100400) C.(1040) D.(1040) k答案 A解析 欧姆表的中值电阻附近刻度最均匀，读数误差最小；根据闭合电路欧姆定律，满偏时Ig，半偏时，联立得R中 3 000 ，故 A 正确，E R内Ig 2E R内R中E Ig1.5 500 106- 11 -B、C、D 错误.二、非选择题8.在物理课外活动中，刘聪同学制作了一个简单的多用电表，如图 4 甲为电表的电路图.已知选用的电流表内阻Rg10 、满偏电流Ig10 mA，当选择开关接 3 时为量程 250 V 的电压表.该多用电表表盘如图乙所示，下排刻度均匀，C为上排刻度线的中间刻度，由于粗

19、心，上排刻度线对应数据没有指出.图 4(1)若指针在图乙所示位置，选择开关接 1 时其读数为 mA；选择开关接 3 时其读数为 V.(2)为了测该多用电表电阻挡的电阻和表内电源的电动势，刘聪同学在实验室找到了一个电阻箱，设计了如下实验：将选择开关接 2，红、黑表笔短接，调节R1的阻值使电表指针满偏；将电表红、黑表笔与电阻箱相连，调节电阻箱使电表指针指C处，此时电阻箱的示数如图5，则C处刻度应为 .图 5计算得到多用电表内电池的电动势为 V.(保留两位有效数字)(3)调零后将多用电表红、黑表笔与某一待测电阻相连，若指针指在图乙所示位置，则待测电阻的阻值为 .(保留两位有效数字)答案 (1)6.9

20、 173(172174 均可)(2)150 1.5(3)67(6569 均可)解析 (1)选择开关接 1 时测电流，其分度值为 0.2 mA，示数为 6.9 mA；选择开关接 3 时测- 12 -电压，其分度值为 5 V，其示数为 173 V.(2)电阻箱示数为 01 000 1100 510 01 150 .指针指在C处时，电流表示数为 5 mA0.005 A，C处电阻为中值电阻，则电表内阻为 150 ，电源电动势EIgR内0.01150 V1.5 V.(3)根据第(1)问可知，表头所示电流为 6.9 mA；调零后将电表红、黑表笔与某一待测电阻相连，此时电路中的电流值也为 6.9 mA，而表

21、内电池的电动势为E1.5 V，表内总电阻为 150 ，由闭合电路欧姆定律可知：R 150 67 ，所以待测电阻的阻值为 67 1.5 0.006 9.9.如图 6 所示的欧姆表示意图中，电流表的满偏电流Ig200 A，内阻Rg100 ，R01.4 k，电源电动势E1.5 V，电源内阻不计，欧姆表的调零电阻的有效值R是多大？当测量某电阻时，指针恰好在中间位置，则被测电阻R1是多大？图 6答案 6 k 7.5 k解析 对欧姆表调零时，指针指在 0 处，此位置为满偏电流的位置，即Ig，解E RgR0R得RRgR0 100 1 400 6 000 6 k，E Ig1.5 200 106欧姆表总内阻R内RR0Rg7.5 k.当指针在中间位置时有 ，得 R1R内7.5 k.Ig2ER内R12EIg