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考题一 多用电表的原理、使用及读数问题
1.游标卡尺、螺旋测微器的读数技巧
记住两点:一是所有读数一定以毫米为单位并注意主尺刻度对应的毫米数,根据结果再变换单位;二是以毫米为单位,小数点后数字分别是,螺旋测微器是3位、20分度和50分度游标卡尺是2位、10分度游标卡尺和毫米刻度尺是1位.
2.电压表、电流表、多用电表的读数技巧
(1)对电表读数问题,要先弄清楚电表的精确度,即每小格的数值,再确定估读的方法,是、还是估读,明确读数的小数位数.
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(2)多用电表的使用问题,在弄清其基本原理的基础上,会选择测量项目及量程、挡位,能区分机械调零和欧姆调零的区别,掌握测量电阻的步骤,此外,会看多用电表表盘,最上排不均匀刻度为测电阻时读数刻度,读出表盘刻度后应乘以挡位倍率;中间刻度是均匀的,为测量电压和电流的读数刻度,下面三排数字为方便读数所标注;最下排刻度专为测量2.5 V以下交流电压所用,一般较少使用.
3.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,Ig=,此时中值电阻R中=Rg+R0+r,当两表笔接入电阻Rx时I=,电阻Rx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.
4.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”挡或交流电压最高挡.
例1 (1)指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器,请完成下列问题:
图1
在使用多用电表测量时,指针的位置如图1甲所示,若选择开关拨至“×1”挡,则测量的结果为________ Ω;若选择开关拨至“50 mA”挡,则测量结果为________ mA.
(2)多用电表测未知电阻阻值的电路如图乙所示,电池的电动势为E、内阻为r,R0为调零电阻,Rg为表头内阻,电路中电流I与待测电阻的阻值Rx
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关系图象如图丙所示,则该图象的函数关系式为__________________;
(3)下列根据图丙中I-Rx图线作出的解释或判断中正确的是________.
A.因为函数图线是非线性变化的,所以欧姆表的示数左小右大
B.欧姆表调零的实质是通过调节R0使Rx=0时电路中的电流I=Ig
C.Rx越小,相同的电阻变化量对应的电流变化量越大,所以欧姆表的示数左密右疏
D.测量中,当Rx的阻值为图丙中的R2时,指针位于表盘中央位置的右侧
解析 (1)所测的电阻R=18×1 Ω=18 Ω.选择开关拨至“50 mA”挡,电流为I=22.6 mA.
(2)根据闭合电路欧姆定律得:I==.
(3)因Rx=-r-R0-Rg,函数图线是非线性变化的,当电流较大时电阻较小,当电流较小时电阻较大,A错误;当Rx=0,I=,此时电流为满偏电流,B正确;Rx越小,相同的电阻变化量对应的电流变化量越大,所以欧姆表的示数左密右疏,C正确;测量中,当Rx的阻值为图丙中的R2时,电流比半偏电流小,指针位于表盘中央位置的左侧,D错误.选B、C.
答案 (1)18 22.6(22.4~22.8) (2)I= (3)BC
变式训练
1.某同学要测量一个由均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ.步骤如下:
(1)用20分度的游标卡尺测量其长度如图2甲所示,可知其长度为________ mm;
(2)用螺旋测微器测量其直径如图乙所示,可知其直径为________ mm;
(3)用多用电表的电阻“×10”挡,按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻,表盘的示数如图丙所示,则该电阻的阻值约为________ Ω .
图2
答案 (1)50.15 (2)4.700 (3)220
解析 (1)游标卡尺的读数为L=50 mm+3×0.05 mm=50.15 mm;
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(2)螺旋测微器的读数为
D=4 mm+0.5 mm+20.0×0.01 mm=4.700 mm;
(3)欧姆表的读数为R=22×10 Ω=220 Ω.
2.已知G表的内阻Rg为990 Ω,满偏电流Ig=100 μA.用它改装成如图3所示的一个多量程多用电表,电流、电压和电阻的测量都各有两个量程(或分度值)不同的挡位.1、2两个挡位为电流表挡位,其中的大量程是小量程的10倍.
图3
(1)关于此多用电表,下列说法错误的是__________.
A.当转换开关S旋到位置4时,是电阻挡
B.当转换开关S旋到位置6时,是电压挡
C.转换开关S旋到5的量程比旋到6的量程大
D.A表笔为红表笔,B表笔为黑表笔
(2)图中电源电动势均为3.5 V,当把选择开关S旋到位置4,在AB之间接3 500 Ω电阻时,表头G刚好半偏,该测量过程操作的顺序和步骤都正确无误,则R1=____ Ω,R2=______ Ω.
答案 (1)C (2)11 99
解析 (1)当转换开关S旋到位置4时,表头与电表中的电源相连接,是电阻挡,A正确;当转换开关S旋到位置6时,表头与电阻串联,电阻起分压作用,是电压挡,B正确;当转换开关S旋到5串联的电阻小于旋转到6串联的电阻,可知旋转到6,串联的电阻分压作用大,电压表量程大,C错误;根据电流“红进黑出”可知,B表笔为黑表笔,A表笔为红表笔,D正确.因选错误的,故选C.
(2)由题知,在AB之间接3 500 Ω电阻时,表头G刚好半偏,即改装后电流表的总内阻R内=3 500 Ω,当转换开关S在2时(如图a),电流表量程为I2g== A=1 mA.由题知,转换开关S在1(如图b)时,电流表的量程为I1g=10 mA,由串并联电路特点得:+Ig=I2g,+Ig=I1g ,联立解得R1=11 Ω,R2=99 Ω.
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考题二 伏安法测电阻
1.仪器的选择
(1)电源的选择:一般根据待测电阻的额定电流或额定电压选择符合需要的直流电源.
(2)电表的选择:一般根据电源的电动势或待测用电器的额定电压选择电压表;根据待测电路的最大电流选择电流表;电表的指针摆动的幅度不宜较大,一般应使指针能达到半偏左右.
2.电路的选择
(1)测量电路的选择
比较项目
电流表内接法
电流表外接法
电路
误差来源
电流表的分压
电压表的分流
测量结果
R测=>Rx,偏大
R测=