电学专题实验——《练习使用欧姆表》专项提升
一、典型例题 方法赏析
1.(2023高二上·河源月考)实验室中可以用欧姆表直接测量电阻,如图是欧姆表的简化结构图,其中a、b为两表笔.
(1)欧姆表的表盘刻度不均匀,“0”刻度线在表盘 侧,“∞”刻度线在表盘 侧.(均选填“左”或“右”).
(2)若用欧姆表测量某电压表的阻值,a表笔应与电压表的 接线柱相接(选填“正”或“负”).
2.(2024高二上·嘉兴期末) 在“练习使用多用电表”的实验中,有小组同学利用欧姆表测量“220V,60W”的白炽灯灯丝电阻。
(1)下列操作正确的是____(单选)
A.测量前对多用电表进行机械调零,然后选择欧姆挡“×10”档后直接测量
B.读数时发现指针偏转过大,换选更高倍率的挡位再进行测量
C.测量结束后将多用电表开关旋钮转到OFF位置
(2)将选择开关调至欧姆挡“×10”档,并进行正确操作后,指针位置如图所示,则白炽灯的灯丝电阻为 Ω。
3.(2024高三下·深圳模拟) 小张同学想探究欧姆表的内置电源对测量结果的影响,设计了一个欧姆表,其电路图如图甲所示。
(1)A接 表笔(选填“红”或“黑”)。
(2)已知图甲中电源的电动势为1.5V,微安表的内阻约为、量程,若在AB间接电流传感器,调节、使得微安表满偏,此时电流传感器读数为10.00mA,则图甲中滑动变阻器的规格应选____。
A.最大电阻,额定电流1A
B.最大电阻,额定电流1A
C.最大电阻,额定电流1A
(3)欧姆调零之后,使用该欧姆表测量电阻箱的阻值,发现欧姆表的读数与电阻箱阻值相同。为了探究欧姆表的内置电源对测量结果的影响,把甲图中的电源换成其它型号的电源,重新欧姆调零后,测量电阻箱的阻值,发现欧姆表的测量值总是偏大。该同学猜想出现上述现象的原因是,更换后的电源电动势更小。
(4)为了验证上述猜想,用图甲的电路测量新电源的电动势和内阻:进行欧姆调零后,在表笔AB间接入电流传感器和电阻箱(串联),改变电阻箱的阻值,读出电阻箱阻值R和电流传感器读数I。分析数据后描绘出图像(如图乙所示),则该电源的电动势为 V,欧姆表总内阻为 ,由此验证了小张同学的猜想。通过这种方法测得的电源电动势 它的真实值(选填“大于”、“等于”、“小于”)。(以上计算结果保留三位有效数字,电流传感器电阻不计)。
4.(2024高三下·南昌模拟) 如图甲为某同学组装的双倍率欧姆表电路图,该欧姆表的低倍率挡位为“”,高倍率挡位为“”,使用过程中只需控制开关K的断开或闭合,结合可调电阻R的调整,就能实现双倍率测量。
所用器材如下:
A.干电池(电动势,内阻)
B.电流表G(满偏电流,内阻)
C.定值电阻
D.可调电阻R
E.开关一个,红、黑表笔各一支,导线若干。
欧姆表正确组装完成之后,这位同学把原来的表盘刻度改为欧姆表的刻度,欧姆表刻度线正中央的值为“15”。
(1)欧姆表的表笔分为红黑两种颜色,电路图甲中的表笔1是 表笔(填“红”或“黑”);
(2)请根据电路图判断,电路中开关K闭合时对应欧姆表的 (填“高”或“低”)倍率;
(3)使用“”挡位时,两表笔短接电流表指针满偏,可调电阻R的值为 Ω;
(4)欧姆表使用一段时间后,电池电动势变为1.35V,内阻变为2Ω,但此表仍能进行欧姆调零。若用此表规范操作,测量某待测电阻得到的测量值为300Ω,则该电阻的真实值为 Ω。
二、夯实基础 提升能力
5.(2024高三下·广东模拟)某实验小组欲将电流表G(量程为0~3mA)改装为欧姆表。实验器材如下:
电动势为的干电池1节、滑动变阻器(阻值范围为)。将它们按如图甲所示连接。
(1)将图甲中接线柱 (填“P”或“Q”)接红表笔。
(2)将图甲中P、Q两接线柱短接,调节滑动变阻器使电流表G满偏,则欧姆表的内阻 。
(3)保持滑动变阻器不动,在P、Q间接入一电阻,电流表示数如图乙所示,此电阻的阻值为 。
6.(2024·兴义模拟)一只欧姆表表盘的刻度线清晰完整,但刻度值模糊不清。某学习小组为恢复其刻度值,需要测量欧姆表的内阻,请完善下列实验步骤:
(1)将选择开关拨至“×10Ω”挡,机械调零后,将欧姆表的红、黑表笔 ,并调节欧姆调零旋钮,使欧姆表的指针指到表盘的 。
(2)图甲为连接好的实物电路图,其中a为 (填“红”或“黑”)表笔。
(3)调节滑动变阻器的阻值,记录多组电流表和电压表的读数,把数据绘制成如图乙所示的U-I图像,则该欧姆表的内阻为 Ω(结果保留整数)。若考虑毫安表内阻影响,则测量值比真实值 (填“偏大”或“偏小”)。
(4)断开开关,取下表盘,则正中央刻度应标记的数值为 ;占满偏电流值的处的刻度应标记的数值为 (两空均保留整数)。
7.(2024高三下·贵阳模拟)如图甲所示为某同学组装的双倍率欧姆表电路图,该欧姆表的低倍率挡位为“×10”,高倍率挡位为“×100”,使用过程中只需控制开关K的断开或闭合,结合可调电阻R的调整,就能实现双倍率测量。所用器材如下:
A.干电池(电动势,内阻很小,可忽略不计)
B.电流表G(满偏电流,内阻)
C.定值电阻
D.可调电阻R
E.开关一个,红、黑表笔各一支,导线若干。
如图乙所示,欧姆表正确组装完成之后,这位同学把原来的表盘刻度改为欧姆表的刻度,欧姆表刻度线正中央的值为“15”。
(1)欧姆表的表笔分为红黑两种颜色,电路图甲中的表笔1是 (填“红”或“黑”)表笔。
(2)请根据电路图判断,电路中开关K断开时对应欧姆表 (填“×10”或“×100”)倍率。
(3)使用“×100”挡位时,将两表笔短接使电流表指针满偏,此时可调电阻R的值为 Ω。
(4)定值电阻的值为 Ω。(可用分数表示)
(5)欧姆表使用一段时间后,电池电动势变为2.9V,内阻增大为2Ω,但此表仍能进行欧姆调零。若用此表规范操作,测量某待测电阻得到的测量值为1800Ω,则该电阻的真实值为 Ω。
8.(2024高三下·湖北模拟)如图甲为某同学组装的双倍率欧姆表电路图,该欧姆表的低倍率挡位为“”,高倍率挡位为“”,使用过程中只需控制开关K的断开或闭合,结合可调电阻R的调整,就能实现双倍率测量。
所用器材如下:
A.干电池(电动势,内阻)
B.电流表G(满偏电流,内阻)
C.定值电阻
D.可调电阻R
E.开关一个,红、黑表笔各一支,导线若干。
欧姆表正确组装完成之后,这位同学把原来的表盘刻度改为欧姆表的刻度,欧姆表刻度线正中央的值为“15”。
(1)欧姆表的表笔分为红黑两种颜色,电路图甲中的表笔1是 表笔(填“红”或“黑”);
(2)请根据电路图判断,电路中开关K闭合时对应欧姆表的 (填“高”或“低”)倍率;
(3)使用“”挡位时,两表笔短接电流表指针满偏,可调电阻R的值为 Ω;
(4)欧姆表使用一段时间后,电池电动势变为1.35V,内阻变为2Ω,但此表仍能进行欧姆调零。若用此表规范操作,测量某待测电阻得到的测量值为300Ω,则该电阻的真实值为 Ω。
三、思维提升 创新应用
9.(2024高三下·湖北月考)某实验小组用下列器材设计了如图甲所示的欧姆表电路,通过调控开关S,可使欧姆表有“”、“”两种不同的倍率。已知毫安表的量程,内阻。干电池组:电动势待测、内阻未知;
(1)图甲中,a表笔的颜色是色 (选填“黑”或“红”);
(2)已知单刀双掷开关接不同的接线柱时,线路中的最大电流分别为10mA、100mA,则 , ;
(3)单刀双掷开关S接2时,欧姆表的倍率是 (选填“”或“”)
(4)单刀双掷开关S接1时,先进行欧姆调零,再在红、黑表笔间接入电阻箱,改变电阻箱的阻值,测出电流表的示数,画出如图乙所示的图像,图像的斜率为,纵截距为,则干电池组的电动势 ,该挡位欧姆表的内阻 (用、表示)。
10.(2023高三上·绵阳模拟) 某同学欲将内阻为100 Ω、量程为300 μA的电流计G改装成欧姆表,要求改装后欧姆表的0刻度正好对准电流表表盘的300 μA刻度。
可选用的器材还有:定值电阻R1(阻值25Ω);定值电阻R2(阻值100Ω);滑动变阻器R(最大阻值1000 Ω);干电池(E=1.5V.r=2 Ω);红、黑表笔和导线若干。改装电路如图甲所示。
(1)定值电阻应选择 (填元件符号).改装后的欧姆表的中值电阻为 Ω。
(2)该同学用改装后尚未标示对应刻度的欧姆表测量内阻和量程均未知的电压表V的内阻。步骤如下:先将欧姆表的红、黑表笔短接,调节 填图甲中对应元件代号),使电流计G指针指到 μA;再将 (填“红”或“黑”)表笔与V表的“+”接线柱相连,另一表笔与V表的“一”接线柱相连。若两表的指针位置分别如图乙和图丙所示,则V表的内阻为 Ω,量程为 V。
11.(2023高二上·龙门月考)用欧姆表粗测得一圆柱复合材料的电阻约为3kΩ,某实验小组通过以下实验测量其电阻率ρ。
(1)该实验小组用刻度尺测量其长度L、螺旋测微器测量其直径D,某次直径测量结果如图所示:D= mm;
(2)实验使用的滑动变阻器的阻值为0~20Ω,请将如图实际测量电路补充完整 。
(3)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于 端(填“a”或“b”);
(4)某次实验时,电压表的示数为U,电流表的示数为I,用实验测量的物理量L、D、U、I表示电阻率,则表达式为ρ= 。
12.(2024高三下·长沙模拟)某实验小组设计出一个欧姆表,其内部结构可简化成如图甲所示的电路,其中电源内阻。该小组首先用一个电阻箱测出欧姆表内部电源的电动势E和电流表G的量程,操作如下:
(1)将两表笔断开,调节滑动变阻器使电流表G满偏;
(2)将电阻箱接入两表笔之间,构成闭合回路,改变电阻箱阻值,记下电阻箱示数和对应的电流表G的示数I;
(3)该小组选择合适的坐标,做出了图乙所示的图线,该小组选用的坐标可能为 (请填选项前的字母序号)。
A. B. C. D.
(4)根据图乙和上题选择的坐标,可得出欧姆表内部电源的电动势E= V,电流表G的量程 A。
(5)该实验小组把图甲中电流表的表盘改装成欧姆表的表盘,通过读取流过电流表G的电流而得到被测电阻的阻值。被测电阻接到两表笔之间时,电流表的指针半偏,则被测电阻的阻值为 。
13.(2024高二下·德阳开学考)如图(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中是电池,和是固定电阻,是可变电阻。虚线方框内为换挡开关,A端和端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位,5个挡位分别为直流电压挡和挡、直流电流挡和挡、欧姆挡。改装多用表表盘如图(b)所示。
(1)测量时,接线柱A接的是 (填“红”或“黑”)表笔;若开关B端与触点“1”相连,则此时多用电表的挡位为 挡,若开关B端与触点“5”相连,则此时多用电表的挡位为 挡;(挡位填写要求具体到量程)
(2)若开关B端与触点“1”相连,进行相关测量时,多用电表指针指示位置如图(b)所示,则此时多用电表的读数为 ;
(3)若电池E的电动势为,当把开关B端接到触点“3”,短接A、B表笔进行欧姆调零后,再用该挡测量一个未知电阻阻值,指针偏转到表头G满偏刻度的处,则该电阻的阻值为 。
(4)若电池E由于长时间使用后,电动势由下降到,但仍可调零。用重新调零后的欧姆表测得某待测电阻阻值为,则这个待测电阻阻值的真实值为 。
四、直击高考 达成素养
14.(2022·湖南)小梦同学自制了一个两挡位(“ ”“ ”)的欧姆表,其内部结构如图所示, 为调零电阻(最大阻值为 ), 、 、 为定值电阻( ),电流计 G 的内阻为 。用此欧姆表测量一待测电阻的阻值,回答下列问题:
(1)短接①②,将单刀双掷开关 与 接通,电流计 G 示数为 ;保持电阻 滑片位置不变,将单刀双掷开关 与 接通,电流计 G 示数变为 ,则 (填“大于”或“小于”);
(2)将单刀双掷开关S与n接通,此时欧姆表的挡位为 (填“ ”或“ ”);
(3)若从“ ”挡位换成“ ”挡位,调整欧姆零点(欧姆零点在电流计 G 满偏刻度处)时,调零电阻 的滑片应该 调节(填“向上”或“向下”);
(4)在“ ”挡位调整欧姆零点后,在①②间接入阻值为 的定值电阻 ,稳定后电流计 G 的指针偏转到满偏刻度的 ;取走 ,在①②间接入待测电阻 ,稳定后电流计 G 的指针偏转到满偏刻度的 ,则 Ω。
答案解析部分
1.【答案】(1)右;左
(2)正
【知识点】练习使用多用电表
【解析】【解答】(1)欧姆表“0”刻度线在表盘右侧,“”刻度线在表盘左侧。
(2)欧姆表中的电流有“红进黑出”的特点,所以欧姆表的电流是从a表笔流出,电压表的工作电流应从正接线柱流入,所以a表笔连接电压表正接线柱,b表笔连接电压表负接线柱。
【分析】(1)根据欧姆表的结构和特点分析;(2)根据欧姆表中的电流“红进黑出”,电压表的工作电流应从正接线柱流入,进行分析。
2.【答案】(1)C
(2)80
【知识点】练习使用多用电表
【解析】【解答】(1)A、测量前对多用电表进行机械调零,选择欧姆挡“×10”档,欧姆调零后再进行测量,故A错误;
B、读数时发现指针偏转过大,说明待测电阻阻值较小,应换选更低倍率的挡位再进行测量,故B错误;
C、测量结束后将多用电表开关旋钮转到OFF位置,故C正确。
故答案为:C。
(2)白炽灯的灯丝电阻为
【分析】熟悉多用电表的使用方法及注意事项。使用欧姆挡测电阻时,读数时发现指针偏转过大,应换选更低倍率的挡位再进行测量,换挡后需再次进行欧姆调零。
3.【答案】(1)红
(2)B
(3)无
(4)1.33;133;等于
【知识点】练习使用多用电表;电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】(1)由图甲所示可知,图中的A端应欧姆表内置电源负极相连,A端应与红表笔连接。
(2)由并联电路电流关系可知Rx的电流为
mA
根据并联电路电阻与电流的关系可知
解得
故为满足要求且方便调节,滑动变阻器Rx的规格应选最大电阻50的;
故选B。
(4)]根据闭合电路欧姆定律有
根据图像的斜率与截距可知
VV
由R=0时,=0.100mA-1,代入可得欧姆表总内阻为
考虑电流传感器有内阻RA,则有
可得
可知不影响R 图像的斜率,故通过这种方法测得的电源电动势等于它的真实值。
【分析】 (1)根据“红进黑出”的原则解答。
(2)由电源的电动势和电流传感器的读数,根据闭合电路欧姆定律求得此时欧姆表的总内阻。根据微安表满偏求得它的两端电压,根据串并联电路的特点得到滑动变阻器Rx的电流,根据欧姆定律求得此时滑动变阻器Rx接入电路的阻值,即可确定滑动变阻器Rx的规格。
(4)由闭合电路欧姆定律,推导R 图像的表达式,结合图像的斜率可得该电源的电动势,由图像数据可得欧姆表总内阻。考虑电流传感器有内阻,判断是否会影响R 图像的斜率
4.【答案】(1)红
(2)低
(3)1494
(4)
【知识点】练习使用多用电表
【解析】【解答】(1)根据多用电表中电流“红进黑出”的规律可知,1表笔是红表笔。
(2)欧姆表的内阻等于中值电阻,而中值电阻等于欧姆表刻度线正中央的值与倍率的乘积,所以低倍率内部总电阻小于高倍率内部总电阻,即电流表G满偏时干路电流越小,倍率越高,因此,电路中开关K闭合时对应低倍率。
(3)根据上述可知,使用“×100”档位时,开关断开,两表笔短接电流表指针满偏时,回路的总电阻为
其中
解得
(4)电池电动势降低后重新欧姆调零再使用欧姆表,使用时满足
故
【分析】(1)根据多用电表中电流“红进黑出”的规律分析表笔颜色;(2)根据中值电阻等于内阻的特点,判断低倍率和高倍率欧姆表内阻的关系,得出电流表满偏时干路电流的大小关系,从而判断欧姆表的倍率对应开关k的通断情况;(3)根据中值电阻求出欧姆表内阻,再计算可调电阻R的值;(4)根据电表的测量原理分析求解该电阻真实值。
5.【答案】P;500;1000
【知识点】电压表、电流表欧姆表等电表的读数;练习使用多用电表
6.【答案】(1)短接;最右端刻度线
(2)红
(3)300(或290~310均可);偏大
(4)30(或29、31);10
【知识点】测定电压表或电流表的内阻
【解析】【解答】(1) 欧姆调零时,将欧姆表的红、黑表笔短接,并调节欧姆调零旋钮,使欧姆表的指针指到表盘的最右端刻度线;
(2)在该实验中,欧姆表相当于电源,根据“红进黑出”原理可知a为红表笔;
(3)图像斜率的绝对值等于内电阻,因此欧姆表的内电阻为
若考虑毫安表内阻影响,则测量值为毫安表与欧姆表内阻之和,因此测量值比真实值偏大;
(4)中值电阻等于内电阻,又由于是“×10Ω”挡位,因此正中央刻度应标记的数值为30;根据欧姆定律
而
可知
因此刻度应标记的数值为10。
【分析】熟悉欧姆表的操作方法及步骤。多用电表的电流始终满足“红进黑出”原则。U-I图像斜率的绝对值等于内电阻,欧姆挡的中值电阻等于内电阻,再结合闭合电路的欧姆定律及串并联规律进行数据处理。
7.【答案】(1)红
(2)×100
(3)1400
(4)
(5)1740
【知识点】练习使用多用电表
【解析】【解答】(1)根据“红进黑出”可知,表笔1是红表笔。
(2)欧姆表的内阻
由于低倍率内部总电阻小于高倍率内部总电阻,即电流表G满偏时干路电流越小,倍率越高,因此,电路中开关K断开时对应高倍率。
(3)使用“×100”挡位时,开关断开,回路的总电阻为
故
(4)使用“×10”挡位时,欧姆表总内阻
使用“×100”挡位时
则
又
可得
(5)测量时流过电表的电流相等,则根据欧姆定律可得
得
【分析】多用电表电流始终满足红进黑出的原则,熟练掌握多用电表欧姆档的使用方法及操作。欧姆挡测电阻的原理为闭合电路的欧姆定律。熟练掌握中值法测欧姆档内阻的原理及方法。
8.【答案】(1)红
(2)低
(3)1494
(4)
【知识点】电压表、电流表欧姆表等电表的读数;练习使用多用电表
9.【答案】(1)黑
(2)24;216
(3)
(4);
【知识点】练习使用多用电表;电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】(1)根据图甲电路可知,电流从a表笔流出,从b表笔流进,可根据“红进黑出”规律知,a为黑色,b为红色;
(2)根据电流的改装原理有
,
解得
,
(3)根据
可知,欧姆表共用一个表盘,倍率大,电流量程就小,故单刀双掷开关S接2时,欧姆表的量程是“×100”的倍率;
(4)相当于“安阻法”测电源的电动势和内阻,根据闭合电路欧姆定律有
化简得
变形有
结合图像解得
,
【分析】根据根据“红进黑出”规律确定各表笔的颜色。熟悉掌握多用电表的工作原理及电表改装的计算方法。使用欧姆挡时,欧姆档的倍率越大,电流量程越小。根据闭合电路的欧姆定律结合电路图确定图像的函数表达式,再结合图像斜率和截距的物理意义进行数据处理。
10.【答案】(1)R1;1000
(2)R(或滑动变阻器);300;黑;500;1
【知识点】电表的改装与应用;练习使用多用电表
【解析】【解答】(1)由于滑动变阻器的最大阻值为1000Ω,故当滑动变阻器调到最大时,电路中的电路约为
此时表头满偏,故定值电阻中的电流约为
故其阻值为
因此定值电阻应该选择R1。
改装后将红黑表笔短接,将电流表调大满偏,此时多用表的总内阻为
故多用表的中值电阻为
(2)由于使用欧姆表测内阻,故首先要进行欧姆调0,即调节R,使电流表满偏,即指针指到300μA,黑表笔接的电源正极,故将黑表笔与电压表的“+”接线柱相连;欧姆表指针指在I=200μA位置,则电路中的总电流为5I,故待测电压表的内阻为
设电压表量程为U,此时电压表两端的电压为
解得
故其量程为1V。
【分析】为保证电路安全,流过电表的电流不得超过电表的量程,再根据闭合电路欧姆定律及串并联规律确定需选择的定制电阻值。熟悉掌握欧姆表中值电阻的定义及其计算方法。熟悉掌握利用电用电表测量电阻的步骤及数据处理方法。
11.【答案】(1)6.700
(2)
(3)a
(4)
【知识点】刻度尺、游标卡尺及螺旋测微器的使用;导体电阻率的测量
【解析】【解答】(1)螺旋测微器可动刻度对应20.0刻线,固定刻度半毫米刻线露出,读数为6.5+0.01×20.0=6.700mm;
(2)滑动变阻器最大才20Ω,远小于待测电阻3kΩ,要起到调节作用,应用分压接法;
(3)滑动变阻器左部分在支路与复合材料并联,为保护电表,并联电路电压开始应取最低为零,所以滑片触头应置于a端。
(4)根据电阻定律和电阻定义式得。
【分析】螺旋测微器读数注意半毫米刻线是否露出,注意以毫米为单位时估读到千分位;掌握分压接法的条件;电路连线要一路一路的去连;记住电阻的决定式。
12.【答案】D;3;0.5;
【知识点】电压表、电流表欧姆表等电表的读数;电池电动势和内阻的测量
13.【答案】黑;;;;4500;400
【知识点】电压表、电流表欧姆表等电表的读数;练习使用多用电表
14.【答案】(1)大于
(2)
(3)向上
(4)400
【知识点】练习使用多用电表
【解析】【解答】(1)由题意可知,则 开关拨向m时电路的总电阻较小,电动势保持不变,所以。
(2)开关拨向n时,电路中的总电阻较大,所以对应欧姆表的档位倍率较大,即n为×10档。
(3)从×1档换到×10档,电路中总电阻增大,干路电流减小,为了时电流表满偏,则需要增大通过电流计G所在支路的电流,所以的滑片向上调节。
(4)第一次,当1,2短接时,电路的总电阻为,电流表满偏可知;
第二次,电流表偏转了量程的三分之二,则有,
两式联立可得;
第三次,电流表偏转了量程的三分之一,则有,
联立第二次和第三次解得
【分析】根据欧姆表的原理以及闭合电路欧姆定律进行分析求解。
电学专题实验——《练习使用欧姆表》专项提升
一、典型例题 方法赏析
1.(2023高二上·河源月考)实验室中可以用欧姆表直接测量电阻,如图是欧姆表的简化结构图,其中a、b为两表笔.
(1)欧姆表的表盘刻度不均匀,“0”刻度线在表盘 侧,“∞”刻度线在表盘 侧.(均选填“左”或“右”).
(2)若用欧姆表测量某电压表的阻值,a表笔应与电压表的 接线柱相接(选填“正”或“负”).
【答案】(1)右;左
(2)正
【知识点】练习使用多用电表
【解析】【解答】(1)欧姆表“0”刻度线在表盘右侧,“”刻度线在表盘左侧。
(2)欧姆表中的电流有“红进黑出”的特点,所以欧姆表的电流是从a表笔流出,电压表的工作电流应从正接线柱流入,所以a表笔连接电压表正接线柱,b表笔连接电压表负接线柱。
【分析】(1)根据欧姆表的结构和特点分析;(2)根据欧姆表中的电流“红进黑出”,电压表的工作电流应从正接线柱流入,进行分析。
2.(2024高二上·嘉兴期末) 在“练习使用多用电表”的实验中,有小组同学利用欧姆表测量“220V,60W”的白炽灯灯丝电阻。
(1)下列操作正确的是____(单选)
A.测量前对多用电表进行机械调零,然后选择欧姆挡“×10”档后直接测量
B.读数时发现指针偏转过大,换选更高倍率的挡位再进行测量
C.测量结束后将多用电表开关旋钮转到OFF位置
(2)将选择开关调至欧姆挡“×10”档,并进行正确操作后,指针位置如图所示,则白炽灯的灯丝电阻为 Ω。
【答案】(1)C
(2)80
【知识点】练习使用多用电表
【解析】【解答】(1)A、测量前对多用电表进行机械调零,选择欧姆挡“×10”档,欧姆调零后再进行测量,故A错误;
B、读数时发现指针偏转过大,说明待测电阻阻值较小,应换选更低倍率的挡位再进行测量,故B错误;
C、测量结束后将多用电表开关旋钮转到OFF位置,故C正确。
故答案为:C。
(2)白炽灯的灯丝电阻为
【分析】熟悉多用电表的使用方法及注意事项。使用欧姆挡测电阻时,读数时发现指针偏转过大,应换选更低倍率的挡位再进行测量,换挡后需再次进行欧姆调零。
3.(2024高三下·深圳模拟) 小张同学想探究欧姆表的内置电源对测量结果的影响,设计了一个欧姆表,其电路图如图甲所示。
(1)A接 表笔(选填“红”或“黑”)。
(2)已知图甲中电源的电动势为1.5V,微安表的内阻约为、量程,若在AB间接电流传感器,调节、使得微安表满偏,此时电流传感器读数为10.00mA,则图甲中滑动变阻器的规格应选____。
A.最大电阻,额定电流1A
B.最大电阻,额定电流1A
C.最大电阻,额定电流1A
(3)欧姆调零之后,使用该欧姆表测量电阻箱的阻值,发现欧姆表的读数与电阻箱阻值相同。为了探究欧姆表的内置电源对测量结果的影响,把甲图中的电源换成其它型号的电源,重新欧姆调零后,测量电阻箱的阻值,发现欧姆表的测量值总是偏大。该同学猜想出现上述现象的原因是,更换后的电源电动势更小。
(4)为了验证上述猜想,用图甲的电路测量新电源的电动势和内阻:进行欧姆调零后,在表笔AB间接入电流传感器和电阻箱(串联),改变电阻箱的阻值,读出电阻箱阻值R和电流传感器读数I。分析数据后描绘出图像(如图乙所示),则该电源的电动势为 V,欧姆表总内阻为 ,由此验证了小张同学的猜想。通过这种方法测得的电源电动势 它的真实值(选填“大于”、“等于”、“小于”)。(以上计算结果保留三位有效数字,电流传感器电阻不计)。
【答案】(1)红
(2)B
(3)无
(4)1.33;133;等于
【知识点】练习使用多用电表;电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】(1)由图甲所示可知,图中的A端应欧姆表内置电源负极相连,A端应与红表笔连接。
(2)由并联电路电流关系可知Rx的电流为
mA
根据并联电路电阻与电流的关系可知
解得
故为满足要求且方便调节,滑动变阻器Rx的规格应选最大电阻50的;
故选B。
(4)]根据闭合电路欧姆定律有
根据图像的斜率与截距可知
VV
由R=0时,=0.100mA-1,代入可得欧姆表总内阻为
考虑电流传感器有内阻RA,则有
可得
可知不影响R 图像的斜率,故通过这种方法测得的电源电动势等于它的真实值。
【分析】 (1)根据“红进黑出”的原则解答。
(2)由电源的电动势和电流传感器的读数,根据闭合电路欧姆定律求得此时欧姆表的总内阻。根据微安表满偏求得它的两端电压,根据串并联电路的特点得到滑动变阻器Rx的电流,根据欧姆定律求得此时滑动变阻器Rx接入电路的阻值,即可确定滑动变阻器Rx的规格。
(4)由闭合电路欧姆定律,推导R 图像的表达式,结合图像的斜率可得该电源的电动势,由图像数据可得欧姆表总内阻。考虑电流传感器有内阻,判断是否会影响R 图像的斜率
4.(2024高三下·南昌模拟) 如图甲为某同学组装的双倍率欧姆表电路图,该欧姆表的低倍率挡位为“”,高倍率挡位为“”,使用过程中只需控制开关K的断开或闭合,结合可调电阻R的调整,就能实现双倍率测量。
所用器材如下:
A.干电池(电动势,内阻)
B.电流表G(满偏电流,内阻)
C.定值电阻
D.可调电阻R
E.开关一个,红、黑表笔各一支,导线若干。
欧姆表正确组装完成之后,这位同学把原来的表盘刻度改为欧姆表的刻度,欧姆表刻度线正中央的值为“15”。
(1)欧姆表的表笔分为红黑两种颜色,电路图甲中的表笔1是 表笔(填“红”或“黑”);
(2)请根据电路图判断,电路中开关K闭合时对应欧姆表的 (填“高”或“低”)倍率;
(3)使用“”挡位时,两表笔短接电流表指针满偏,可调电阻R的值为 Ω;
(4)欧姆表使用一段时间后,电池电动势变为1.35V,内阻变为2Ω,但此表仍能进行欧姆调零。若用此表规范操作,测量某待测电阻得到的测量值为300Ω,则该电阻的真实值为 Ω。
【答案】(1)红
(2)低
(3)1494
(4)
【知识点】练习使用多用电表
【解析】【解答】(1)根据多用电表中电流“红进黑出”的规律可知,1表笔是红表笔。
(2)欧姆表的内阻等于中值电阻,而中值电阻等于欧姆表刻度线正中央的值与倍率的乘积,所以低倍率内部总电阻小于高倍率内部总电阻,即电流表G满偏时干路电流越小,倍率越高,因此,电路中开关K闭合时对应低倍率。
(3)根据上述可知,使用“×100”档位时,开关断开,两表笔短接电流表指针满偏时,回路的总电阻为
其中
解得
(4)电池电动势降低后重新欧姆调零再使用欧姆表,使用时满足
故
【分析】(1)根据多用电表中电流“红进黑出”的规律分析表笔颜色;(2)根据中值电阻等于内阻的特点,判断低倍率和高倍率欧姆表内阻的关系,得出电流表满偏时干路电流的大小关系,从而判断欧姆表的倍率对应开关k的通断情况;(3)根据中值电阻求出欧姆表内阻,再计算可调电阻R的值;(4)根据电表的测量原理分析求解该电阻真实值。
二、夯实基础 提升能力
5.(2024高三下·广东模拟)某实验小组欲将电流表G(量程为0~3mA)改装为欧姆表。实验器材如下:
电动势为的干电池1节、滑动变阻器(阻值范围为)。将它们按如图甲所示连接。
(1)将图甲中接线柱 (填“P”或“Q”)接红表笔。
(2)将图甲中P、Q两接线柱短接,调节滑动变阻器使电流表G满偏,则欧姆表的内阻 。
(3)保持滑动变阻器不动,在P、Q间接入一电阻,电流表示数如图乙所示,此电阻的阻值为 。
【答案】P;500;1000
【知识点】电压表、电流表欧姆表等电表的读数;练习使用多用电表
6.(2024·兴义模拟)一只欧姆表表盘的刻度线清晰完整,但刻度值模糊不清。某学习小组为恢复其刻度值,需要测量欧姆表的内阻,请完善下列实验步骤:
(1)将选择开关拨至“×10Ω”挡,机械调零后,将欧姆表的红、黑表笔 ,并调节欧姆调零旋钮,使欧姆表的指针指到表盘的 。
(2)图甲为连接好的实物电路图,其中a为 (填“红”或“黑”)表笔。
(3)调节滑动变阻器的阻值,记录多组电流表和电压表的读数,把数据绘制成如图乙所示的U-I图像,则该欧姆表的内阻为 Ω(结果保留整数)。若考虑毫安表内阻影响,则测量值比真实值 (填“偏大”或“偏小”)。
(4)断开开关,取下表盘,则正中央刻度应标记的数值为 ;占满偏电流值的处的刻度应标记的数值为 (两空均保留整数)。
【答案】(1)短接;最右端刻度线
(2)红
(3)300(或290~310均可);偏大
(4)30(或29、31);10
【知识点】测定电压表或电流表的内阻
【解析】【解答】(1) 欧姆调零时,将欧姆表的红、黑表笔短接,并调节欧姆调零旋钮,使欧姆表的指针指到表盘的最右端刻度线;
(2)在该实验中,欧姆表相当于电源,根据“红进黑出”原理可知a为红表笔;
(3)图像斜率的绝对值等于内电阻,因此欧姆表的内电阻为
若考虑毫安表内阻影响,则测量值为毫安表与欧姆表内阻之和,因此测量值比真实值偏大;
(4)中值电阻等于内电阻,又由于是“×10Ω”挡位,因此正中央刻度应标记的数值为30;根据欧姆定律
而
可知
因此刻度应标记的数值为10。
【分析】熟悉欧姆表的操作方法及步骤。多用电表的电流始终满足“红进黑出”原则。U-I图像斜率的绝对值等于内电阻,欧姆挡的中值电阻等于内电阻,再结合闭合电路的欧姆定律及串并联规律进行数据处理。
7.(2024高三下·贵阳模拟)如图甲所示为某同学组装的双倍率欧姆表电路图,该欧姆表的低倍率挡位为“×10”,高倍率挡位为“×100”,使用过程中只需控制开关K的断开或闭合,结合可调电阻R的调整,就能实现双倍率测量。所用器材如下:
A.干电池(电动势,内阻很小,可忽略不计)
B.电流表G(满偏电流,内阻)
C.定值电阻
D.可调电阻R
E.开关一个,红、黑表笔各一支,导线若干。
如图乙所示,欧姆表正确组装完成之后,这位同学把原来的表盘刻度改为欧姆表的刻度,欧姆表刻度线正中央的值为“15”。
(1)欧姆表的表笔分为红黑两种颜色,电路图甲中的表笔1是 (填“红”或“黑”)表笔。
(2)请根据电路图判断,电路中开关K断开时对应欧姆表 (填“×10”或“×100”)倍率。
(3)使用“×100”挡位时,将两表笔短接使电流表指针满偏,此时可调电阻R的值为 Ω。
(4)定值电阻的值为 Ω。(可用分数表示)
(5)欧姆表使用一段时间后,电池电动势变为2.9V,内阻增大为2Ω,但此表仍能进行欧姆调零。若用此表规范操作,测量某待测电阻得到的测量值为1800Ω,则该电阻的真实值为 Ω。
【答案】(1)红
(2)×100
(3)1400
(4)
(5)1740
【知识点】练习使用多用电表
【解析】【解答】(1)根据“红进黑出”可知,表笔1是红表笔。
(2)欧姆表的内阻
由于低倍率内部总电阻小于高倍率内部总电阻,即电流表G满偏时干路电流越小,倍率越高,因此,电路中开关K断开时对应高倍率。
(3)使用“×100”挡位时,开关断开,回路的总电阻为
故
(4)使用“×10”挡位时,欧姆表总内阻
使用“×100”挡位时
则
又
可得
(5)测量时流过电表的电流相等,则根据欧姆定律可得
得
【分析】多用电表电流始终满足红进黑出的原则,熟练掌握多用电表欧姆档的使用方法及操作。欧姆挡测电阻的原理为闭合电路的欧姆定律。熟练掌握中值法测欧姆档内阻的原理及方法。
8.(2024高三下·湖北模拟)如图甲为某同学组装的双倍率欧姆表电路图,该欧姆表的低倍率挡位为“”,高倍率挡位为“”,使用过程中只需控制开关K的断开或闭合,结合可调电阻R的调整,就能实现双倍率测量。
所用器材如下:
A.干电池(电动势,内阻)
B.电流表G(满偏电流,内阻)
C.定值电阻
D.可调电阻R
E.开关一个,红、黑表笔各一支,导线若干。
欧姆表正确组装完成之后,这位同学把原来的表盘刻度改为欧姆表的刻度,欧姆表刻度线正中央的值为“15”。
(1)欧姆表的表笔分为红黑两种颜色,电路图甲中的表笔1是 表笔(填“红”或“黑”);
(2)请根据电路图判断,电路中开关K闭合时对应欧姆表的 (填“高”或“低”)倍率;
(3)使用“”挡位时,两表笔短接电流表指针满偏,可调电阻R的值为 Ω;
(4)欧姆表使用一段时间后,电池电动势变为1.35V,内阻变为2Ω,但此表仍能进行欧姆调零。若用此表规范操作,测量某待测电阻得到的测量值为300Ω,则该电阻的真实值为 Ω。
【答案】(1)红
(2)低
(3)1494
(4)
【知识点】电压表、电流表欧姆表等电表的读数;练习使用多用电表
三、思维提升 创新应用
9.(2024高三下·湖北月考)某实验小组用下列器材设计了如图甲所示的欧姆表电路,通过调控开关S,可使欧姆表有“”、“”两种不同的倍率。已知毫安表的量程,内阻。干电池组:电动势待测、内阻未知;
(1)图甲中,a表笔的颜色是色 (选填“黑”或“红”);
(2)已知单刀双掷开关接不同的接线柱时,线路中的最大电流分别为10mA、100mA,则 , ;
(3)单刀双掷开关S接2时,欧姆表的倍率是 (选填“”或“”)
(4)单刀双掷开关S接1时,先进行欧姆调零,再在红、黑表笔间接入电阻箱,改变电阻箱的阻值,测出电流表的示数,画出如图乙所示的图像,图像的斜率为,纵截距为,则干电池组的电动势 ,该挡位欧姆表的内阻 (用、表示)。
【答案】(1)黑
(2)24;216
(3)
(4);
【知识点】练习使用多用电表;电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】(1)根据图甲电路可知,电流从a表笔流出,从b表笔流进,可根据“红进黑出”规律知,a为黑色,b为红色;
(2)根据电流的改装原理有
,
解得
,
(3)根据
可知,欧姆表共用一个表盘,倍率大,电流量程就小,故单刀双掷开关S接2时,欧姆表的量程是“×100”的倍率;
(4)相当于“安阻法”测电源的电动势和内阻,根据闭合电路欧姆定律有
化简得
变形有
结合图像解得
,
【分析】根据根据“红进黑出”规律确定各表笔的颜色。熟悉掌握多用电表的工作原理及电表改装的计算方法。使用欧姆挡时,欧姆档的倍率越大,电流量程越小。根据闭合电路的欧姆定律结合电路图确定图像的函数表达式,再结合图像斜率和截距的物理意义进行数据处理。
10.(2023高三上·绵阳模拟) 某同学欲将内阻为100 Ω、量程为300 μA的电流计G改装成欧姆表,要求改装后欧姆表的0刻度正好对准电流表表盘的300 μA刻度。
可选用的器材还有:定值电阻R1(阻值25Ω);定值电阻R2(阻值100Ω);滑动变阻器R(最大阻值1000 Ω);干电池(E=1.5V.r=2 Ω);红、黑表笔和导线若干。改装电路如图甲所示。
(1)定值电阻应选择 (填元件符号).改装后的欧姆表的中值电阻为 Ω。
(2)该同学用改装后尚未标示对应刻度的欧姆表测量内阻和量程均未知的电压表V的内阻。步骤如下:先将欧姆表的红、黑表笔短接,调节 填图甲中对应元件代号),使电流计G指针指到 μA;再将 (填“红”或“黑”)表笔与V表的“+”接线柱相连,另一表笔与V表的“一”接线柱相连。若两表的指针位置分别如图乙和图丙所示,则V表的内阻为 Ω,量程为 V。
【答案】(1)R1;1000
(2)R(或滑动变阻器);300;黑;500;1
【知识点】电表的改装与应用;练习使用多用电表
【解析】【解答】(1)由于滑动变阻器的最大阻值为1000Ω,故当滑动变阻器调到最大时,电路中的电路约为
此时表头满偏,故定值电阻中的电流约为
故其阻值为
因此定值电阻应该选择R1。
改装后将红黑表笔短接,将电流表调大满偏,此时多用表的总内阻为
故多用表的中值电阻为
(2)由于使用欧姆表测内阻,故首先要进行欧姆调0,即调节R,使电流表满偏,即指针指到300μA,黑表笔接的电源正极,故将黑表笔与电压表的“+”接线柱相连;欧姆表指针指在I=200μA位置,则电路中的总电流为5I,故待测电压表的内阻为
设电压表量程为U,此时电压表两端的电压为
解得
故其量程为1V。
【分析】为保证电路安全,流过电表的电流不得超过电表的量程,再根据闭合电路欧姆定律及串并联规律确定需选择的定制电阻值。熟悉掌握欧姆表中值电阻的定义及其计算方法。熟悉掌握利用电用电表测量电阻的步骤及数据处理方法。
11.(2023高二上·龙门月考)用欧姆表粗测得一圆柱复合材料的电阻约为3kΩ,某实验小组通过以下实验测量其电阻率ρ。
(1)该实验小组用刻度尺测量其长度L、螺旋测微器测量其直径D,某次直径测量结果如图所示:D= mm;
(2)实验使用的滑动变阻器的阻值为0~20Ω,请将如图实际测量电路补充完整 。
(3)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于 端(填“a”或“b”);
(4)某次实验时,电压表的示数为U,电流表的示数为I,用实验测量的物理量L、D、U、I表示电阻率,则表达式为ρ= 。
【答案】(1)6.700
(2)
(3)a
(4)
【知识点】刻度尺、游标卡尺及螺旋测微器的使用;导体电阻率的测量
【解析】【解答】(1)螺旋测微器可动刻度对应20.0刻线,固定刻度半毫米刻线露出,读数为6.5+0.01×20.0=6.700mm;
(2)滑动变阻器最大才20Ω,远小于待测电阻3kΩ,要起到调节作用,应用分压接法;
(3)滑动变阻器左部分在支路与复合材料并联,为保护电表,并联电路电压开始应取最低为零,所以滑片触头应置于a端。
(4)根据电阻定律和电阻定义式得。
【分析】螺旋测微器读数注意半毫米刻线是否露出,注意以毫米为单位时估读到千分位;掌握分压接法的条件;电路连线要一路一路的去连;记住电阻的决定式。
12.(2024高三下·长沙模拟)某实验小组设计出一个欧姆表,其内部结构可简化成如图甲所示的电路,其中电源内阻。该小组首先用一个电阻箱测出欧姆表内部电源的电动势E和电流表G的量程,操作如下:
(1)将两表笔断开,调节滑动变阻器使电流表G满偏;
(2)将电阻箱接入两表笔之间,构成闭合回路,改变电阻箱阻值,记下电阻箱示数和对应的电流表G的示数I;
(3)该小组选择合适的坐标,做出了图乙所示的图线,该小组选用的坐标可能为 (请填选项前的字母序号)。
A. B. C. D.
(4)根据图乙和上题选择的坐标,可得出欧姆表内部电源的电动势E= V,电流表G的量程 A。
(5)该实验小组把图甲中电流表的表盘改装成欧姆表的表盘,通过读取流过电流表G的电流而得到被测电阻的阻值。被测电阻接到两表笔之间时,电流表的指针半偏,则被测电阻的阻值为 。
【答案】D;3;0.5;
【知识点】电压表、电流表欧姆表等电表的读数;电池电动势和内阻的测量
13.(2024高二下·德阳开学考)如图(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中是电池,和是固定电阻,是可变电阻。虚线方框内为换挡开关,A端和端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位,5个挡位分别为直流电压挡和挡、直流电流挡和挡、欧姆挡。改装多用表表盘如图(b)所示。
(1)测量时,接线柱A接的是 (填“红”或“黑”)表笔;若开关B端与触点“1”相连,则此时多用电表的挡位为 挡,若开关B端与触点“5”相连,则此时多用电表的挡位为 挡;(挡位填写要求具体到量程)
(2)若开关B端与触点“1”相连,进行相关测量时,多用电表指针指示位置如图(b)所示,则此时多用电表的读数为 ;
(3)若电池E的电动势为,当把开关B端接到触点“3”,短接A、B表笔进行欧姆调零后,再用该挡测量一个未知电阻阻值,指针偏转到表头G满偏刻度的处,则该电阻的阻值为 。
(4)若电池E由于长时间使用后,电动势由下降到,但仍可调零。用重新调零后的欧姆表测得某待测电阻阻值为,则这个待测电阻阻值的真实值为 。
【答案】黑;;;;4500;400
【知识点】电压表、电流表欧姆表等电表的读数;练习使用多用电表
四、直击高考 达成素养
14.(2022·湖南)小梦同学自制了一个两挡位(“ ”“ ”)的欧姆表,其内部结构如图所示, 为调零电阻(最大阻值为 ), 、 、 为定值电阻( ),电流计 G 的内阻为 。用此欧姆表测量一待测电阻的阻值,回答下列问题:
(1)短接①②,将单刀双掷开关 与 接通,电流计 G 示数为 ;保持电阻 滑片位置不变,将单刀双掷开关 与 接通,电流计 G 示数变为 ,则 (填“大于”或“小于”);
(2)将单刀双掷开关S与n接通,此时欧姆表的挡位为 (填“ ”或“ ”);
(3)若从“ ”挡位换成“ ”挡位,调整欧姆零点(欧姆零点在电流计 G 满偏刻度处)时,调零电阻 的滑片应该 调节(填“向上”或“向下”);
(4)在“ ”挡位调整欧姆零点后,在①②间接入阻值为 的定值电阻 ,稳定后电流计 G 的指针偏转到满偏刻度的 ;取走 ,在①②间接入待测电阻 ,稳定后电流计 G 的指针偏转到满偏刻度的 ,则 Ω。
【答案】(1)大于
(2)
(3)向上
(4)400
【知识点】练习使用多用电表
【解析】【解答】(1)由题意可知,则 开关拨向m时电路的总电阻较小,电动势保持不变,所以。
(2)开关拨向n时,电路中的总电阻较大,所以对应欧姆表的档位倍率较大,即n为×10档。
(3)从×1档换到×10档,电路中总电阻增大,干路电流减小,为了时电流表满偏,则需要增大通过电流计G所在支路的电流,所以的滑片向上调节。
(4)第一次,当1,2短接时,电路的总电阻为,电流表满偏可知;
第二次,电流表偏转了量程的三分之二,则有,
两式联立可得;
第三次,电流表偏转了量程的三分之一,则有,
联立第二次和第三次解得
【分析】根据欧姆表的原理以及闭合电路欧姆定律进行分析求解。