2019-2020年高中物理第二章電路第四節(jié)認(rèn)識(shí)多用電表教學(xué)案粵教版選修3-1.doc

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2019-2020年高中物理第二章電路第四節(jié)認(rèn)識(shí)多用電表教學(xué)案粵教版選修3-1 　　　　　　　　　　　　　　 1.使用多用電表測(cè)電阻的步驟：機(jī)械調(diào)零→選擋→歐姆調(diào)零→讀數(shù)→開關(guān)置于“OFF”或交流電壓最高擋。 2．測(cè)電阻時(shí)，每次選擋或換擋都要重新歐姆調(diào)零。 3．利用多用電表可測(cè)電壓、電流、電阻，無論測(cè)量什么，電流總是從紅表筆流入，從黑表筆流出。 一、多用電表的原理 1．原理及構(gòu)造 指針式多用電表一般由表頭、測(cè)量電路、轉(zhuǎn)換開關(guān)以及紅黑測(cè)量表筆等組成。 (1)表頭是一個(gè)靈敏直流電流表，主要部分是永久磁鐵和可動(dòng)線圈。 (2)當(dāng)電流通過線圈時(shí)，線圈在磁場(chǎng)的作用下帶動(dòng)指針偏轉(zhuǎn)。 2．多種用途 利用電路的分流和分壓原理，按照?qǐng)D241，將其中的轉(zhuǎn)換開關(guān)接1或者2時(shí)測(cè)電流；接3或4時(shí)測(cè)電壓。轉(zhuǎn)換開關(guān)接5時(shí)，測(cè)電阻。 圖241 二、多用電表的使用 1．電壓、電流的測(cè)量 無論是測(cè)量電流還是電壓，都應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)牧砍淌贡眍^指針盡量?？吭诮咏鼭M偏刻度處，這樣測(cè)量值比較準(zhǔn)確。 2．判斷二極管的極性 應(yīng)用多用電表的電阻擋，判斷二極管的極性時(shí)，要用兩表筆分別連接二極管的兩極，然后將兩表筆反過來連接二極管的兩極，可以測(cè)出兩個(gè)電阻值。 3．利用多用電表查找電路故障 電路故障分析來源于生產(chǎn)生活實(shí)際，意義重大，故障一般是斷路或短路。斷路和短路各有特點(diǎn)。 (1)電路中發(fā)生斷路，表現(xiàn)為電源電壓不為零，而電流為零；斷路后，電源電壓將全部降落在斷路之處，若電路中某兩點(diǎn)電壓不為零，等于電源電壓，則這兩點(diǎn)間有斷點(diǎn)，而這兩點(diǎn)與電源連接部分無斷點(diǎn)；若電路中某兩點(diǎn)間電壓為零，說明這兩點(diǎn)間無斷點(diǎn)，而這兩點(diǎn)與電源連接部分有斷點(diǎn)。 (2)電路中某一部分發(fā)生短路，表現(xiàn)為有電流通過電路而該電路兩端電壓為 0。 明確電路故障的這些特點(diǎn)是正確分析電路故障問題的基礎(chǔ)。 1．自主思考——判一判 (1)歐姆表的內(nèi)阻是電源內(nèi)阻、表頭內(nèi)阻和滑動(dòng)變阻器有效電阻之和。(√) (2)兩表筆短接時(shí)，電流表滿偏，意味著此時(shí)待測(cè)電阻為零。(√) (3)用多用表無論是測(cè)電壓或是測(cè)電流時(shí)電流總是從紅表筆流入，從黑表筆流出。(√) (4)使用多用電表歐姆擋測(cè)電阻時(shí)，指針擺動(dòng)角度越大，測(cè)量越精確。() (5)若將分壓電阻串聯(lián)在電流表上改裝成電壓表后，增大了原電流表的滿偏電壓。() 2．合作探究——議一議 (1)在學(xué)習(xí)多用電表這節(jié)課之前，老師給每一個(gè)學(xué)習(xí)小組一個(gè)多用電表，觀察表盤后，一個(gè)同學(xué)產(chǎn)生了疑問，為什么歐姆表的刻度線的零點(diǎn)在右邊？又為什么是不均勻的？ 圖242 提示：歐姆表的改裝是根據(jù)閉合電路歐姆定律，用表頭中的電流替代待測(cè)電阻，由電流為I＝可以知道，電流I與待測(cè)電阻Rx有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，但不是正比關(guān)系，所以刻度是不均勻的，且Rx越小電流越大，指針的偏角越大，當(dāng)Rx＝0(即兩表筆短接)時(shí)電流最大，在刻度的最右端應(yīng)該標(biāo)0，故歐姆表的零刻度在右端。 (2)用多用電表的歐姆擋測(cè)甲元件的電阻時(shí)發(fā)現(xiàn)偏轉(zhuǎn)角較大，接著去測(cè)乙元件的電阻時(shí)，發(fā)現(xiàn)偏轉(zhuǎn)角很小，兩個(gè)元件的電阻大小關(guān)系怎樣？ 提示：據(jù)多用電表的表盤可知，測(cè)甲元件偏轉(zhuǎn)角大，說明電阻小，測(cè)乙元件偏轉(zhuǎn)角小，說明電阻大，所以R乙＞R甲。 (3)把一個(gè)小量程的電流表改裝成一個(gè)大量程電壓表后，通過校對(duì)發(fā)現(xiàn)電壓表量程偏大，若要符合改裝要求，怎么辦？ 提示：電壓表改裝利用的是串聯(lián)電路正比分壓的特點(diǎn)，改裝后的電壓表量程偏大，說明串聯(lián)電阻偏大，應(yīng)該換用阻值小的符合改裝要求的電阻。 電表的改裝與計(jì)算 1．兩表改裝對(duì)比 改裝成電壓表V 改裝成電流表A 內(nèi)部電路 擴(kuò)大后的量程 U I 電阻R的作用 分壓 分流 電阻R的數(shù)值 R＝－Rg＝(n－1) Rg R＝＝ 電表的總內(nèi)阻 RV＝Rg＋R＝ RA＝＝ 2.電表改裝問題的兩點(diǎn)提醒 (1)無論表頭G改裝成電壓表還是電流表，它的三個(gè)特征量Ug、Ig、Rg是不變的，即通過表頭的最大電流Ig并不改變。 (2)改裝后電壓表的量程指小量程電流表表頭滿偏時(shí)對(duì)應(yīng)的R與表頭串聯(lián)電路的電壓；改裝后電流表的量程指小量程電流表表頭滿偏時(shí)對(duì)應(yīng)的R與表頭并聯(lián)電路的總電流。 [典例]　 (xx北京高考)如圖243所示，其中電流表A的量程為0.6 A，表盤均勻劃分為30個(gè)小格，每一小格表示0.02 A；R1的阻值等于電流表內(nèi)阻的；R2的阻值等于電流表內(nèi)阻的2倍。若用電流表A的表盤刻度表示流過接線柱1的電流值，則下列分析正確的是(　　) 圖243 A．將接線柱1、2接入電路時(shí)，每一小格表示0.04 A B．將接線柱1、2接入電路時(shí)，每一小格表示0.02 A C．將接線柱1、3接入電路時(shí)，每一小格表示0.06 A D．將接線柱1、3接入電路時(shí)，每一小格表示0.01 A [解析]　設(shè)電流表A的內(nèi)阻為RA，用電流表A的表盤刻度表示流過接線柱1的電流值時(shí)，若將接線柱1、2接入電路，根據(jù)并聯(lián)電路的特點(diǎn)，(I1－IA)R1＝IARA，解得I1＝3IA＝0.06 A，則每一小格表示0.06 A；若將接線柱1、3接入電路，則(I2－IA)R1＝IARA，解得I2＝3IA＝0.06 A，則每一小格表示0.06 A。選項(xiàng)C正確。 [答案]　C 求解電表改裝問題時(shí)，應(yīng)明確電表改裝的原理：改裝成電壓表，串聯(lián)一個(gè)阻值較大的分壓電阻；改裝成電流表，并聯(lián)一個(gè)阻值較小的分流電阻。同時(shí)要區(qū)分電表改裝問題中的三個(gè)電阻：表頭內(nèi)阻Rg、分壓電阻或分流電阻、改裝后電表的內(nèi)阻，不要將它們混淆?！　　　? 1．(多選)如圖244所示，甲、乙兩個(gè)電路都是由一個(gè)靈敏電流計(jì)G和一個(gè)變阻器R組成，它們中一個(gè)是測(cè)電壓的電壓表，另一個(gè)是測(cè)電流的電流表，那么以下結(jié)論中正確的是(　　) 圖244 A．甲表是電流表，R增大時(shí)量程增大 B．甲表是電流表，R增大時(shí)量程減小 C．乙表是電壓表，R增大時(shí)量程減小 D．乙表是電壓表，R增大時(shí)量程增大 解析：選BD　電壓表電阻分壓，串聯(lián)；電流表電阻分流，并聯(lián)；所以甲表為電流表，乙表為電壓表，并聯(lián)電路電阻大時(shí)分流少，所以R增大時(shí)量程減小，A錯(cuò)誤，B正確；串聯(lián)電路電阻大時(shí)分壓多，所以R增大時(shí)量程增大，C錯(cuò)誤，D正確。 2．一個(gè)電流表的滿偏電流Ig＝1 mA，內(nèi)阻為500 Ω，要把它改裝成一個(gè)量程為10 V的電壓表，則應(yīng)在電流表上(　　) A．串聯(lián)一個(gè)10 kΩ的電阻 B．并聯(lián)一個(gè)10 kΩ的電阻 C．串聯(lián)一個(gè)9.5 kΩ的電阻 D．并聯(lián)一個(gè)9.5 kΩ的電阻 解析：選C　把一個(gè)電流表改裝成一個(gè)電壓表，要串聯(lián)一個(gè)電阻，可知B、D錯(cuò)誤。通過電流表的電流為Ig時(shí)，電流表表頭兩端的電壓 Ug＝IgRg＝110－3500 V＝0.5 V 串聯(lián)電阻R分擔(dān)的電壓 UR＝U－Ug＝10 V－0.5 V＝9.5 V 所以串聯(lián)電阻的阻值R＝＝＝9.5 kΩ。 C正確，A錯(cuò)誤。 3.如圖245所示，有一個(gè)表頭G，滿偏電流Ig＝500 mA，內(nèi)阻Rg＝200 Ω，將它改裝為有0～1 A和0～10 A兩種量程的電流表，求R1、R2的阻值各為多大？ 圖245 解析：當(dāng)公共端與“1 A”端接入電路時(shí)，滿偏電流I1＝1 A 當(dāng)公共端與“10 A”端接入電路時(shí)，滿偏電流I2＝10 A 當(dāng)公共端與“1 A”端接入電路時(shí)，電阻R1和R2串聯(lián)，再與表頭內(nèi)阻Rg并聯(lián)。由并聯(lián)電路的特點(diǎn)可得R1＋R2＝Rg 代入Ig、I1、Rg的數(shù)值，可得R1＋R2＝200 Ω① 當(dāng)公共端與“10 A”端接入電路時(shí)，電阻R2與表頭內(nèi)阻Rg串聯(lián)，再與電阻R1并聯(lián)。由并聯(lián)電路的特點(diǎn)可得Ig(Rg＋R2)＝(I2－Ig)R1 代入Ig、I2、Rg的數(shù)值，可得R2＋200 Ω＝19R1② 由①②解得R1＝20 Ω，R2＝180 Ω。 答案：R1＝20 Ω　R2＝180 Ω 歐姆表原理的理解 1．原理如圖246所示 圖246 2．刻度標(biāo)注 (1)“0 Ω”標(biāo)注：當(dāng)紅、黑表筆相接時(shí)(圖甲)，相當(dāng)于被測(cè)電阻Rx＝0，調(diào)節(jié)R的阻值，使＝Ig，則表頭的指針指到滿刻度，所以刻度盤上指針指在滿偏處定為歐姆表刻度的零點(diǎn)。注意此時(shí)歐姆表的內(nèi)阻是r＋Rg＋R。 (2)“中值”標(biāo)注：保持R不變，在兩表筆間接一電阻Rx時(shí)，如圖丙所示，使電流表指針恰指到滿刻度的一半，即處，則此時(shí)Rx＝Rg＋R＋r，稱為中值電阻，等于歐姆表內(nèi)電阻值。 (3)“∞ Ω”標(biāo)注：當(dāng)紅、黑表筆不接觸時(shí)(圖乙)相當(dāng)于被測(cè)電阻Rx＝∞，電流表中沒有電流，表頭的指針不偏轉(zhuǎn)，此時(shí)指針?biāo)傅奈恢檬菤W姆表刻度的“∞”點(diǎn)。 (4)一般位置標(biāo)注：由閉合電路的歐姆定律I＝知，每一電流值都對(duì)應(yīng)一電阻值Rx，將電流刻度換成對(duì)應(yīng)的電阻刻度，就可直接讀電阻了。 1．(多選)關(guān)于多用電表上的歐姆刻度線，下列說法中正確的是(　　) A．零歐姆刻度線與零電流刻度線重合 B．零歐姆刻度線與電流表滿偏刻度線重合 C．歐姆刻度線是不均勻的，歐姆值越大，刻度線越密 D．歐姆刻度線是不均勻的，歐姆值越小，刻度線越密 解析：選BC　因?yàn)槎嘤秒姳碓诓皇褂脮r(shí)，指針指在電流表的零刻度線上，但是此時(shí)歐姆表的兩個(gè)表筆并沒有接觸，表筆之間的電阻無窮大，所以電流表的零刻度線對(duì)應(yīng)的是歐姆表的無窮大刻度線。當(dāng)電流表最大即處于滿偏刻度上時(shí)，對(duì)應(yīng)的電阻最小，所以零歐姆刻度線與電流表的滿偏刻度線重合，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；從歐姆表的刻度盤上得知?dú)W姆表的刻度是不均勻的，歐姆值越大，刻度線越密，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。 2．用歐姆表測(cè)電阻的優(yōu)點(diǎn)是快捷、方便，缺點(diǎn)是讀數(shù)不夠精確，尤其是當(dāng)表內(nèi)電池的電動(dòng)勢(shì)下降后，測(cè)出的電阻值與真實(shí)值之間有較大的差異。圖247甲所示是一個(gè)歐姆表的電路結(jié)構(gòu)圖，圖乙是其表盤的刻度(刻度值是按照表內(nèi)電池電動(dòng)勢(shì)為1.5 V的正常值刻制的)。已知在電流滿偏刻度的處所標(biāo)的電阻值為15 Ω。問： 圖247 (1)該歐姆表的內(nèi)阻(即Rg、r和R0之和)為多大？ (2)在滿偏刻度處的B點(diǎn)所標(biāo)的電阻值為多大？ (3)當(dāng)表內(nèi)電池的電動(dòng)勢(shì)下降為1.4 V時(shí)(歐姆表仍可準(zhǔn)確調(diào)零)，在測(cè)某一電阻Rx時(shí)，歐姆表的指針恰好指在B點(diǎn)，此時(shí)Rx的真實(shí)值為多大？ 解析：(1)該歐姆表的內(nèi)阻等于電流滿偏刻度的處所標(biāo)的電阻值，即R內(nèi)＝15 Ω。 (2)設(shè)電流表的滿偏刻度為Ig，根據(jù)閉合電路歐姆定律，有Ig＝ 當(dāng)電流為滿偏刻度的時(shí)，有＝ 解得RB＝2R內(nèi)＝30 Ω。 (3)當(dāng)表內(nèi)電池的電動(dòng)勢(shì)下降為1.4 V時(shí)，有Ig＝ 解得R內(nèi)′＝14 Ω 當(dāng)歐姆表的指針恰好指在B點(diǎn)時(shí)，有＝ 解得Rx＝2R內(nèi)′＝28 Ω。 答案：(1)15 Ω　(2)30 Ω　(3)28 Ω 多用電表的使用方法 1．測(cè)量前的準(zhǔn)備 測(cè)量前，先檢查表針是否停在最左端的“0”位置，如果沒有停在“0”位置，應(yīng)用小螺絲刀輕輕地轉(zhuǎn)動(dòng)表盤下面中間的定位螺絲，使指針指零，通常稱為機(jī)械調(diào)零。然后將紅表筆和黑表筆分別插入正(＋)、負(fù)(－)測(cè)試筆插孔。 2．測(cè)量電阻的操作步驟 (1)選擋：把選擇開關(guān)旋到歐姆擋上，并根據(jù)估測(cè)電阻的大小，選擇好選擇開關(guān)的量程。 (2)調(diào)零：把兩只表筆接觸，調(diào)整歐姆擋的調(diào)零旋鈕，使指針指在電阻刻度的零位上。(注意：電阻擋的零位在刻度的右端) (3)測(cè)量：把被測(cè)電阻接到紅黑表筆之間，觀察指針的示數(shù)。若指針偏轉(zhuǎn)角度太大(太小)說明所選歐姆擋量程太大(太小)，應(yīng)換擋重測(cè)直到指針指在表盤中間附近為止。 (4)讀數(shù)：讀出表盤上指針?biāo)傅臄?shù)值，再乘以量程的倍率即為待測(cè)電阻的阻值。 (5)實(shí)驗(yàn)完畢，應(yīng)將兩表筆從插孔中拔出，并將選擇開關(guān)置于“OFF”擋或交流電壓最高擋。如果歐姆表長(zhǎng)期不用，應(yīng)取出表內(nèi)的電池。 3．用多用電表測(cè)電壓、電流 測(cè)量小燈泡的電壓 測(cè)量小燈泡的電流 示意圖 用直流電源對(duì)小燈泡正常供電 把小燈泡的一個(gè)接線柱上的導(dǎo)線卸開 步驟 (1)將多用電表的選擇開關(guān)旋至直流電壓擋，其量程應(yīng)大于小燈泡兩端電壓的估計(jì)值 (2)用兩表筆分別接觸燈泡兩端的接線柱，注意紅表筆接觸點(diǎn)的電勢(shì)應(yīng)比黑表筆的高 (3)根據(jù)表盤上相關(guān)量程的直流電壓標(biāo)度讀數(shù) (1)將多用電表的選擇開關(guān)旋至直流電流擋，其量程應(yīng)大于通過燈泡電流的估計(jì)值 (2)把多用電表串聯(lián)在剛才卸開的電路中，注意電流應(yīng)從紅表筆流入電表 (3)閉合開關(guān)，根據(jù)表盤上相應(yīng)量程的直流電流刻度讀數(shù) 1．(1)參考多用電表面板完成下列填空：用多用電表測(cè)直流電流時(shí)，應(yīng)把選擇開關(guān)旋至標(biāo)有________處，并把多用電表________聯(lián)接到被測(cè)電路中；若測(cè)電壓時(shí)，應(yīng)把選擇開關(guān)旋至標(biāo)有________處，并把多用電表與被測(cè)電路________聯(lián)。測(cè)直流電壓和電流時(shí)，都必須把紅表筆接在電勢(shì)________處，即電流從________表筆流進(jìn)多用電表。 (2)如圖248為一正在測(cè)量中的多用電表表盤。 圖248 ①如果是用“10”擋測(cè)量電阻，則讀數(shù)為________Ω。 ②如果是用直流10 mA擋測(cè)量電流，則讀數(shù)為________mA。 ③如果是用直流5 V擋測(cè)量電壓，則讀數(shù)為________V。 解析：(1)用多用電表測(cè)直流電流時(shí)，選擇開關(guān)應(yīng)置于“mA”擋，且把電表串聯(lián)接入被測(cè)電路中；測(cè)電壓時(shí)，把選擇開關(guān)置于標(biāo)有“V”處，且并聯(lián)于被測(cè)電路兩端，因紅表筆與表頭正接線柱相連，黑表筆與表頭負(fù)接線柱相連，因此測(cè)直流電壓和直流電流時(shí)，都必須把紅表筆接在電勢(shì)高處，即電流從紅表筆進(jìn)入多用電表。 (2)用多用電表測(cè)電流或電壓時(shí)，只要根據(jù)旋鈕所指示的量程看相對(duì)應(yīng)的刻度弧線，根據(jù)讀數(shù)規(guī)則，直接讀出指示的讀數(shù)即可，而歐姆表的刻度指示數(shù)乘以旋鈕指示的擋位倍率，才是電阻的測(cè)量值。 ①因?yàn)檫x的是“10”擋，所以讀數(shù)為610 Ω＝60 Ω。 ②因?yàn)橛弥绷?0 mA擋測(cè)電流，所以對(duì)應(yīng)下面10 mA擋讀數(shù)為7.2 mA(注意從直流刻度區(qū)讀)。 ③用直流5 V擋測(cè)時(shí)，電壓為3.60 V。 答案：(1)mA　串　V　并　高　紅 (2)①60?、?.2?、?.60 2．用如圖249所示的多用電表測(cè)量電阻，要用到選擇開關(guān)K和兩個(gè)部件S、T。請(qǐng)根據(jù)下列步驟完成電阻測(cè)量： 圖249 (1)旋動(dòng)部件________，使指針對(duì)準(zhǔn)電流的“0”刻線。 (2)將K旋轉(zhuǎn)到電阻擋“100”的位置。 (3)將插入“＋”“－”插孔的表筆短接，旋動(dòng)部件________，使指針對(duì)準(zhǔn)電阻的________(選填“0刻線”或“∞刻線”)。 (4)將兩表筆分別與待測(cè)電阻相接，發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過小，為了得到比較準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果，請(qǐng)從下列選項(xiàng)中挑出合理的步驟，并按________的順序進(jìn)行操作，再完成讀數(shù)和測(cè)量。 A．將K旋轉(zhuǎn)到電阻擋“1 k”的位置 B．將K旋轉(zhuǎn)到電阻擋“10”的位置 C．將兩表筆的金屬部分分別與被測(cè)電阻的兩根引線相接 D．將兩表筆短接，旋動(dòng)合適部件，對(duì)電表進(jìn)行校準(zhǔn) 解析：多用電表測(cè)量電阻時(shí)，在測(cè)量之前就要觀察指針是否在零刻度線上，若指針不在零刻度線上，用螺絲刀小心轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)零螺絲S，使指針對(duì)準(zhǔn)電流的“0”刻線。然后轉(zhuǎn)動(dòng)選擇開關(guān)K，選擇量程，再將兩表筆短接，調(diào)整調(diào)零電阻的旋鈕T，使指針對(duì)準(zhǔn)滿偏刻度(即電阻的“0”刻線)，接下來才能將兩表筆的金屬部分分別與被測(cè)電阻的兩根引線相接，測(cè)量被測(cè)電阻的阻值。若在測(cè)量過程中，發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過小，表明被測(cè)的電阻阻值很大，這時(shí)要換用更高倍率的擋位，從“100”擋位更換到“1 k”的擋位。 答案：(1)S　(3)T　0刻線　(4)A、D、C 電路故障和電學(xué)黑箱問題 1．電路故障檢測(cè)方法 (1)判斷電路故障常用多用電表的電壓擋，因?yàn)椴僮骷群?jiǎn)便又安全，但要注意量程的選取?？煞忠韵氯N情況作出判斷： ①如果電壓表讀數(shù)為零，說明可能在和電壓表并聯(lián)的路段之外有斷路，或該并聯(lián)路段內(nèi)有短路。 ②如果電壓表有示數(shù)，說明在和電壓表并聯(lián)的電路之外無斷路或該并聯(lián)路段內(nèi)無短路。 ③如果電壓表示數(shù)等于電源電動(dòng)勢(shì)——可能和電壓表并聯(lián)的電路間有斷路，而該并聯(lián)路段之外的電路無斷路。 (2)若用電流表判斷，則必須確定電流的最大值不能超出電流表的量程，否則會(huì)損害電流表。 (3)利用歐姆擋檢測(cè)時(shí)要謹(jǐn)慎，必須確認(rèn)無電壓的情況下使用，而且要將待測(cè)元件與電路斷開。 2．常見元件的特性及測(cè)量現(xiàn)象 元件 特性 不分極性，正向、反向電阻大小相等 單向?qū)щ娦?，正向、反向電阻差值很? 直流電路中相當(dāng)于斷路，歐姆表測(cè)量時(shí)指針先偏轉(zhuǎn)，又回到“∞”刻度 提供電壓，用電壓表測(cè)量，如果在兩測(cè)量點(diǎn)間電壓最大，說明兩點(diǎn)間有電源 3．用多用電表探測(cè)黑箱內(nèi)的電學(xué)元件的基本思路 根據(jù)以上思路判斷出黑箱內(nèi)有哪些電學(xué)元件后，再根據(jù)各接點(diǎn)間測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯推理，最后確定出元件的位置和連接方式。 [典例]　現(xiàn)有一個(gè)電學(xué)黑箱，有A、B、C、D四個(gè)接線柱，如圖2410所示。若用多用電表的電壓擋和電阻擋分別做三次測(cè)量，發(fā)現(xiàn)兩接線柱間測(cè)量結(jié)果如下：UAB＝UAC＝UAD＝1.5 V；UBC＝UBD＝UCD＝0；RBC＝4 Ω，RBD＝3 Ω，RCD＝5 Ω。 圖2410 試判斷箱內(nèi)電路的最簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)(電阻無并聯(lián)的情況)。 [思路點(diǎn)撥]　判斷黑箱內(nèi)元件的連接情況，要根據(jù)外部電壓、電阻的測(cè)量結(jié)果來作出判定，采用各個(gè)擊破的方式來畫出內(nèi)部結(jié)構(gòu)，然后分析所畫結(jié)構(gòu)圖是否符合題意，直到所畫圖符合題意為止。 [解析]　由電壓測(cè)量結(jié)果知，B、C、D三點(diǎn)電勢(shì)相等，A點(diǎn)電勢(shì)比它們高1.5 V，只有一節(jié)干電池，接線柱A應(yīng)接電源正極，在B、C、D三點(diǎn)間無電池。由電阻測(cè)量結(jié)果可知，B、C、D三個(gè)接線柱之間均有電阻，如圖所示，由測(cè)量結(jié)果可知，R1＋R2＝4 Ω，R1＋R3＝3 Ω，R2＋R3＝5 Ω，解得R1＝1 Ω，R2＝3 Ω，R3＝2 Ω。 [答案]　箱內(nèi)電路結(jié)構(gòu)如圖所示。 判斷黑盒子問題時(shí)要特別關(guān)注電壓和電阻的測(cè)量情況。電壓不為零，說明內(nèi)部有電源；電壓為零，說明所測(cè)的兩點(diǎn)間被短路，也可能是這兩點(diǎn)都在斷開的電路的負(fù)極一側(cè)或正極一側(cè)。電阻的測(cè)量值也能反映電路電阻的連接情況，可以判斷黑盒子中是否有二極管?！　　　? 1．(多選)在如圖2411所示的電路中，閉合開關(guān)時(shí)，燈不亮，已經(jīng)確定是 圖2411 燈泡斷路或短路引起的，在不能拆開電路的情況下(開關(guān)可閉合，可斷開)，現(xiàn)用一個(gè)多用電表的直流電壓擋、直流電流擋和歐姆擋分別對(duì)故障電路作了如下檢查并作出判斷(如下表所示)： 次序 操作步驟 現(xiàn)象和結(jié)論 1 閉合開關(guān)，選直流電壓擋，紅、黑表筆分別接a、b 指針偏轉(zhuǎn)，燈斷路；指針不偏轉(zhuǎn)，燈短路 2 閉合開關(guān)，選直流電流擋，紅、黑表筆分別接a、b 指針偏轉(zhuǎn)，燈斷路；指針不偏轉(zhuǎn)，燈短路 3 閉合開關(guān)，選歐姆擋，紅、黑表筆分別接a、b 指針不動(dòng)，燈斷路；指針偏轉(zhuǎn)，燈短路 4 斷開開關(guān)，選歐姆擋，紅、黑表筆分別接a、b 指針不動(dòng)，燈斷路；指針偏轉(zhuǎn)最大，燈短路 以上操作和判斷正確的是(　　) A．1　　　　　　　　 B．2 C．3 D．4 解析：選AD　選直流電壓擋時(shí)，紅、黑表筆分別接高、低電勢(shì)點(diǎn)，若指針偏轉(zhuǎn)，說明a、b兩點(diǎn)有電壓，其他地方完好而a、b之間有斷路；若指針不偏轉(zhuǎn)，說明a、b兩點(diǎn)電勢(shì)相等，a、b之間必短路，1正確。 選直流電流擋時(shí)，由于電流表內(nèi)阻很小，當(dāng)燈屬于斷路故障時(shí)，電路中電流可能較大，因此可能燒壞電流表或電源等。故一般不選用電流擋進(jìn)行故障檢測(cè)，2錯(cuò)誤。 選歐姆擋時(shí)，已啟用歐姆表內(nèi)電源，必須將外電路電源斷開，故3是錯(cuò)誤的。 而4顯然正確，故選項(xiàng)A、D正確。 2．在如圖2412所示的電路中，1、2、3、4、5、6為連接點(diǎn)的標(biāo)號(hào)。在開關(guān)閉合后，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮?，F(xiàn)用多用電表檢查電路故障，需要檢測(cè)的有：電源、開關(guān)、小燈泡、3根導(dǎo)線以及電路中的各連接點(diǎn)。 圖2412 (1)為了檢測(cè)小燈泡以及3根導(dǎo)線，在連接點(diǎn)1、2已接好的情況下，應(yīng)當(dāng)選用多用電表的________擋。在連接點(diǎn)1、2同時(shí)斷開的情況下，應(yīng)當(dāng)選用多用電表的________擋。 (2)在開關(guān)閉合情況下，若測(cè)得5、6兩點(diǎn)間的電壓接近電源的電動(dòng)勢(shì)，則表明__________________可能有故障。 (3)將小燈泡拆離電路，寫出用多用電表檢測(cè)該小燈泡是否有故障的具體步驟。 解析：用多用電表歐姆擋測(cè)電阻時(shí)必須將其從電路中斷開，在點(diǎn)1和點(diǎn)2已接好的情況下，應(yīng)選用多用電表的電壓擋測(cè)量各器材兩端的電壓；點(diǎn)1和點(diǎn)2同時(shí)斷開時(shí)，可以用歐姆擋進(jìn)行測(cè)量。在開關(guān)閉合時(shí)，若測(cè)得5、6兩點(diǎn)間電壓接近電源電動(dòng)勢(shì)，可知開關(guān)或連接點(diǎn)5、6出現(xiàn)故障。把小燈泡拆離電路后，檢驗(yàn)小燈泡是否斷路可用多用電表的歐姆擋調(diào)零后進(jìn)行測(cè)量，如果電阻無窮大，說明燈泡是斷路的。 答案：(1)電壓　歐姆　(2)開關(guān)或連接點(diǎn)5、6 (3)①將多用電表擋位調(diào)至歐姆擋；②將紅、黑表筆相接，檢查歐姆擋能否正常工作；③測(cè)量小燈泡的電阻，如電阻為無窮大，表明小燈泡有故障。 3．如圖2413所示的黑箱中有三只完全相同的電學(xué)元件，小明使用多用電表對(duì)其進(jìn)行探測(cè)。 圖2413 (1)在使用多用電表前，發(fā)現(xiàn)指針不在左邊“0”刻度線處，應(yīng)先調(diào)整圖中多用電表的________(選填“A”“B”或“C”)。 (2)在用多用電表的直流電壓擋探測(cè)黑箱a、b接點(diǎn)間是否存在電源時(shí)，一表筆接a，另一表筆應(yīng)________(填“短暫”或“持續(xù)”)接b，同時(shí)觀察指針偏轉(zhuǎn)情況。 (3)在判定黑箱中無電源后，將選擇開關(guān)旋至“1”擋，調(diào)節(jié)好多用電表，測(cè)量各接點(diǎn)間的阻值。測(cè)量中發(fā)現(xiàn)，每對(duì)接點(diǎn)間正反向阻值均相等，測(cè)量記錄如下表。兩表筆分別接a、b時(shí)，多用電表的示數(shù)如圖所示。 請(qǐng)將記錄表補(bǔ)充完整，并在黑箱圖所示的黑箱中畫出一種可能的電路。 兩表筆接的接點(diǎn) 多用電表的示數(shù) a，b ________Ω a，c 10.0 Ω b，c 15.0 Ω 解析：(1)使用多用電表前應(yīng)先調(diào)整“指針定位螺絲”A，使指針指到左邊的“0”刻度線處。 (2)為保護(hù)多用電表的內(nèi)部元件，在測(cè)量黑箱中是否存在電源時(shí)，應(yīng)短暫接觸接點(diǎn)b。 (3)歐姆表的讀數(shù)為5.01 Ω＝5.0 Ω；每對(duì)接點(diǎn)間正反向電阻均相同，說明黑箱中沒有二極管元件，只有電阻，由測(cè)量電阻最大值為15.0 Ω可知，每個(gè)電阻的最小值為5.0 Ω，接法如圖甲所示；電阻值還可能為10.0 Ω，接法如圖乙所示。 答案：(1)A　(2)短暫　(3)5.0　見解析圖 1．(多選)關(guān)于多用電表，下列說法正確的是(　　) A．多用電表是電壓表、電流表、歐姆表共用一個(gè)表頭改裝而成的 B．用多用電表無論是測(cè)電壓、電流還是測(cè)電阻，紅表筆的電勢(shì)都高于黑表筆的電勢(shì) C．多用電表的電壓擋、電流擋和歐姆擋都是靠外部提供電流的 D．用多用電表測(cè)電壓、測(cè)電流和測(cè)電阻時(shí)，電流都是從紅表筆流入的 解析：選AD　多用電表內(nèi)只有一個(gè)表頭，所以A選項(xiàng)正確；對(duì)于多用電表，電流都是從紅表筆流進(jìn)，從黑表筆流出。其他測(cè)量電流的來源都是外電路提供的，但是歐姆擋和其他擋不同，它是靠?jī)?nèi)部電源提供電流的。 2．如圖1所示是一個(gè)歐姆表的外部構(gòu)造示意圖，其正、負(fù)插孔內(nèi)分別插有紅、黑表筆，則虛線內(nèi)的電路圖應(yīng)是圖中的(　　) 圖1 解析：選A　紅表筆接內(nèi)部電源的負(fù)極，且內(nèi)部電阻為可變電阻用以歐姆調(diào)零，則選項(xiàng)A正確。 3．電流表的內(nèi)阻是Rg＝200 Ω，滿刻度電流值是Ig＝500 μA，現(xiàn)欲把此電流表改裝成量程為1 V的電壓表，正確的方法是(　　) A．應(yīng)串聯(lián)一個(gè)0.1 Ω的電阻 B．應(yīng)并聯(lián)一個(gè)0.1 Ω的電阻 C．應(yīng)串聯(lián)一個(gè)1 800 Ω的電阻 D．應(yīng)并聯(lián)一個(gè)1 800 Ω的電阻 解析：選C　電流表改裝成電壓表，應(yīng)串聯(lián)電阻。電阻兩端的電壓U′＝U－Ug＝1 V－20050010－6 V＝0.9 V，串聯(lián)的電阻阻值為R＝＝1 800 Ω。 4.如圖2是一個(gè)將電流表改裝成歐姆表的示意圖，此歐姆表已經(jīng)調(diào)零，用此歐姆表測(cè)一阻值為R的電阻時(shí)，指針偏轉(zhuǎn)至滿刻度處?，F(xiàn)用該表測(cè)一未知電阻，指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的處，則該電阻的阻值為(　　) 圖2 A．4R　　　　　　　　 B．5R C．10R D．16R 解析：選D　當(dāng)進(jìn)行電阻調(diào)零時(shí)，根據(jù)閉合電路的歐姆定律，此時(shí)歐姆表滿偏，即Ig＝，當(dāng)測(cè)量電阻值為R的電阻時(shí)，有＝，設(shè)待測(cè)電阻阻值為R′，則有＝，聯(lián)立各式即可得到結(jié)論。 5.用多用電表歐姆擋測(cè)阻值約為80 Ω的電阻R1及阻值約為30 kΩ的電阻R2的阻值，多用電表表盤刻度如圖3所示。下列是測(cè)量過程中一系列可能操作，請(qǐng)選出能盡可能準(zhǔn)確地測(cè)量各阻值、并符合多用電表安全使用規(guī)則的各項(xiàng)操作，將它們按合理順序排列起來，填在題中橫線上。(只填序號(hào)字母) 圖3 A．旋動(dòng)選擇開關(guān)，使其尖端對(duì)準(zhǔn)歐姆擋“1”的位置； B．旋動(dòng)選擇開關(guān)，使其尖端對(duì)準(zhǔn)歐姆擋“10”的位置； C．旋動(dòng)選擇開關(guān)，使其尖端對(duì)準(zhǔn)歐姆擋“100”的位置； D．旋動(dòng)選擇開關(guān)，使其尖端對(duì)準(zhǔn)歐姆擋“1 k”的位置； E．旋動(dòng)選擇開關(guān)，使其尖端對(duì)準(zhǔn)“OFF ”的位置； F．將兩表筆分別接到R1兩端，讀出R1的阻值，隨后即斷開； G．將兩表筆分別接到R2兩端，讀出R2的阻值，隨后即斷開； H．調(diào)節(jié)機(jī)械調(diào)零旋鈕，使電表指針指在最左邊電流的零刻度位置； I．將兩表筆短接，旋動(dòng)歐姆調(diào)零旋鈕，使電表指針指在最右邊歐姆的零刻度位置； 所選擇的操作及其合理的排列順序應(yīng)是_____________________________________。 解析：用多用電表測(cè)電阻的一般步驟為：調(diào)機(jī)械零點(diǎn)→選擋→調(diào)歐姆零點(diǎn)→測(cè)量→斷開→將選擇開關(guān)置“OFF”擋或交變電壓最高擋。注意每換一個(gè)擋位，需重新調(diào)歐姆零點(diǎn)。選擋的原則是使在測(cè)電阻時(shí)指針盡量指在表盤中央部分，一般應(yīng)使指針指在滿偏的～之間，即2R中～R中之間。例如題圖中表盤中央位置的刻度為150，若選“10”擋，則R中＝1 500 Ω，測(cè)量范圍為750 Ω～3 kΩ為佳。 答案：HAIFCIGE 6.把一量程6 mA、內(nèi)阻100 Ω的電流表改裝成歐姆表，線路如圖4所示，現(xiàn)備有如下器材：A.電源E＝3 V(內(nèi)阻不計(jì))；B.變阻器0～100 Ω；C.變阻器0～500 Ω；D.紅表筆；E.黑表筆。 圖4 (1)變阻器選用________。 (2)紅表筆接________端，黑表筆接________端。 (3)電流表2 mA刻度處換成電阻刻度，其電阻值應(yīng)為________。 解析：(1)兩表筆直接接觸時(shí)，調(diào)節(jié)變阻器阻值使電流達(dá)到滿偏I(xiàn)g＝，解得R0＝400 Ω，故變阻器應(yīng)選C。 (2)紅表筆接內(nèi)部電源的負(fù)極，黑表筆接內(nèi)部電源的正極，所以紅表筆接N端，黑表筆接M端。 (3)電流I＝2 mA時(shí)，有I＝，解得Rx＝1 000 Ω。 答案：(1)C　(2)N　M　(3)1 000 Ω 7．多用電表是實(shí)驗(yàn)室和實(shí)際生產(chǎn)中常用的儀器。 (1)如圖5所示是一個(gè)多用電表的內(nèi)部電路圖，在進(jìn)行電阻測(cè)量時(shí)，應(yīng)將S撥到________或________位置，在進(jìn)行電壓測(cè)量時(shí)，應(yīng)將S撥到________或________位置。 圖5 (2)使用多用電表進(jìn)行了兩次測(cè)量，指針?biāo)傅奈恢梅謩e如圖6a、b所示。若選擇開關(guān)處在“10 Ω”的電阻擋時(shí)指針位于a，則被測(cè)電阻的阻值是________ Ω；若選擇開關(guān)處在“直流電壓2.5 V”擋時(shí)指針位于b，則被測(cè)電壓是________V。 圖6 解析：(1)在進(jìn)行電阻測(cè)量時(shí)，表內(nèi)要有電源，所以要接到3或4位置；在進(jìn)行電壓測(cè)量時(shí)，表頭要串聯(lián)電阻，所以要接到5或6位置。 (2)由題圖知若選擇開關(guān)處在“10 Ω”的電阻擋時(shí)指針位于a，讀數(shù)時(shí)要讀最上方的刻度盤，被測(cè)電阻的阻值是5010 Ω＝500 Ω；若選擇開關(guān)處在“直流電壓2.5 V”擋時(shí)指針位于b，讀數(shù)時(shí)要讀中間的刻度盤，所以被測(cè)電壓是2.00 V。 答案：(1)3　4　5　6　(2)500　2.00 8．圖7是某同學(xué)連接的實(shí)驗(yàn)實(shí)物圖，閉合開關(guān)S后，發(fā)現(xiàn)A、B燈都不亮，他采用多用電表的歐姆擋檢查故障。 (1)測(cè)試前，應(yīng)將開關(guān)S________(填“斷開”或“閉合”)。 (2)測(cè)量結(jié)果如下表所示，由此可以斷定故障是________。 圖7 A．燈A斷路 B．燈B斷路 C．燈A、B都斷路 D．d、e間導(dǎo)線斷路 解析：用歐姆擋檢查時(shí)，測(cè)試前應(yīng)首先將開關(guān)S斷開。根據(jù)表針偏轉(zhuǎn)情況，接c、d時(shí)有示數(shù)，說明不是燈A斷路；接e、f時(shí)有示數(shù)，說明也不是燈B斷路；接d、e間時(shí)有電阻無窮大，可以斷定是d、e間導(dǎo)線斷路。 答案：(1)斷開　(2)D 9．在做“測(cè)定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，有位同學(xué)按圖8所示電路進(jìn)行接線，他共用7根導(dǎo)線：ab、cd、ef、ff′、e′d′、d′c′、b′a′，由于混進(jìn)了一根內(nèi)部斷開的導(dǎo)線，所以當(dāng)他合上開關(guān)S后，無論怎樣移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，電壓表讀數(shù)都約為4.5 V，電流表讀數(shù)接近零。 圖8 (1)根據(jù)上述現(xiàn)象可判斷出是導(dǎo)線________或________斷開。 (2)若他用多用電表的直流電壓擋進(jìn)行檢查，合上開關(guān)S，那么選擇開關(guān)最好置于________(填序號(hào))擋。 A．1 V B．5 V C．25 V D．250 V 接下來在測(cè)量ff′間直流電壓時(shí)，紅表筆應(yīng)接觸________端，若測(cè)試結(jié)果為4.5 V，則是導(dǎo)線________斷開。 (3)該電路故障能否使用多用電表的歐姆擋進(jìn)行檢查？如不能，說明理由。如能，請(qǐng)寫出操作步驟。 解析：(1)電壓表示數(shù)約為電源電動(dòng)勢(shì)，說明與其并聯(lián)部分有斷路，其他部分無斷路才會(huì)使電壓表中有微弱的電流流過。因此，可能是導(dǎo)線ff′或e′d′斷開。 (2)因3節(jié)電池串聯(lián)后的總電動(dòng)勢(shì)為4.5 V，為了檢測(cè)時(shí)示數(shù)明顯最好應(yīng)使選擇開關(guān)置于5 V擋，低于5 V時(shí)易損壞電表，量程過大則電壓表偏轉(zhuǎn)不明顯。 (3)可以。步驟：①斷開開關(guān)S。 ②對(duì)多用電表機(jī)械調(diào)零，使表針停在左端的“0”位置。 ③將多用電表歐姆擋開關(guān)撥到“1”擋上。 ④將紅、黑表筆短接，調(diào)整電阻調(diào)零旋鈕，使指針指在“0 Ω”處。 ⑤用紅、黑表筆分別接觸f、f′與e′、d′點(diǎn)。若接觸f、f′兩點(diǎn)時(shí)，歐姆表指針偏轉(zhuǎn)較大，則ff′是通路。若歐姆表指針接近于“∞”處或發(fā)生很小的偏轉(zhuǎn)，則ff′是斷電路，同理分析e′d′。 ⑥拔出表筆，將選擇開關(guān)置于“OFF”擋或交流電最高擋。 答案：(1)ff′　e′d′　(2)B　f　ff′　(3)可以　步驟見解析 10．有一只電阻和一只半導(dǎo)體二極管串聯(lián)，裝在盒子里。盒子外面只露出三個(gè)接線柱A、B、C，如圖9甲所示，今用多用電表的歐姆擋進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量的阻值如下表所示，試在虛線框(圖乙)中畫出盒內(nèi)元件的符號(hào)和電路。 紅表筆 A C C B A B 黑表筆 C A B C B A 阻值 有阻值 阻值同AC間測(cè)量值 很大 很小 很大 接近AC間電阻 圖9 解析：根據(jù)AC間的電阻阻值情況可知，AC間顯然為一只電阻；根據(jù)BC間測(cè)得的阻值情況及二極管的單向?qū)щ娦钥芍?，BC間應(yīng)是一只二極管，且B接負(fù)極，C接正極；AB間測(cè)得的阻值情況進(jìn)一步說明上述判斷是合理的，所以盒內(nèi)元件的連接情況如圖所示。 答案：見解析