2019届高三物理第一轮复习届高三物理第一轮复习课件制作讲授：邵阳市二中课件制作讲授：邵阳市二中 谭伟卿谭伟卿 (1)了解多用电表的构造和原理，掌握了解多用电表的构造和原理，掌握多用电表的使用方法。多用电表的使用方法。 (2)会使用多用电表测电压、电流及电阻。会使用多用电表测电压、电流及电阻。 (3)会用多用电表探索黑箱中的电学元件。会用多用电表探索黑箱中的电学元件。 1表盘表盘 多用电表可以用来测量电流、电压、多用电表可以用来测量电流、电压、电阻等，并且每一种测量都有几个量程。电阻等，并且每一种测量都有几个量程。外形如图所示：上半部为表盘，表盘上有外形如图所示：上半部为表盘，表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度；电流、电压、电阻等多种量程的刻度；下半部为选择开关，它的四周刻有各种测量下半部为选择开关，它的四周刻有各种测量项目和量程。另外，还有欧姆表的调零旋钮、项目和量程。另外，还有欧姆表的调零旋钮、机械调零旋钮和测试笔的插孔。机械调零旋钮和测试笔的插孔。 由于多用电表的测量由于多用电表的测量项目和量程比较多，而表项目和量程比较多，而表盘的空间有限，所以并不盘的空间有限，所以并不是每个项目的量程都有专是每个项目的量程都有专门的标度，有些标度就属门的标度，有些标度就属于共用标度，如图中的第于共用标度，如图中的第二行就是交、直流电流和直流电压共用的二行就是交、直流电流和直流电压共用的标度。标度。R Rg g1欧姆表原理欧姆表原理 （2 2）原理：根）原理：根据闭合回路据闭合回路的欧姆的欧姆定律定律(1)内部电路简化如图所示内部电路简化如图所示 Rx(3)刻度原理刻度原理 当当两表笔间不接电阻时（即不接两表笔间不接电阻时（即不接触）触）, ,指指针针不偏（指针在最左端），不偏（指针在最左端），电阻无限大，电阻无限大，刻刻度数为无限大（机械调零）度数为无限大（机械调零）电电流流I与待测电阻与待测电阻Rx之间存在着一一对应之间存在着一一对应的函数关系，因此可以通过电流的测量达的函数关系，因此可以通过电流的测量达到测量电阻的目的在刻度盘直接标出与到测量电阻的目的在刻度盘直接标出与电流电流I对应的电阻对应的电阻Rx值，可以从刻度盘上直值，可以从刻度盘上直接读出被测量电阻的阻值由于接读出被测量电阻的阻值由于I和和Rx是非是非线性关系，所以刻度不均匀线性关系，所以刻度不均匀，靠左侧刻度，靠左侧刻度密集，靠右侧刻度稀疏；由密集，靠右侧刻度稀疏；由于是减函数，于是减函数，所以刻度方向与电流档相反所以刻度方向与电流档相反当当两表笔接触时，两表笔接触时，R Rx=0=0，此时电流调到，此时电流调到满满偏值（偏值（指针在最右端）指针在最右端）, ,对应电阻值为对应电阻值为零零, ,刻刻度数为度数为0 0（欧姆调零）（欧姆调零）. .2.2.中值电阻等于欧姆档的内阻中值电阻等于欧姆档的内阻 欧欧姆档的不同倍率内阻不同姆档的不同倍率内阻不同3 3用欧用欧姆姆档测电阻的步档测电阻的步骤骤机机械调零检查多用电表的指针是否械调零检查多用电表的指针是否停在表盘零刻度线，若不指零，可用小螺停在表盘零刻度线，若不指零，可用小螺丝刀旋动定位螺丝使指针指在左端电流零丝刀旋动定位螺丝使指针指在左端电流零刻度处刻度处选选择合适挡：由于欧姆表的中值电阻是择合适挡：由于欧姆表的中值电阻是几十欧姆，而用欧姆档测电阻时指针指到几十欧姆，而用欧姆档测电阻时指针指到中央附近读数比较准确，因此所选倍率比中央附近读数比较准确，因此所选倍率比待测电阻的估计值小一个数量级待测电阻的估计值小一个数量级欧欧姆调零：将红、黑表笔短接，调整调姆调零：将红、黑表笔短接，调整调零电阻旋钮使指针指在欧姆表零刻度线位零电阻旋钮使指针指在欧姆表零刻度线位置，若置，若“欧姆零点欧姆零点”旋钮右旋到底也不能旋钮右旋到底也不能调零，应更换表内电池。调零，应更换表内电池。测测量读数：将表笔搭接在待测电阻两端，量读数：将表笔搭接在待测电阻两端，如果指针在中央附近，表针示数乘以倍率，如果指针在中央附近，表针示数乘以倍率，即为待测电阻的阻即为待测电阻的阻值。值。如如果指针靠近左右两端，可根据果指针靠近左右两端，可根据“大大量程大角度偏，小量程小角度偏量程大角度偏，小量程小角度偏”规律选规律选择合适倍率择合适倍率重新调零，重新调零，按步骤按步骤3 3、4 4进行进行多多用电表用完后，将选择开关置于用电表用完后，将选择开关置于“OFFOFF”挡或交变电压的最高挡，拔出表挡或交变电压的最高挡，拔出表笔。笔。大量程大角大量程大角度偏，小度偏，小量程小角度偏量程小角度偏换档重新换档重新调零，测调零，测量完毕旋离量完毕旋离示数不用示数不用估读，示估读，示数要乘倍率数要乘倍率总结：总结： 4多用电表的内部结构多用电表的内部结构 多用电表是由一个小量程的电流表与若干多用电表是由一个小量程的电流表与若干元件组成的元件组成的,如图所示，每如图所示，每进行一种测量进行一种测量时时,只使用其中只使用其中一部分电路一部分电路,其他部分不起其他部分不起作用。作用。提问：测电流、提问：测电流、电压、电阻各电压、电阻各这么接？这么接？ 2多用电表使用的多用电表使用的“八大注意八大注意” (1)使用前要机械调零。使用前要机械调零。 (2)两表笔在使用时，电流总是两表笔在使用时，电流总是“红入红入”“黑出黑出”。 (3)选择开关的功能区域，要分清是测电压、电流、选择开关的功能区域，要分清是测电压、电流、电阻，还要分清是交流还是直流。电阻，还要分清是交流还是直流。 (4)电压、电流挡为量程范围挡，欧姆挡为倍率挡。电压、电流挡为量程范围挡，欧姆挡为倍率挡。 (5)刻度线有三条：上为电阻专用，中间为电流、电刻度线有三条：上为电阻专用，中间为电流、电压、交流、直流共用，下为交流压、交流、直流共用，下为交流2.5 V专用。专用。 (6)测电阻时测电阻时 待测电阻与电路、电源一定要断开。待测电阻与电路、电源一定要断开。 两手一定不要同时接触两笔金属杆。两手一定不要同时接触两笔金属杆。 指针指中值附近较准，否则换挡。指针指中值附近较准，否则换挡。 每换一挡必须重新欧姆调零。每换一挡必须重新欧姆调零。 读出示数要乘以倍率。读出示数要乘以倍率。 (7)测电学黑箱时，一定要先用大量程电压挡判其内测电学黑箱时，一定要先用大量程电压挡判其内部有无电源，无电源方可用欧姆挡。部有无电源，无电源方可用欧姆挡。 (8)使用完毕，选择开关要置于使用完毕，选择开关要置于OFF挡或交流电压最挡或交流电压最高挡，长期不用应取出电池。高挡，长期不用应取出电池。 (1)电池用旧后，电动势会减小，内电阻会变大，致电池用旧后，电动势会减小，内电阻会变大，致使电阻测量值偏大，要及时换电池。使电阻测量值偏大，要及时换电池。 (2)欧姆表的表盘刻度不均匀，估读时易带来误差。欧姆表的表盘刻度不均匀，估读时易带来误差。 (3)由于欧姆表刻度的非线性，表头指针偏转过大或由于欧姆表刻度的非线性，表头指针偏转过大或过小都会使误差增大，因此要选用恰当挡位，使指针指过小都会使误差增大，因此要选用恰当挡位，使指针指中值附近。中值附近。 (4)读数时的观测易形成偶然误差，要垂直表盘正对读数时的观测易形成偶然误差，要垂直表盘正对指针读数。指针读数。 (1)多用电表的欧姆挡不只是可测电阻值，在实际应多用电表的欧姆挡不只是可测电阻值，在实际应用中还可判断某一元件是电阻、电容器还是电感器。用中还可判断某一元件是电阻、电容器还是电感器。 (2)若某一元件用欧姆表测量时，指针指在某一刻度不若某一元件用欧姆表测量时，指针指在某一刻度不动，则该元件为电阻。动，则该元件为电阻。 (3)若某一元件用欧姆表测量时，指针先偏转，然后又若某一元件用欧姆表测量时，指针先偏转，然后又缓慢回到缓慢回到“”刻度处，则可判断该元件为电容器。刻度处，则可判断该元件为电容器。 (4)若某一元件用欧姆表测量时，指针先由若某一元件用欧姆表测量时，指针先由“”逐渐减逐渐减小到某一较小的固定数值，则可判断该元件为电感器。小到某一较小的固定数值，则可判断该元件为电感器。 例例1(1)用如图所示的多用电表测量电阻，要用到用如图所示的多用电表测量电阻，要用到选择开关选择开关K和两个部件和两个部件S、T。请根据下列步骤完成电阻。请根据下列步骤完成电阻测量：测量： 旋动部件旋动部件_，使指针对准电流的，使指针对准电流的“0”刻线。刻线。 将将K旋转到电阻挡旋转到电阻挡“100”的位置。的位置。 将插入将插入“”、“”插孔的表笔短接，旋动部件插孔的表笔短接，旋动部件_。使指针对准电阻的使指针对准电阻的_(填填“0刻线刻线”或或“刻线刻线”)。 将两表笔分别与待测电阻相接，发现指针偏转角度过将两表笔分别与待测电阻相接，发现指针偏转角度过小，为了得到比较准确的待测量结果，请从下列选项中挑出小，为了得到比较准确的待测量结果，请从下列选项中挑出合理的步骤。并按合理的步骤。并按_的顺序进行操作，再完成读数测的顺序进行操作，再完成读数测量。量。A将将K旋转到电阻挡旋转到电阻挡“1 k”的位置的位置B将将K旋转到电阻挡旋转到电阻挡“10”的位置的位置C将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接D将两表笔短接，旋动合适部件，对电表进行校准将两表笔短接，旋动合适部件，对电表进行校准 (2)如图所示，为多用电表的表盘，测电阻时，若用的是如图所示，为多用电表的表盘，测电阻时，若用的是“100”挡，这时指针所示被测电阻的阻值应为挡，这时指针所示被测电阻的阻值应为_ ；测直流电流时，用的是测直流电流时，用的是100 mA的量程，指针所示电流值为的量程，指针所示电流值为_mA；测直流电压时，用的是；测直流电压时，用的是50 V量程，则指针所量程，则指针所示的电压值为示的电压值为_V。 解析解析(1)使用前要进行机械调零，使指针指向左边使用前要进行机械调零，使指针指向左边的零刻度处，使用中每次换欧姆挡都要进行欧姆调零，使的零刻度处，使用中每次换欧姆挡都要进行欧姆调零，使指针指向右边的零刻度处。由于测量时，指针从无穷大电指针指向右边的零刻度处。由于测量时，指针从无穷大电阻开始偏转，偏角过小，说明需增大倍率，使指针指向欧阻开始偏转，偏角过小，说明需增大倍率，使指针指向欧姆表中间刻度附近。姆表中间刻度附近。 (2)若用若用“100”挡测电阻时，指针读数为：挡测电阻时，指针读数为： 170100 1 700 若用量程若用量程100 mA测直流电流时，读数为：测直流电流时，读数为： 4710 mA47 mA 若用量程若用量程50 V测直流电压时，读数为测直流电压时，读数为23.5 V。 答案答案(1)ST0刻线刻线ADC(2)1 7004723.5 例例2(2012江苏高考江苏高考)如图甲所示的黑箱中有三只如图甲所示的黑箱中有三只完全相同的电学元件，小明使用多用电表对其进行探测。完全相同的电学元件，小明使用多用电表对其进行探测。 (1)在使用多用电表前，发现指针不在左边在使用多用电表前，发现指针不在左边“0”刻度线刻度线处，应先调整图乙中多用电表的处，应先调整图乙中多用电表的_(选填选填“A”、“B”或或“C”)。 (2)在用多用电表的直流电压挡探测黑箱在用多用电表的直流电压挡探测黑箱a、b接点间是接点间是否存在电源时，一表笔接否存在电源时，一表笔接a，另一表笔应，另一表笔应_(选填选填“短短暂暂”或或“持续持续”)接接b，同时观察指针偏转情况。，同时观察指针偏转情况。 (3)在判定黑箱中无电源后，将选择开关旋至在判定黑箱中无电源后，将选择开关旋至“1”挡，挡，调节好多用电表，测量各接点间的阻值。测量中发现，每调节好多用电表，测量各接点间的阻值。测量中发现，每对接点间正反向阻值均相等，测量记录如下表。两表笔分对接点间正反向阻值均相等，测量记录如下表。两表笔分别接别接a、b时，多用电表的示数如图乙所示。时，多用电表的示数如图乙所示。 请将记录表补充完整，并在黑箱图中画出一种可能请将记录表补充完整，并在黑箱图中画出一种可能的电路。的电路。两表笔接的接点两表笔接的接点多用多用电表的示数表的示数a，b_a，c10.0 b，c15.0 解析解析(1)使用多用电表前应先调整使用多用电表前应先调整“指针定位螺丝指针定位螺丝”A，使指针指到左边的，使指针指到左边的“0”刻度线处。刻度线处。 (2)为保护多用电表的内部元件，在测量黑箱中是否为保护多用电表的内部元件，在测量黑箱中是否存在电源时，应短暂接触接点存在电源时，应短暂接触接点b。 (3)欧姆表的读数为欧姆表的读数为51 5 ；每对接点间正反向；每对接点间正反向电阻均相同，说明黑箱中没有二极管元件，根据表格中电阻均相同，说明黑箱中没有二极管元件，根据表格中两接点间电阻的数值，可设计的电路图如图所示。两接点间电阻的数值，可设计的电路图如图所示。答案答案(1)A(2)短暂短暂(3)5.0见解析图见解析图 例例3(2011大纲版全国卷大纲版全国卷)使用多用电表测量电阻时，使用多用电表测量电阻时，多用电表内部的电路可以等效为一个直流电源多用电表内部的电路可以等效为一个直流电源(一般为电池一般为电池)、一个电阻和一表头相串联，两个表笔分别位于此串联电、一个电阻和一表头相串联，两个表笔分别位于此串联电路的两端。现需要测量多用电表内电池的电动势，给定的路的两端。现需要测量多用电表内电池的电动势，给定的器材有：待测多用电表，量程为器材有：待测多用电表，量程为60 mA的电流表，电阻箱，的电流表，电阻箱，导线若干。实验时，将多用电表调至导线若干。实验时，将多用电表调至1 挡，调好零点；挡，调好零点；电阻箱置于适当数值。完成下列填空：电阻箱置于适当数值。完成下列填空： (1)仪器连线如图所示仪器连线如图所示(a和和b是多用电表的两个表笔是多用电表的两个表笔)。若两电表均正常工作，则表笔若两电表均正常工作，则表笔a为为_(填填“红红”或或“黑黑”)色；色； (2)若适当调节电阻箱后，图实若适当调节电阻箱后，图实108中多用电表、中多用电表、电流表与电阻箱的示数分别如图实电流表与电阻箱的示数分别如图实109(a)、(b)、(c)所所示，则多用电表的读数为示，则多用电表的读数为_，电流表的读数为，电流表的读数为_mA，电阻箱的读数为，电阻箱的读数为_； (3)将图中多用电表的两表笔短接，此时流过多用电表将图中多用电表的两表笔短接，此时流过多用电表的电流为的电流为_mA；(保留保留3位有效数字位有效数字) (4)计算得到多用电表内电池的电动势为计算得到多用电表内电池的电动势为_V。(保留保留3位有效数字位有效数字) 解析解析(1)根据所用电器根据所用电器“红进黑出红进黑出”的一般原则，的一般原则，对多用电表有，电流从红表笔进入多用电表，电流从黑对多用电表有，电流从红表笔进入多用电表，电流从黑表笔流出多用电表，由于设计电路图中表笔流出多用电表，由于设计电路图中a表笔接在电流表表笔接在电流表的正极，故电流经过多用电表从的正极，故电流经过多用电表从a表笔流出，故表笔流出，故a表笔为表笔为多用电表的黑表笔。多用电表的黑表笔。 (2)欧姆表读数为欧姆表读数为R14 ；电流表读数为；电流表读数为I53.0 mA；电阻箱读数为；电阻箱读数为41 60.1 4.6 。教材实验教材实验练基础练基础1欧姆表是由表头、干电池和调零电阻等串联而成的，有欧姆表是由表头、干电池和调零电阻等串联而成的，有 关欧姆表的使用和连接，下面的叙述正确的是关欧姆表的使用和连接，下面的叙述正确的是()测电阻前要使红、黑表笔相接，调节调零电阻，使表测电阻前要使红、黑表笔相接，调节调零电阻，使表头指示电流为零；头指示电流为零；红表笔与表内电池正极相连，黑表笔与表内电池负极红表笔与表内电池正极相连，黑表笔与表内电池负极相连；相连；红表笔与表内电池负极相连，黑表笔与表内电池正极红表笔与表内电池负极相连，黑表笔与表内电池正极相连；相连；测电阻时，表针偏转角度越大，待测电阻阻值越大；测电阻时，表针偏转角度越大，待测电阻阻值越大；测电阻时，表针偏转角度越大，待测电阻阻值越小。测电阻时，表针偏转角度越大，待测电阻阻值越小。A BC D解析：欧姆挡调零时，调节调零电阻，使表头指示电流的解析：欧姆挡调零时，调节调零电阻，使表头指示电流的满偏值，满偏值，错误；红表笔与内部电池的负极相连，错误；红表笔与内部电池的负极相连，错误；错误；正确；测电阻时，表针偏转角越大，待测电阻值越小，正确；测电阻时，表针偏转角越大，待测电阻值越小，错误，错误，正确，故正确，故B正确。正确。答案：答案： B2如图所示为一正在测量中的多用电表表盘。如图所示为一正在测量中的多用电表表盘。(1)如果是用如果是用10 挡测量电阻，则读数为挡测量电阻，则读数为_。(2)如果是用直流如果是用直流10 mA挡测量电流，则读数为挡测量电流，则读数为_mA。(3)如果是用直流如果是用直流5 V挡测量电压，则读数为挡测量电压，则读数为_V。解析：用欧姆挡测量时，用最上面一排数据读数，读数解析：用欧姆挡测量时，用最上面一排数据读数，读数为为610 60 ；用电流挡测量时，读取中间的三排数；用电流挡测量时，读取中间的三排数据的最底下一排数据，读数为据的最底下一排数据，读数为7.2 mA；用直流电压挡测；用直流电压挡测量时读取中间的三排数据的中间一排数据较好，读数为量时读取中间的三排数据的中间一排数据较好，读数为35.70.1 V3.57 V。答案：答案：(1)60(2)7.2(3)3.573某同学想用以下器材组装一只欧姆表，并比较精确地某同学想用以下器材组装一只欧姆表，并比较精确地 测量一只约几千欧电阻的阻值。测量一只约几千欧电阻的阻值。A电流计，满偏电流为电流计，满偏电流为1 mA，内阻为，内阻为20 B电流计，满偏电流为电流计，满偏电流为0.6 A，内阻为，内阻为5 C电动势电动势15 V，内阻，内阻5 的直流电源的直流电源D电动势电动势3 V，内阻，内阻3 的直流电源的直流电源E最大阻值为最大阻值为5 000 的滑动变阻器的滑动变阻器F最大阻值为最大阻值为100 的滑动变阻器的滑动变阻器(1)以上器材应选用以上器材应选用_(填字母填字母)，并在下面方框内，并在下面方框内画出所组装的欧姆表的内部电路结构图。画出所组装的欧姆表的内部电路结构图。(2)欧姆表调零后，滑动变阻器被接入电路部分的阻值为欧姆表调零后，滑动变阻器被接入电路部分的阻值为_。(3)若用此欧姆表测量电阻，发现指针指在满偏电流的三若用此欧姆表测量电阻，发现指针指在满偏电流的三分之一处，则此电阻的阻值约为分之一处，则此电阻的阻值约为_。(4)如果电池长期未用，导致内阻增大，电动势基本不变，如果电池长期未用，导致内阻增大，电动势基本不变，且仍然能正常调零，这将导致测量的结果且仍然能正常调零，这将导致测量的结果_(填填“偏大偏大”“偏小偏小”或或“准确准确”)。4(2011安徽高考安徽高考)(1)某同学使用多用电表粗略测量一定某同学使用多用电表粗略测量一定 值电阻的阻值，先把选择开关旋到值电阻的阻值，先把选择开关旋到“1 k”挡位，测量挡位，测量时指针偏转如图所示。请你简述接下来的测量操作过时指针偏转如图所示。请你简述接下来的测量操作过程：程：_；_；_；测量结束后，将选择开关旋到测量结束后，将选择开关旋到“OFF”挡。挡。(2)接下来采用接下来采用“伏安法伏安法”较准确地测量该电阻的阻值，所较准确地测量该电阻的阻值，所用实验器材如图所示。其中电压表内阻约为用实验器材如图所示。其中电压表内阻约为5 k，电流，电流表内阻约为表内阻约为5 。图中部分电路已经连接好，请完成实验。图中部分电路已经连接好，请完成实验电路的连接。电路的连接。(3)图是一个多量程多用电表的简化电路图，测量电流、电图是一个多量程多用电表的简化电路图，测量电流、电压和电阻各有两个量程。当转换开关压和电阻各有两个量程。当转换开关S旋到位置旋到位置3时，可用时，可用来测量来测量_；当；当S旋到位置旋到位置_时，可用来测量时，可用来测量电流，其中电流，其中S旋到位置旋到位置_时量程较大。时量程较大。解析：解析：(1)欧姆表读数时，欧姆表读数时， 指针在中央位置附近时最准确，指针在中央位置附近时最准确，开关旋到开关旋到“1 k”挡时，指针偏角太大，所以改换成小挡位挡时，指针偏角太大，所以改换成小挡位“100”；换挡后，应对欧姆表重新进行调零；所测电阻阻；换挡后，应对欧姆表重新进行调零；所测电阻阻值等于表盘示数值等于表盘示数倍数。倍数。(2)上一问可以粗略地知道被测电阻为几千欧，与电压表的上一问可以粗略地知道被测电阻为几千欧，与电压表的内阻相近，因此安培表应用内接法。内阻相近，因此安培表应用内接法。(3)多用电表测电阻时，电源内置；作电流表时，电阻与表多用电表测电阻时，电源内置；作电流表时，电阻与表头并联；并联电阻越小，电流表的量程越大。头并联；并联电阻越小，电流表的量程越大。答案：答案：(1)断开待测电阻，将选择开关旋到断开待测电阻，将选择开关旋到“100”挡挡;将两表笔短接，调整将两表笔短接，调整“欧姆调零旋钮欧姆调零旋钮”，使指针指向，使指针指向“0 ”;再接入待测电阻，将指针示数再接入待测电阻，将指针示数100，即为待测电阻阻值。，即为待测电阻阻值。(2)连线如图连线如图(3)电阻电阻1、21改进实验改进实验练能力练能力1(2011重庆高考重庆高考)某电动机的三组线圈某电动机的三组线圈、阻值相阻值相 同，均为几欧姆，接法可能是图（甲）甲、乙两种之一，同，均为几欧姆，接法可能是图（甲）甲、乙两种之一，A、B和和C是外接头。现有一组线圈断路，维修人员通过是外接头。现有一组线圈断路，维修人员通过多用电表测量外接头之间的电阻来判断故障，若测量多用电表测量外接头之间的电阻来判断故障，若测量A和和B之间、之间、B和和C之间、之间、A和和C之间的电阻时，多用电表之间的电阻时，多用电表指针偏转分别如图乙指针偏转分别如图乙(a)、(b)、(c)所示，则测量中使用所示，则测量中使用欧姆挡的倍率是欧姆挡的倍率是_(填：填：1、10、100或或1 k)，三组线圈的接法是，三组线圈的接法是_(填：甲或乙填：甲或乙)，断路线圈，断路线圈是是_(填：填：、或或)。图乙图乙图（甲）图（甲）解析：因电动机线圈的阻值均为几欧姆，结合欧姆表的解析：因电动机线圈的阻值均为几欧姆，结合欧姆表的读数可知使用欧姆表的倍率是读数可知使用欧姆表的倍率是1；因有一组线圈断路，；因有一组线圈断路，即其阻值为即其阻值为，当用欧姆表测甲电路的阻值时读数至少两，当用欧姆表测甲电路的阻值时读数至少两次应为次应为，结合题目中三次测量的结果可知，三组线圈的，结合题目中三次测量的结果可知，三组线圈的接法应是乙。因为接法应是乙。因为(a)(b)示数之和等于示数之和等于(c)的示数，则判断的示数，则判断是是断路。断路。答案：答案：1乙乙2.如图所示，已知黑箱外有如图所示，已知黑箱外有A、 B、C三只接线柱，黑箱内有一只定值电三只接线柱，黑箱内有一只定值电 阻和一个二极管，它们的两端都直接接阻和一个二极管，它们的两端都直接接 在接线柱上。用多用电表依次测三只接线柱间的阻值，在接线柱上。用多用电表依次测三只接线柱间的阻值， 结果如下表所示。请判定黑箱内的结构。结果如下表所示。请判定黑箱内的结构。红表笔表笔AABCCB黑表笔黑表笔BCCBAA阻阻值()100150502 k2.1 k100解析：定值电阻阻值与电流方向无关。二极管有单向导解析：定值电阻阻值与电流方向无关。二极管有单向导电性，其电阻与电流方向有关，其正向电阻较小，反向电性，其电阻与电流方向有关，其正向电阻较小，反向电阻很大。电流方向总是从红表笔流入多用电表，因此电阻很大。电流方向总是从红表笔流入多用电表，因此一定是从黑表笔流入被测电路的。一定是从黑表笔流入被测电路的。A、B间电阻与电流方向无关，因此一定是定值电阻；间电阻与电流方向无关，因此一定是定值电阻；B、C间电阻与电流方向有关，且阻值比间电阻与电流方向有关，且阻值比A、C间的相应阻值间的相应阻值小，说明二极管一定直接接在小，说明二极管一定直接接在B、C间且间且C为正极。为正极。答案：黑箱内结构如图所示。答案：黑箱内结构如图所示。3在测定金属电阻率的实验中，某同学连接电路如图在测定金属电阻率的实验中，某同学连接电路如图所所示。闭合电键后，发现电路有故障示。闭合电键后，发现电路有故障(已知电源、电表和导已知电源、电表和导线均完好，电源电动势为线均完好，电源电动势为E)：(1)若电流表示数为零、电压表示数为若电流表示数为零、电压表示数为E，则发生故障的是，则发生故障的是_(填填“待测金属丝待测金属丝”“滑动变阻器滑动变阻器”或或“电键电键”)。(2)若电流表、电压表示数均为零，该同学利用多用电表检若电流表、电压表示数均为零，该同学利用多用电表检查故障。先将选择开关旋至查故障。先将选择开关旋至_挡挡(填填“欧姆欧姆100”“直直流电压流电压10 V”或或“直流电流直流电流2.5 mA”)，再将，再将_(填填“红红”或或“黑黑”)表笔固定在表笔固定在a接线柱，把另一支表笔依次接接线柱，把另一支表笔依次接b、c、d接线柱。若只有滑动变阻器断路，则多用电表的示数依次接线柱。若只有滑动变阻器断路，则多用电表的示数依次是是_、_、_。解析：解析：(1)电流表示数为零，说明电路断路，由于电压表电流表示数为零，说明电路断路，由于电压表示数为示数为E，说明电压表两端与电源相连，因而待测金属丝，说明电压表两端与电源相连，因而待测金属丝断路。断路。(2)判断电路故障问题，应利用多用电表的直流电压挡，判断电路故障问题，应利用多用电表的直流电压挡，电流应从多用电表的红表笔流入多用电表，因而红表笔电流应从多用电表的红表笔流入多用电表，因而红表笔应与应与a接线柱相连，当只有滑动变阻器断路时，黑表笔接接线柱相连，当只有滑动变阻器断路时，黑表笔接b时，多用电表不能与电源形成闭合回路，示数为零，黑时，多用电表不能与电源形成闭合回路，示数为零，黑表笔接表笔接c、d时，多用电表与电源两极相连，示数为电源电时，多用电表与电源两极相连，示数为电源电动势。动势。答案：答案：(1)待测金属丝待测金属丝(2)直流电压直流电压10 V红红0EE电学实验设计题的解答思路与方法电学实验设计题的解答思路与方法 电学实验设计题能有效地考查学生的实验技能和创电学实验设计题能有效地考查学生的实验技能和创造性思维能力，在高考中的考查频率很高。不少学生面造性思维能力，在高考中的考查频率很高。不少学生面对这类题感到无从下手。实际上，只要做到对这类题感到无从下手。实际上，只要做到“三个明确三个明确”“两个选择两个选择”，问题便可迎刃而解。，问题便可迎刃而解。 一、明确题目的要求一、明确题目的要求 解答一道电学实验设计题，首先要认真审清题意，解答一道电学实验设计题，首先要认真审清题意，看清题目的要求。即要看清题目要求测定什么物理量，看清题目的要求。即要看清题目要求测定什么物理量，验证、探究什么物理规律，或者要求设计达到何种标准验证、探究什么物理规律，或者要求设计达到何种标准的电路等。对实验的目的要求明确了，才能保证解题思的电路等。对实验的目的要求明确了，才能保证解题思路正确、明朗，方法对头。路正确、明朗，方法对头。 二、明确实验设计的原理二、明确实验设计的原理 测量电路、控制电路、实验仪器的选择，实验方法、步骤测量电路、控制电路、实验仪器的选择，实验方法、步骤的确定，数据处理、误差分析等问题，都是从实验原理派生出的确定，数据处理、误差分析等问题，都是从实验原理派生出来的，只有明确实验原理，其他问题才可得以解决。如果设计来的，只有明确实验原理，其他问题才可得以解决。如果设计测定型实验，应弄清待测物理量可通过哪些规律、公式求得，测定型实验，应弄清待测物理量可通过哪些规律、公式求得，与哪些物理量有直接联系，可用哪些物理量定量地表示，用何与哪些物理量有直接联系，可用哪些物理量定量地表示，用何种方法测定相关量，进而得出待求量。如果设计验证型实验，种方法测定相关量，进而得出待求量。如果设计验证型实验，应弄清在相应的物理现象中，何种定量关系成立，才能使待验应弄清在相应的物理现象中，何种定量关系成立，才能使待验证的结论成立。对于设计符合一定标准的电路问题，则应根据证的结论成立。对于设计符合一定标准的电路问题，则应根据实验的要求和相关物理规律，器材的规格、性能等，合理选择、实验的要求和相关物理规律，器材的规格、性能等，合理选择、连接电路。连接电路。 三、明确设计电路的原则三、明确设计电路的原则 设计电路一般应遵循设计电路一般应遵循“安全性安全性”原则、原则、“精确性、方便精确性、方便性性”原则，兼顾原则，兼顾“运用仪器少，耗电少运用仪器少，耗电少”等三条原则。等三条原则。 1安全性原则安全性原则 选用仪器组成电路，首先要保证实验正常进行。例如选用仪器组成电路，首先要保证实验正常进行。例如通过电流表的电流和加在电压表上的电压均不得超过其量通过电流表的电流和加在电压表上的电压均不得超过其量程，滑动变阻器、被测电阻不得超过其额定电流程，滑动变阻器、被测电阻不得超过其额定电流(额定功额定功率率)等，使实验安全进行。等，使实验安全进行。 2精确性、方便性原则精确性、方便性原则 “精确精确”是指选用仪器组成实验电路时要尽可能减小测是指选用仪器组成实验电路时要尽可能减小测量误差，提高精确度。例如所用电流表、电压表的指针应量误差，提高精确度。例如所用电流表、电压表的指针应有较大的偏转，一般应使指针偏转在满刻度的有较大的偏转，一般应使指针偏转在满刻度的1/3以上，以上，以减小因读数引起的偶然误差。以减小因读数引起的偶然误差。 “方便方便”是指实验中便于调节控制，便于读数。例如应是指实验中便于调节控制，便于读数。例如应根据电路可能出现的电流、电压范围选择滑动变阻器。对根据电路可能出现的电流、电压范围选择滑动变阻器。对大阻值的滑动变阻器，如果滑片稍有移动就使电路中的电大阻值的滑动变阻器，如果滑片稍有移动就使电路中的电流、电压有很大变化，则不宜采用。对于滑动变阻器，还流、电压有很大变化，则不宜采用。对于滑动变阻器，还要权衡用分压式电路还是限流式电路。对于什么条件下用要权衡用分压式电路还是限流式电路。对于什么条件下用分压式电路，什么条件下用限流式电路，在下面的分压式电路，什么条件下用限流式电路，在下面的“选择控选择控制电路制电路”中有详细讲述。中有详细讲述。 3运用仪器少，耗电少原则运用仪器少，耗电少原则 在达到实验目的，各项指标均符合要求的前提下，在达到实验目的，各项指标均符合要求的前提下，还应注意运用的仪器尽量少和节约电能。例如控制电路还应注意运用的仪器尽量少和节约电能。例如控制电路有限流式与分压式两种调节电路，若这两种调节电路均有限流式与分压式两种调节电路，若这两种调节电路均能满足要求，从消耗功率小，节约电能的角度，则应选能满足要求，从消耗功率小，节约电能的角度，则应选用限流式电路。用限流式电路。 四、选择测量电路四、选择测量电路 1伏安法测电阻，电流表内接或外接的选择伏安法测电阻，电流表内接或外接的选择 (1)两种电路的选择：两种电路的选择： 阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若流表内阻进行比较，若Rx较小，宜采用电流表外接法；若较小，宜采用电流表外接法；若Rx较大，宜采用电流表内接法。简单概括为较大，宜采用电流表内接法。简单概括为“大内偏大，大内偏大，小外偏小小外偏小”。 实验试探法：按图实验试探法：按图1接好电路，让接好电路，让电压表一根接线柱电压表一根接线柱P先后与先后与a、b处接触一处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化，下，如果电压表的示数有较大的变化， 图图1而电流表的示数变化不大，则可采用电流表外接法，即而电流表的示数变化不大，则可采用电流表外接法，即接接a点。如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的点。如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则可采用电流表内接法，即接示数变化不大，则可采用电流表内接法，即接b点。点。 (2)若已知电流表内阻，而不知电压表内阻，应采用若已知电流表内阻，而不知电压表内阻，应采用“电流表内接法电流表内接法”；若已知电压表内阻，而不知电流表内阻，；若已知电压表内阻，而不知电流表内阻，应采用应采用“电流表外接法电流表外接法”。若电流表内阻、电压表内阻均。若电流表内阻、电压表内阻均为已知，采用内接、外接均可。注意实验中读出电表的为已知，采用内接、外接均可。注意实验中读出电表的示数后，应根据已知电表的内阻进行数据处理，以消除示数后，应根据已知电表的内阻进行数据处理，以消除电表内阻影响造成的系统误差。若不定量计算由电表内电表内阻影响造成的系统误差。若不定量计算由电表内阻影响造成的系统误差，则应按阻影响造成的系统误差，则应按(1)确定连接方式。确定连接方式。2伏安法测电源电动势、内阻，电流表两种接法选择伏安法测电源电动势、内阻，电流表两种接法选择图图2 (1)若采用图若采用图2甲所示电路，即电流表内接甲所示电路，即电流表内接(相对于测相对于测r)，从乙图可看到，从乙图可看到E测测E真真，r测测r真真，r测测实为实为r真真与与RA之之和，造成该系统误差的原因是由于电流表分压，使得电和，造成该系统误差的原因是由于电流表分压，使得电压表示数并非路端电压，由于一般干电池内阻较小，与压表示数并非路端电压，由于一般干电池内阻较小，与电流表内阻相差不大，所以电池内阻的测量相对误差会电流表内阻相差不大，所以电池内阻的测量相对误差会很大，故一般不采用甲电路。很大，故一般不采用甲电路。图图3 (2)若采用图若采用图3甲所示电路，即电流表外接甲所示电路，即电流表外接(相对于测相对于测r)，从乙图看到，从乙图看到E测测E真真，r测测r真真，造成该系统误差的原因，造成该系统误差的原因，是由于电压表的分流，使得电流表的示数不是通过电源的是由于电压表的分流，使得电流表的示数不是通过电源的总电流，由于一般电压表内阻很大，电压表的分流很小，总电流，由于一般电压表内阻很大，电压表的分流很小，采用图采用图3甲，测干电池的电动势和内阻，系统误差较小。甲，测干电池的电动势和内阻，系统误差较小。综上所述，中学物理实验中一般采用图综上所述，中学物理实验中一般采用图3甲测干电池的电甲测干电池的电动势和内阻。动势和内阻。五、选择控制电路五、选择控制电路1两种控制电路的比较两种控制电路的比较分分压式式电路的路的电压、电流流调节范范围大，但大，但电路消耗的路消耗的功率功率较大。大。比比较E(ILIaP)0ULE分分压式式EIL限流限流式式电路消耗路消耗的的总功率功率负载RL上的上的电流流调节范范围负载RL上的上的电压调节范范围电路路图 2.两种控制电路的选择两种控制电路的选择 (1)采用分压式接法的三种情况：采用分压式接法的三种情况： 要求通过被控制部分的电流或电压实现从零开始调节要求通过被控制部分的电流或电压实现从零开始调节(例如测定导体的伏安特性，从零刻度开始校对改装后的电例如测定导体的伏安特性，从零刻度开始校对改装后的电表等表等)，即大范围测量时，必须采用分压式接法。，即大范围测量时，必须采用分压式接法。 当用电器的电阻当用电器的电阻RL远大于滑动变阻器的电阻远大于滑动变阻器的电阻R0，且，且实验要求电压变化范围较大实验要求电压变化范围较大(或要求测量多组数据或要求测量多组数据)时，必须时，必须采用分压式接法。采用分压式接法。 若采用限流式接法，电路中的实际电压若采用限流式接法，电路中的实际电压(或电流或电流)的最小的最小值仍超过值仍超过RL的额定电压的额定电压(或电流或电流)时，只能采用分压式接法。时，只能采用分压式接法。 (2)采用限流式接法的三种情况：采用限流式接法的三种情况： 测量时电路中的电流、电压没有从零开始调节的要测量时电路中的电流、电压没有从零开始调节的要求，只是小范围的测量，且求，只是小范围的测量，且RL与与R0接近，或接近，或RL略小于略小于R0时，时，采用限流式接法。采用限流式接法。 电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满足分压式接法的要求时，采用限流式接法。能满足分压式接法的要求时，采用限流式接法。 没有很高的要求，仅从安全性和精确性角度分析，没有很高的要求，仅从安全性和精确性角度分析，两者均可采用时，可考虑安装简便和节能因素，采用限流两者均可采用时，可考虑安装简便和节能因素，采用限流式接法。式接法。 典例典例有一电阻有一电阻Rx，其阻值在，其阻值在100200 之间，额之间，额定功率为定功率为0.25 W，现用伏安法较准确地测量它的电阻值，现用伏安法较准确地测量它的电阻值，实验室中备有下表中所列器材：实验室中备有下表中所列器材：器材器材代号代号规格格电流表流表A1量程量程050 mA，内阻，内阻为20 电流表流表A2量程量程03 mA，内阻，内阻为0.001 电压表表V1量程量程05 V，内阻，内阻为10 k电压表表V2量程量程010 V，内阻，内阻为20 k 滑滑动变阻器阻器R阻阻值范范围020 直流直流电源源E电动势12 V开关及开关及导线 (1)为了保护被测电阻不被烧坏，实验中电阻两端的电为了保护被测电阻不被烧坏，实验中电阻两端的电压控制在压控制在_V以下，电压表应选以下，电压表应选_。 (2)为了保护被测电阻，通过它的电流应控制在为了保护被测电阻，通过它的电流应控制在_A以下，电流表应选以下，电流表应选_。 (3)根据题意画出实验电路图。根据题意画出实验电路图。专题小测验专题小测验 1在做在做“测干电池的电动势和内阻测干电池的电动势和内阻”的实验中，备有下列的实验中，备有下列 器材供选用：器材供选用：A干电池一节干电池一节(电动势约为电动势约为1.5 V)；B直流电流表直流电流表(量程量程00.6 A3 A,0.6 A挡内阻为挡内阻为0.10 ，3 A挡内阻为挡内阻为0.025 )；C直流电压表直流电压表(量程量程03 V15 V,3 V挡内阻为挡内阻为5 k，15 V挡内阻为挡内阻为25 k)；D滑动变阻器滑动变阻器(阻值范围阻值范围015 ，允许最大电流为，允许最大电流为1 A)；E滑动变阻器滑动变阻器(阻值范围阻值范围01 000 ，允许最大电流，允许最大电流为为0.5 A)；F电键；电键；G导线若干；导线若干；H电池夹电池夹图图4(1)将选定的器材按实验要求的电路将选定的器材按实验要求的电路(系统误差较小系统误差较小)，在如，在如图图4所示的实物图上连线。所示的实物图上连线。(2)根据实验记录，画出的根据实验记录，画出的UI图象如图图象如图5所示，可知待测所示，可知待测电池的内阻为电池的内阻为_。(3)按本实验要求的电路测出的按本实验要求的电路测出的E测测_E真真，r测测_r真真。(填填“大于大于”“小于小于”或或“等于等于”)图图5解析：解析：(1)连接图如图所示。此问涉及三点：连接图如图所示。此问涉及三点：仪器的选择，仪器的选择，应选应选A、B(00.6 A)、C(03 V)、D、F、G、H。电路电路设计，要求系统误差较小，因干电池的内阻很小，与直流设计，要求系统误差较小，因干电池的内阻很小，与直流电流表电流表(0.6 A挡挡)的内阻相近，应采用电流表外接法的内阻相近，应采用电流表外接法(相对相对于电源而言于电源而言)。连接实物图，要按设计的电路顺序连线。连接实物图，要按设计的电路顺序连线。答案：答案：(1)见解析图见解析图(2)1(3)小于小于小于小于2某待测电阻某待测电阻Rx的阻值大约为的阻值大约为100 ，现要测量其阻值，现要测量其阻值， 实验室提供有如下器材：实验室提供有如下器材：电流表电流表A1(量程量程40 mA，内阻，内阻r110 )电流表电流表A2(量程量程100 mA，内阻约为，内阻约为3 )滑动变阻器滑动变阻器R，最大阻值约为，最大阻值约为10 定值电阻定值电阻R0(阻值为阻值为100 )电源电源E(电动势电动势4 V、有内阻、有内阻)开关、导线若干开关、导线若干测量要求：电表读数不得小于其量程的测量要求：电表读数不得小于其量程的1/2，能测多组数，能测多组数据。据。(1)请你在虚线框内画出测量电阻请你在虚线框内画出测量电阻Rx的实验电路原理图。的实验电路原理图。(用所给器材的符号标注用所给器材的符号标注)(2)用已知量和测量的量表示用已知量和测量的量表示Rx，则，则Rx_。(若用若用到电表读数，分别用到电表读数，分别用I1、I2表示表示A1、A2的读数的读数)答案：答案：(1)电路图如图所示电路图如图所示3. 设计测定电压表内阻的方案，提供器材如下：设计测定电压表内阻的方案，提供器材如下：电源电源(内阻很小，可忽略不计内阻很小，可忽略不计)，电阻箱一，电阻箱一只，电压表一只只，电压表一只(内阻待测内阻待测)，电键和导线，电键和导线若干。若干。(1)画出实验电路图。画出实验电路图。 图图6(2)改变电阻箱阻值改变电阻箱阻值R，可测得电压表示数，可测得电压表示数U，将测得的，将测得的几组数据在坐标纸上绘制成几组数据在坐标纸上绘制成R图象如图图象如图6所示，由图所示，由图可确定电压表的内阻是多少？可确定电压表的内阻是多少？解析：解析：(1)实验电路图如图所示实验电路图如图所示答案：答案：(1)见解析见解析(2)670 4.采用伏安法测电阻，无论是电流表外接还是采用伏安法测电阻，无论是电流表外接还是 电流表内接都会出现系统误差，为此某同学电流表内接都会出现系统误差，为此某同学 采用如图采用如图7所示电路测定待测电阻所示电路测定待测电阻Rx的阻值。的阻值。 实验器材如下：实验器材如下： 图图7 电池组电池组E，电动势为，电动势为4.5 V，内阻很小；，内阻很小； 电压表电压表V，量程，量程3 V，内阻约，内阻约3 k； 电流表电流表A，量程，量程2 mA，内阻约，内阻约50 ； 滑动变阻器滑动变阻器R，阻值范围，阻值范围020 ； Rx是待测电阻，阻值约是待测电阻，阻值约3 k； 开关开关S1、S2，导线若干。，导线若干。 (1)请根据电路图，将实验器材连接成实验电路请根据电路图，将实验器材连接成实验电路(图中部分图中部分电路已连接电路已连接)。图图8(2)闭合开关前，先将滑动变阻器的滑片置闭合开关前，先将滑动变阻器的滑片置于于a端，然后闭合开关端，然后闭合开关S1、S2，适当调节滑，适当调节滑动变阻器动变阻器R，记下电流表和电压表的示数，记下电流表和电压表的示数I1、U1；再断开开关；再断开开关S2，记下电流表和电，记下电流表和电压表的示数压表的示数I2、U2。则被测电阻。则被测电阻Rx_(用电表的示数表示用电表的示数表示)。(3)你认为上述实验能否消除系统误差：你认为上述实验能否消除系统误差：_(填填“能能”或或“不能不能”)。解析：解析：(1)