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1、第二章 第四节 认识多用电表 课时1 多用电表的原理 物理观念： 1.认识多用电表测电阻的原理. 2.理解将小量程电流表改装成电压表和大量程电流表的原理. 科学思维： 1.通过对欧姆表原理的分析，进一步提高应用闭合电路欧姆定律分析问题的能力. 2.能根据串、并联电路的知识进行有关电表改装的计算. 学科素养与目标要求 NEIRONGSUOYIN 内容索引 自主预习 达标检测 课时对点练 预习新知 夯实基础 检测评价 达标过关 注重双基 强化落实 重点探究 启迪思维 探究重点 自主预习 一、多用电表的原理 1.构造：指针式多用电表由 、 测量电路、 以及红、 黑测量表笔组成. 2.多用电表电路图(
2、如图1) 图图1 转换开关表头 (1)“1”“2”为 测量端. (2)“3”“4”为 测量端. (3)“5”为 测量端. (4) 插入公共端. (5) 通过转换开关接入相应的测量端. 电流 电压 电阻 黑表笔 红表笔 1.小量程电流表G(表头)的三个参量： 二、电压表和电流表的改装原理 表头 最大刻度 满偏电流 IgRg 2.电表改装原理： (1)电压表改装：将表头 联一个较 电阻，如图2所示： (2)电流表改装：将表头 联一个较 电阻，如图3所示： 串 大 并小 图图3 图图2 (1)利用电阻的串、并联公式： 如图4，虚线框的等效电阻R并 ，所以通过表头的电流I . 三、多用电表测电阻(欧姆
3、表)的原理 图图4 (2)多用电表测量电阻的原理 调零：红、黑表笔相接，此时Rx ，I . 结论：指针指到电流的满刻度Ig时，对应红、黑表笔间的电阻为 . 测量： a.当红、黑表笔不接触时，电路中没有电流，指针不偏转，对应红、黑表笔间 的电阻为 ，在表盘上电流为零处标电阻 . 0 Ig 0 无限大 b.红、黑表笔间接入待测电阻Rx时， 通过表头的电流I . 结论：每一个Rx值都有一个对应的 . 刻度： 在刻度盘上标出与I值对应的Rx值，就可以从刻度盘上直接读出被测 的阻值. 电阻 电流I 1.判断下列说法的正误. (1)电压表中串联的电阻的作用是分去一部分电流.( ) (2)电流表中并联的电阻
4、的作用是分去一部分电压.( ) (3)若将电阻串联在电流表上改装成电压表后，不改变原表头的满偏电压.( ) (4)多用电表测电阻时刻度是不均匀的，且每一挡的测量范围都是从0.( ) 即学即用 2.(2018清华附中期中)某同学在进行电阻测量时，需要将一满偏电流为50 A、 阻值为800 的小量程电流表G改装成量程为3 V的电压表，则需要选择一个阻 值为_的电阻与这一电流表_(选填“串”或“并”)联. 5.92104串 解析 设小量程电流表的内阻为Rg，量程为Ig，需要串联电阻的阻值为R，电 压表改装的原理图为： 改装电压表需要串联大电阻来分压，根据串联电路规律：Ig(RgR)3 V， 代入数据
5、可得：R5.92104 重点探究 (1)小量程电流表有哪三个参数？三个参数之间有什么关系？ 一、电压表和电流表的改装及特点 导学探究 答案 三个参数：内阻Rg、满偏电流Ig、满偏电压Ug，UgIgRg (2)对于小量程电流表，其额定电压比较小，如何将该电流表改装成大量程的 电压表？ (3)对于小量程电流表，其额定电流比较小，如何将该电流表改装成大量程的 电流表？ 答案 需将表头串联一个阻值较大的分压电阻，改装成大量程的电压表. 答案 需将表头并联一个阻值较小的分流电阻，改装成大量程的电流表. 项目 小量程电流表G改装成大量程 电压表V 小量程电流表G改装成大量程 电流表A 电路结构 R的作用分
6、压分流 电压表、电流表的改装及其特点 知识深化 扩大量程 的计算 UIg(RRg) R Rg IgRg(IIg)R R Rg 电表的总 内阻 RVRgR RA 使用 并联在被测电路两端，“” 接线柱接电势较高的一端 串联在被测支路中，电流从“” 接线柱流入 例1 有一电流表G，内阻Rg10 ，满偏电流Ig3 mA. (1)要把它改装成量程为03 V的电压表，应串联一个多大的电阻？改装后电压 表的内阻是多大？ 答案 990 1 000 解析 由题意知电流表G的满偏电压UgIgRg0.03 V 改装成量程为03 V的电压表， 当达到满偏时，分压电阻R的分压URUUg2.97 V 改装后电压表的内阻
7、RVRgR1 000 . (2)要把它改装成量程为00.6 A的电流表，需要并联一个多大的电阻？改装后 电流表的内阻是多大？ 解析 改装成量程为00.6 A的电流表， 当达到满偏时，分流电阻R的分流IRIIg0.597 A 答案 0.05 0.05 针对训练1 如图5是有两个量程的电压表，当使用a、b两个端点时，量程为 03 V，当使用a、c两个端点时，量程为015 V. 已知电流表的内阻Rg为100 ，满偏电流为1 mA，则电阻R1的阻值是_， 电阻R2的阻值是_ . 2 900 12 000 图图5 解析 接a、b时，串联的电阻为R1， 接a、c时，串联的电阻为R1和R2， 1.原理图：
8、二、欧姆表测电阻的原理 (2)欧姆表的内阻：式中(RRgr)为欧姆表的内阻. (3)欧姆调零：R为变阻器，也叫调零电阻.红、黑表笔短接后，通过调节它， 可以使欧姆表指针指向“0 ”位置. 2.原理：闭合电路的欧姆定律： (1)根据通过表头的电流为I ，Rx与电流I一一对应，如果将 表盘上的电流值改为电阻值，就可以从表盘上直接读出电阻的数值，这 样就制成了一个欧姆表. 刻度标注方法标注位置 “0 ” 红、黑表笔相接，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、
9、黑表笔接Rx，Ix ， Rx与Ix一一对应 与Rx对应电流Ix处 3.欧姆表表盘的刻度标注 例2 把一量程6 mA、内阻100 的电流表改装成欧姆表， 电路如图6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. (1)变阻器选用_. C 图图6 (2)红表笔接_端，黑表笔接_端.(选填“M”或“N”) N 解析 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. M (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_； 若指在电流表3 mA刻度处，则电阻值应为_. 1
10、 000 500 (4)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电阻Rx，其测量结果与原结果相比将_(选填 “偏大”“偏小”或“不变”). 偏大 解析 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 ，欧姆表内阻需调小，待测电阻的阻值是通过电流表的示数 体现，由公式 可知当r内变小时，接入同样的被测 电阻，通过的电流变小，欧姆表读数变大. 学科素养 通过解欧姆表的相关问题，让闭合电路欧姆定律在学生头脑中得 到升华，这体现了“物理观念”的学科素养.提出“在使用过程中如果电源电 动势变小怎么办”这个物理问题，并在
11、探究过程中得到结论，这体现了“实 验探究”的学科素养. 图图7 针对训练2 (2018新余市高二上期末)如图7所示是把量程为3 mA的电流表改装 成欧姆表的示意图，其中电源电动势E1.5 V.改装后若将原电流表3 mA刻度 处定为零阻值位置，则1.5 mA刻度处应标_ ，1 mA刻度处应标_ . 5001 000 解得：R500 ； 解得：R1 000 . 1.多用电表的改装原理： 如图8甲、乙、丙所示，分别为电流表、欧姆表、电压表的示意图，把它们组 合在一起构成多用电表，如图丁所示. 三、多用电表的改装原理 图图8 2.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
12、串联接入电路，电流从红表笔流进电表，从黑表笔流出电表. (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3 如图9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 A.S与1或2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
13、.S与5连接时，多用电表就成了欧姆表 图图9 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，正确答案为D. 达标检测 1234 1.(电压表的改装)(2018聊城市期末)一只电流表的满偏电流Ig2 mA，内阻Rg 500 ，把它改装成量程为03 V的电压表，下列说法中正确的是 A.需串联一个1 500 的电阻
14、B.需串联一个1 000 的电阻 C.需并联一个1 000 的电阻 D.改装后，电压表的内阻为1 000 5 1234 2.(电流表的改装)(2018烟台市期末)一电流表G的满偏电流Ig2 mA，内阻为 100 .要把它改装成一个量程为0.4 A的电流表，则应在电流表G上 A.并联一个0.5 的电阻 B.并联一个100 的电阻 C.串联一个0.5 的电阻 D.串联一个100 的电阻 5 1234 3.(电表的改装)两只电压表 和 是由完全相同的两个电流计改装成的， 表的 量程是5 V， 表的量程是15 V，把它们串联起来接入电路中，则 A.它们的示数相等，指针偏转角度也相等 B.它们的示数之比
15、为13，指针偏转角度相等 C.它们的示数相等，指针偏转角度之比为13 D.它们的示数之比、指针偏转角度之比均为13 5 1234 解析 由于两个电压表是用相同的电流计改装的，当两个电压表串联使用 时，通过两表的电流是相同的，所以表头指针偏转的角度是相同的；刻度 盘上的示数表示的是电压表两端的电压，与量程成正比，故选项B正确， 选项A、C、D错误. 5 1234 4.(欧姆表的构造和原理)(多选)欧姆表的内部电路如图10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 A.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
16、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 图图10 5 1234 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； “”刻度在刻度盘的左端，C错误； 所以RxRgR0r，即中间刻度值为R中rRgR0，D正确. 5 1234 5.(欧姆表的表盘标度)把一个满偏电流为3 mA的电流表改装成欧姆表，其中电 源电动势为3 V.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 5 1234 当电流表指针指在表盘上2 mA处时， 所
17、以Rx500 ，选项B正确. 5 课时对点练 一、选择题 考点一 电表的改装 1.(2018沭阳县高二上期中)一电压表内阻为3 k，量程为03 V，要把它改装 成一个量程为015 V的电压表，需要给它 A.并联一个12 k的电阻 B.并联一个15 k的电阻 C.串联一个12 k的电阻 D.串联一个15 k的电阻 123456789 1011121314 解析 电压表内阻为3 k，量程为03 V，要把它改装成一个量程为015 V 的电压表，需要给它串联一个电阻，阻值R 12 k，故选C. 123456789 1011121314 2.有一电流表内阻为10 ，满偏电流为500 mA，要把它改装成量
18、程是3 A的电 流表.正确的方法是 A.串联一个2 的电阻B.并联一个2 的电阻 C.串联一个60 的电阻D.并联一个60 的电阻 123456789 1011121314 解析 电流表满偏电压UIAR0.510 V5 V， 3.把表头G改装成大量程电流表时，下列说法正确的是 A.改装原理为并联电阻能增大通过G的电流 B.改装成电流表后，表头G本身允许加的电压增大了 C.改装后，表头G自身的电阻减小了 D.改装后使用时，表头G本身的参量都不改变，整个并联电路允许通过的电流 增大了 123456789 1011121314 解析 把表头G改装成大量程的电流表时，只是并联了一个分流电阻，使整个 并
19、联电路允许通过的电流增大，但表头的各参量都不变，故D对，A、B、C错. 4.一电压表由电流表G和电阻R串联而成.若在使用过程中发现此电压表的读数 总比准确值稍小一些，采用下列哪种措施可以改进 A.在R上串联一个比R大得多的电阻 B.在R上串联一个比R小得多的电阻 C.在R上并联一个比R小得多的电阻 D.在R上并联一个比R大得多的电阻 123456789 1011121314 解析 若电压表读数总比准确值稍小一些，说明串联电阻R稍大些，应在R上 并联一个比R大得多的电阻. 5.(多选)(2018天津市耀华中学期末)四个相同的小量程电流表(表头)分别改装 成两个电流表A1、A2和两个电压表V1、V
20、2.已知电流表A1的量程大于A2的量程， 电压表V1的量程大于V2的量程，改装好后把它们按图1所示接法连入电路，则 A.电流表A1的读数大于电流表A2的读数 B.电流表A1指针的偏转角小于电流表A2指针的偏转角 C.电压表V1的读数小于电压表V2的读数 D.电压表V1指针的偏转角等于电压表V2指针的偏转角 图图1 123456789 1011121314 解析 电流表A1与电流表A2由相同表头与不同电阻并联改装而成，并联在电 路中，故指针偏转角相同，因电流表A1的量程较大，则电流表A1的读数较大， 故A正确，B错误； 电压表V1与电压表V2由相同表头与不同电阻串联改装而成，串联在电路中， 通过
21、表头的电流相同，故指针的偏转角相同，因电压表V1量程较大，则电压 表V1的读数大于电压表V2的读数，故D正确，C错误. 123456789 1011121314 考点二 欧姆表的原理 6.以下是欧姆表原理的电路示意图，正确的是 123456789 1011121314 解析 选项B的欧姆表中没有可调电阻，B错； 选项A、D电流表的负极接到了电源的正极，A、D错； 红表笔应接电源的负极，黑表笔应接电源的正极，C对. 7.(多选)下列关于多用电表欧姆挡的说法中，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，刻度线越疏 B.红表笔是与表内的电源正极相连的 C.测电阻时，首先要把红、
22、黑表笔短接进行调零，然后再去测电阻 D.为了减小误差，应尽量使指针指在中间刻度附近 123456789 1011121314 解析 由I ，电流I与对应的待测电阻阻值Rx不成正比，表盘刻 度线是不均匀的，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. 123456789 1011121314 8.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
23、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，则该电阻的阻值为 A.4R B.5R C.10R D.16R 图图2 123456789 1011121314 解析 由闭合电路的欧姆定律得：调零时有EIgR内； 联立三式可解得Rx16R，D正确，A、B、C错误. 123456789 1011121314 9.一个用满偏电流为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.1 500 D.2 000 123
24、456789 1011121314 解析 设欧姆表的内阻为R内， 123456789 1011121314 所以R内500 ，E1.5 V， 10.(2018华南师大附中期末)如图3所示为欧姆表的原理示意图.其中，电流表的 满偏电流为300 A，内阻rg100 ，调零电阻最大值R50 k，串联的定值电 阻R050 ，电池电动势E1.5 V.用它测量电阻Rx，能准确测量的阻值范围是 A.3080 k B.38 k C.300800 D.3080 图图3 123456789 1011121314 解析 用欧姆表测量电阻，指针指在表盘中央附近时测量结果比较准确. 123456789 10111213
25、14 故能准确测量的阻值范围是5 k附近，选项B正确. 考点三 多用电表的构造原理 11.(多选)(2017浏阳一中期中)某同学设计了一个多量程多用电表，其内部结构 原理图如图4所示.测电流和测电压时各有两个量程，还有两个挡位用来测电阻. 下列说法正确的是 A.当功能选择开关S与触点1、2相接时，测的是电流 B.当功能选择开关S与触点3、4相接时，测的是电压 C.A表笔为红表笔，B表笔为黑表笔 D.功能选择开关S旋到触点5时的量程比旋到触点6时 的量程大 123456789 1011121314 图图4 解析 当功能选择开关S与触点1、2相接时，表头并联电阻，改装为电流表， 选项A正确； 当功
26、能选择开关S与触点3、4相接时，内含电源和调零电阻，测的是电阻，选 项B错误； 电流从红表笔流进，则A表笔为红表笔，B表笔为黑表笔，选项C正确； 功能选择开关S旋到触点5时串联一个电阻，串联的电阻值比旋到触点6时小， 旋到触点5时的量程比旋到触点6时的量程小，选项D错误. 123456789 1011121314 二、非选择题 12.在如图5所示的电路中，小量程电流表G的内阻Rg100 ，满偏电流Ig1 mA， R1900 ，R2 . (1)当S1和S2均断开时，改装成的表是什么表？量程为多大？ 图图5 123456789 1011121314 答案 电压表 1 V 解析 S1和S2均断开时，
27、电阻R1与小量程电流表G 串联，可组成较大量程的电压表，电压表的内阻RV RgR11 000 .所以改装成的电压表的量程为： UIgRV0.0011 000 V1 V. (2)当S1和S2均闭合时，改装成的表是什么表？量 程为多大？ 123456789 1011121314 答案 电流表 1 A 解析 S1和S2均闭合时， 电阻R1被短路， 电阻R2与小量程电流表G并联， 组成较大量 程的电流表.当小量程电流表G满偏时， 通过R2的电流为： 0.999 A，故改装成的电流表的量程为IIR2Ig0.999 A0.001 A1 A. 13.如图6所示，灵敏电流计的内阻Rg为500 ，满偏电 流Ig
28、为1 mA.当使用a、b两个端点时，是量程为I1的电 流表；当使用a、c两个端点时，是量程为I2的电流表； 当使用a、d两个端点时，是量程为U的电压表.已知电 阻R1、R2、R3的阻值分别为0.5 、2 和100 .求量程 I1、I2、U的值. 图图6 答案 1.005 A 201 mA 20.6 V 123456789 1011121314 解析 接a、b时满足Ig(RgR2)(I1Ig)R1 接a、c时满足IgRg(I2Ig)(R1R2) 解得I11.005 A，I2201 mA 接a、d时满足IgRgI3R3U 且IgRg(I3Ig)(R1R2) 解得U20.6 V. 123456789
29、 1011121314 14.(2018东北师大附中高二上期中)某同学在实验室找了一 个电流表、一个电池、一个定值电阻，串联起来后两端接 上红、黑表笔，当作欧姆表使用(如图7所示).两个表笔直接 接触时，电流表读数6.0 mA，两个表笔接在150 的电阻两 端时，电流表读数为3.75 mA.现把表笔与一个未知电阻连接， 电流表读数为5 mA，这个未知电阻多大？ 图图7 答案 50 123456789 1011121314 解析 设电池电动势为E、内阻为r，电流表内阻为rA，定值电阻为R0，当表笔 短接时，EI0(rrAR0) 其中I06.0 mA 当接入150 电阻时有：EI1(rrAR0R1) 其中I13.75 mA 联立以上代入数据解得：E1.5 V，rrAR0250 接入未知电阻有：EI2(rrAR0R) 其中I25 mA，解得：R50 . 123456789 1011121314