1、实验十五 用多用电表探测黑箱内的电学元 件第一关：基础关展望高考基 础 知 识（一）实验目的1.会使用多用电表；2.依据测量数据，推测电路结果及二极管的特性.(二)实验原理(1)多用电表的构成及功能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,如图甲所示,上半部为表盘,表盘上有电流、电压、电阻等各种量程的刻度;下半部为选择开关,它的四周刻着各种测量项目和量程;另外,还有欧姆表的调零旋钮、机械调零旋钮和测试表笔的插孔.(2)欧姆挡的工作原理测电阻是依据闭合电路欧姆定律,内部电路如图乙所示:R 为调零电阻,红黑表笔接触,进行欧姆表调零时,表头指针满偏,则有:Ig=E/(Rg+
2、R+r),当红、黑表笔间有未知电阻 Rx 时有 I=E/(Rg+R+r+Rx),故每一个未知电阻都对应一个电流值 I,在刻度盘上都有一个偏转角度对应, 我们便可在刻度盘对应处 ,标有 Rx 的值;当 Rx=Rg+R+r 时，I= ，指针半偏，所以Ig2欧姆表内阻等于 R 中 .欧姆表刻度是不均匀的.(3)二极管的特性是单向导电性.当二极管加上一定的正向电压时,这的电阻值很小,就像一个接通的开关一样;当二极管加上反向电压时,它的电阻值变得很大,就像一个断开的开关一样.(4)黑箱问题属于根据所给结论,进行逆向思维,推断出已知条件的问题.解决电学黑箱问题的基本思路是:利用所学的电路基础知识,分析题设
3、所给各种数据条件,判断出黑箱内各电学元器件的连接方式,然后设计出符合条件要求的电路来.(三)实验器材多用电表、黑箱、导线、干电池、晶体二极管、电阻、开关、小灯泡.(四)实验步骤1.练习使用多用电表(1)观察多用电表外形,认识选择开关的测量项目及量程.(2)检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的零刻度位置,若不指零,则可用小螺丝刀进行机械调零.(3)将红 、黑表笔分别插入、 !+、“、!-、“插孔.(4)将选择开关置于直流电压 2.5 V 挡,测 1.5 V 干电池的电压.(5)将选择开关置于交流电压 250 V 挡,测 220 V 交流电源的电压.(一定要注意安全,手指不能接触红黑表笔前端的
4、金属杆)(6)将选择 开关置于直流电流 100 mA 挡,测量 1.5 V 干电池与 200 电阻串联回路的电流.(7)将选择开关置于欧姆表的、!1、“挡,短接红、,黑表笔,调整调零旋钮,使指针指向欧姆表刻度的零位置.(8)将两表笔分别接触几欧、,几十欧的定值电阻两端,读出欧姆表指示的电阻数值,并与标准值比较,然后断开表笔.(9)将选择开关置于欧姆挡的、!100、“挡,重新进行欧姆表调零,然后测量几百欧、,几千欧的电阻,并将测量值与标准值进行比较.(10)选择适当的量程,测定灯丝、,电炉丝和人体的电阻.2.探索黑箱内的电学元件(1)用直流电压挡测量 A、B、C 三点间有无电压,注意分析有电压、
5、无电压分别说明什么?(2)用欧姆挡测量无电压的两点间正、反接的电阻,看电阻是否不变.(3)用欧姆挡进一步测量两点正、反接电阻不等的两点的电阻,并记住红、黑表笔分别接哪一点.(4)根据测量结果对黑箱内元件进行判断,画出结构示意图.实验完毕,将表笔从插孔中拔出,并将选择开关置于、!OFF、“挡或交流电压最高挡.第二关：技法关解读高考解 题 技 法一、实验注意事项技法讲解（1）测量电阻时，待测电阻要与别的元件和电源断开，且不要用手接触表笔.（2）合理选择欧姆挡的量程,使指针尽可能指在表盘中央位置附近,使读数比较准确.（3）使用完后应拔出表笔,不要将选择开关置于欧姆挡,以防电池漏电.（4）用多用电表探
6、索黑箱内的电学元件时,多用电表的两表笔要与接点保持稳定接触.（5）用多用电表探索黑箱内的电学元件实验时,首先要用多用电表直流电压挡确定黑箱内有无电池.如果箱内有电池,则绝对不能用多用电表的欧姆挡去测各接线柱间的电阻,否则容易烧坏多用电表.典例剖析例 1 在使用多用电表的欧姆挡时,下列现象与事实相符的有（）A.如果待测电阻不跟别的元件断开,测量值一定偏大B.测量电阻器的电阻时,若红,黑表笔在电表上插错,会增大测量误差C.用多用电表测量“200 V 100 W”字样的白炽灯泡的电阻时测量值大于 484 D.正确测量某二极管时,发现阻值约为几十 欧,则此时黑表笔接的一定是二极管的正极解析：测量二极管
7、电阻只有几十欧,一定是导通,故 D 对,其他选项都错.答案：D二、用多用电表测黑箱内元件问题的思路技法讲解由上图作出初步判断后,再根据各待测两端的测量数据进行逻辑判断,判断哪一种情况是两个元件串联的数据,最终可以确定元件的位置.典例剖析例 2 如图所示,盒子内装有导线、一个电源和几个阻值相同的电阻组成的电路,1、2、3、4 为接线柱,用电压表测得 U12=5.0 V,U34=3.0 V,U13=2.0 V,U24=0.如使盒子内所用电阻最少,请在图中画出盒内的元件和电路.解析：由题给的数据可以看出,U 12=U13+U34+U24,这一电压关系正好符合串联电路中总电压与分电压之间的关系,因此我
8、们可以设想 1、3，3、4，2、4 这三部分的电阻为串联关系.由串联电路中电压分配与电阻成正比的规律,可以确定 R13、R 34= ,而 2、4 之间因 U24=0,3所以 R24=0,可知 2、4 间为一根导线,由于 R13、R 34= ,故可初步设想盒内电路如图甲所示,由于要求电阻个数最少,故最后确定为图乙、丙两种情况.第三关：训练关笑对高考随 堂 训 练1.在如图所示电路的三根导线中，有一根是断的，电源、电阻器 R1和 R2及另外两根导线都是好的，为了查出断导线，某学生想先将多用电表的红表笔直接接在电源的正极 a，再将黑表笔分别连接在电阻器 R1的 b 端，R 2的 c 端，并观察多用电
9、表指针的示数，在下列选挡中符合操作规程的是（）A.直流 10 V 挡B.直流 0.5 A 挡C.直流 2.5 V 挡D.欧姆挡答案：A2.用万 用表测直流电压 U 和测电阻 R 时,若红表笔插入万用表的正(+)插孔,则()A.前者(测电压 U)电流从红表笔流入万用表,后者(测 R)从红表笔流出万用表B.前者电流从红表笔流入万用表,后者电流从红表笔流入万 用表C.前者电流从红表笔流出万用表,后者电流从红表笔流出万用表D.前者电流从红表笔流出万用表,后者电流从红表笔流入万用表答案：A3.实验桌上放着晶体二极管、电阻、电容器各一只,性能均正常,外形十分相似,现将多用表转换开关拨到 R100 挡,分别
10、测它们的正反电阻加以鉴别;测甲元件时,R 正 =R 反=0.5 k,测乙元件时,R 正 =0.5 k,R 反 =100 k,测丙元件时,开始指针偏转到 0.5 k,接着读数逐渐增加,最后停在 100 k 上 ,则甲、乙、丙三个元件分别是 ()A.电容、电阻、二极管B.电阻、电容、二极管C.电阻、二极管、电容D.二极管、电阻、电容解析：应明确各元件的特性;电阻元件正反电阻一样;二极管具有单向导电性,正向电阻很小反向电阻很大;电容器充电时有电流而稳定后电流为零,而欧姆表 F 内接有电源,因而刚开始给电容器充电时电流大电阻示数小,稳定后电流为零,电阻示数为无穷大.答案：C4.如图所示为多用电表的示意
11、图，其中 S、K、T 为三个可调节的部件，现用此电表测量一阻值估计为几十欧的电阻.测量的某些操作步骤如下，请将操作步骤补充完整.A.检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的零位置.若不指零，则应调节可调部件_旋钮使指针指零；B.将红、黑表笔分别插入_、_插孔；C.将选择开关 K 置于欧姆表的_挡，短接红、黑表笔，转动欧姆表_的旋钮，使指针指向欧姆表刻度的零位置.D.测量发现估计值不准，而将选择开关 K 置于欧姆挡的“100”挡，应重新调整_.解析：使用仪器测量前要调零，多用电表测电阻，先要进行电流调零（表笔断开电流为零，电阻为无限大） ，然后进行电阻调零（表笔短接电阻为 0，电流最大）.通常“
12、红”表示电势高， “黑”表示电势低，多用电表测电流、电压时，电流从红表笔进、黑表笔出，而作为欧姆表使用，红表笔恰好与内电源负极相连，保证电流从同一方向流进表头.欧姆挡每换一次挡位，都改变了内电路，必须重新调整调整欧姆零点的旋钮 T.答案：调整机械调零 S“+”“-”1 调整欧姆零点的 T 调整欧姆零点的 T点评：近年高考实验题多为一小一大，小题不一定为仪器读数，大题也不一定为电学实验题.2007 年高考理科综合全国卷，小题考查示波器大大出乎意料，叫“专家”大跌眼镜.5.一电学黑箱中有 A、B、C 三个接线柱，两个接线柱间最多只能接一个元件.黑箱内的元件是一只电阻和一只二极管.某同学用正确的操作
13、方法利用多用电表的欧姆挡进行了 6 次测量，各 次红、黑表笔的位置和测得的阻值如下表所示. 可以判定：红表笔接 A B B C A C黑表笔接 B A C B C A测得阻值（）100 100 100.1K 160 100K 60（1）电阻接在_两点间，阻值为_ .（2）二极管接在_两点间，正极接在_点.答案：（1）AB 100 （2）AC A6.黑箱 上有三个接线柱 A、B 、C 如图所示,已知里面装的元件只有两个(可能的元件是电池、电阻或二极管),并且两个接线柱间最多只接一个元件,现测量结果如下:用直流电压挡测量 A、B、C 三点间均无电压.用欧姆挡测量,A、C 间正、反接阻值不变.用欧姆挡测量,黑表笔接 A 点,红表笔接 B 点,有阻值;用欧姆挡测量,黑表笔接 C 点,红表笔接 B 点有阻值,阻值比第步测的大;反接阻值最大.画出箱内两个元件的接法.解析：用电压挡测无示数说明无电源;用欧姆表测 AC 间,正反不变说明为电阻;测 AB 间和 BC 间时调换时读数相差大说明有二极管在 AB 间和 BC 间,因 AC 已有电阻则二极管在 AB间,由表笔与内部电源的接法可判断二极管极为 A 正 B 负.所以内部如右图所示.答案：如右图所示
