11.5實驗：練習使用多用電表

學習目標

課程標準物理素養

物理觀念：了解多用電表的表盤及測量功能，了解數字式多用電表的特點。

了解二極管的單向導電性。

科學思維：通過觀察，了解多用電表的表盤及測量功能，會根據需要正確選

擇檔位。

3.2.1會使用多用電表。

科學探究：通過實驗操作，學會使用多用電表測量電壓、電流和電阻。通過

測量二極管正、反向電阻，了解二極管的單向導電性。

科學態度與責任：在實驗中培養學生規范操作的習慣。通過分組實驗，討論、

交流，培養團隊合作意識。

02思維導圖

1．不變的實驗原理：都是應用了閉合電路的歐姆定律、電路的串聯與并聯知識。

2．必備的實驗器材：多用電表、電學黑箱、直流電源、開關、導線若干、小燈泡、二極管、定值電阻。

3．通用的數據處理方法

(1)測電阻時，電阻值等于指針的示數與倍率的乘積。

記錄電阻讀數時一般用科學計數法表示。

(2)測電壓和電流時，如果所讀表盤的最小刻度為1、0.1、0.01等，讀數時應讀到最小刻度的下一位；若表

盤的最小刻度為0.2、0.02、0.5、0.05等，讀數時只讀到與最小刻度位數相同即可。

4．相同的注意事項

(1)使用前要機械調零。

(2)兩表筆在使用時，電流總是“紅入”“黑出”。

(3)測電阻時

①指針指在中值附近較準，否則換擋。

②每換一擋必須重新歐姆調零。

③讀出示數要乘以倍率。

(4)使用完畢，選擇開關置于“OFF”擋或交流電壓最高擋，長期不用應取出電池。

5．一致的誤差分析思路

偶然①估讀時易帶來誤差。

誤差②表頭指針偏轉過大或過小都會使誤差增大。

①電池用舊后，電動勢會減小，內阻會變大，致使電阻測量值偏大，要

系統及時更換電池。

誤差②測電流、電壓時，由于電表內阻的影響，測得的電流、電壓值均小于

真實值。

03知識梳理

（一）課前研讀課本，梳理基礎知識：

一、歐姆表原理(多用電表測電阻原理)

1．構造

如圖所示，歐姆表由電流表G、電池、調零電阻R和紅、黑表筆組成。

歐姆表內部：電流表、電池、調零電阻串聯。

外部：接被測電阻Rx。

全電路電阻R總＝Rg＋R＋r＋Rx。

2．工作原理

E

閉合電路的歐姆定律I＝。

Rg＋R＋r＋Rx

3．刻度的標定

紅、黑表筆短接(被測電阻Rx＝0)時，調節調零電阻R，使I＝Ig，電流表的指針達到滿偏，這一過程叫歐姆

調零。

(1)當I＝Ig時，Rx＝0，在滿偏電流Ig處標為“0”。(圖甲)

(2)當I＝0時，Rx→∞，在I＝0處標為“∞”。(圖乙)

Ig

(3)當I＝時，Rx＝Rg＋R＋r，此電阻值等于歐姆表的內阻值，Rx叫中值電阻。

2

二、多用電表

1．多用電表可以用來測量電流、電壓、電阻等，并且每一種測量都有幾個量程。

2．外形如圖所示：上半部分為表盤，表盤上有電流、電壓、電阻等多種量程的刻度；下半部分為選擇開關，

它的四周刻有各種測量項目和量程。

3．多用電表面板上還有：歐姆表的歐姆調零旋鈕(使電表指針指在右端零歐姆處)、指針定位螺絲(使電表指

針指在左端的“0”位置)、表筆的正、負插孔(紅表筆插入“＋”插孔，黑表筆插入“－”插孔)。

三、二極管的單向導電性

1．晶體二極管是由半導體材料制成的，它有兩個極，即正極和負極，它的符號如圖甲所示。

2．晶體二極管具有單向導電性(符號上的箭頭表示允許電流通過的方向)。當給二極管加正向電壓時，它的

電阻很小，電路導通，如圖乙所示；當給二極管加反向電壓時，它的電阻很大，電路截止，如圖丙所示。

3．將多用電表的選擇開關撥到歐姆擋，紅、黑表筆接到二極管的兩極上，當黑表筆接“正”極，紅表筆接

“負”極時，電阻示數較小，反之電阻示數很大，由此可判斷出二極管的正、負極。

四、練習使用多用電表

1．實驗步驟

(1)觀察：觀察多用電表的外形，認識選擇開關的測量項目及量程。

(2)機械調零：檢查多用電表的指針是否停在表盤刻度左端的零位置。若不指零，則可用小螺絲刀調節定位

螺絲，進行機械調零。

(3)將紅、黑表筆分別插入“＋”、“－”插孔。

(4)測量小燈泡的電壓和電流。

①按如圖甲所示的電路圖連好電路，將多用電表選擇開關置于直流電壓擋，測小燈泡兩端的電壓。

②按如圖乙所示的電路圖連好電路，將選擇開關置于直流電流擋，測量通過小燈泡的電流。

(5)測量定值電阻

①根據被測電阻的估計阻值，選擇合適的擋位，把兩表筆短接，觀察指針是否指在歐姆表的“0”刻度，若不

指在歐姆表的“0”刻度，調節歐姆調零旋鈕，使指針指在歐姆表的“0”刻度處。

②將被測電阻接在兩表筆之間，待指針穩定后讀數。

③讀出指針在刻度盤上所指的數值，用讀數乘以所選擋位的倍率，即得測量結果。

④測量完畢，將選擇開關置于交流電壓最高擋或“OFF”擋。

2．多用電表使用注意事項

(1)表內電源正極接黑表筆，負極接紅表筆，但是紅表筆插入“＋”插孔，黑表筆插入“－”插孔，注意電

流的實際方向應為“紅入”、“黑出”。

(2)區分“機械零點”與“歐姆零點”。機械零點是表盤刻度左側的“0”位置，調整的是表盤下邊中間的指針

定位螺絲；歐姆零點是指刻度盤右側的“0”位置，調整的是歐姆調零旋鈕。

(3)歐姆表讀數時注意乘以相應擋位的倍率。

(4)使用多用電表時，手不能接觸表筆的金屬桿。

(5)測量電阻時待測電阻要與其他元件和電源斷開，否則不但影響測量結果，甚至可能損壞電表。

(6)測電阻時每換一次擋必須重新歐姆調零。

3．多用電表對電路故障的檢測

(1)斷路故障的檢測方法

①用直流電壓擋

將電壓表與電源并聯，若電壓表示數不為零，說明電源良好，若電壓表示數為零，說明電源損壞。

②用直流電流擋

將電流表串聯在電路中，若電流表的示數為零，則說明與電流表串聯的部分電路斷路。

③用歐姆擋檢測

將各元件與電源斷開，然后接到紅、黑表筆間，若有阻值(或有電流)說明元件完好，若電阻無窮大(或無電

流)說明此元件斷路。

(2)短路故障的檢測方法

①將電壓表與電源并聯，若電壓表示數為零，說明電源被短路；若電壓表示數不為零，則外電路的部分電

路不被短路或不完全被短路。

②用電流表檢測，若串聯在電路中的電流表示數不為零，故障應是短路。

04題型精講

【題型一】電路故障及黑箱問題

【典型例題1】某同學將一量程為250μA的微安表改裝成

量程為1.5V的電壓表。先將電阻箱R1與該微安表串聯進行改裝，然后選用合適的電源E、滑動變阻器R2、

定值電阻R3、開關S和標準電壓表對改裝后的電表進行檢測，設計電路如圖所示。

(1)微安表銘牌標示內阻為0.8kΩ，據此計算R1的阻值應為__________kΩ。按照電路圖連接電路，并將R1

調為該阻值。

(2)開關閉合前，R2的滑片應移動到__________端。

(3)開關閉合后，調節R2的滑片位置，微安表有示數，但變化不顯著，故障原因可能是__________。(填選項

前的字母)

A．1、2間斷路B．3、4間斷路C．3、5間短路

(4)排除故障后，調節R2的滑片位置，當標準電壓表的示數為0.60V時，微安表的示數為98μA，此時需要

__________(填“增大”或“減小”)R1的阻值，以使改裝電表的量程達到預期值。

－6

解析：(1)微安表的內阻Rg＝0.8kΩ，滿偏電流Ig＝250μA＝250×10A，串聯R1后改裝為U＝1.5V的電

U1.5

壓表，所以滿足Ig(Rg＋R1)＝U，代入數據解得R1＝－Rg＝Ω－0.8kΩ＝6kΩ－0.8kΩ＝5.2kΩ。

－6

Ig250×10

(2)開關閉合前，將滑動變阻器R2的滑片移動到2端，這樣測量電路部分的分壓為0，保護電表。

(3)開關閉合后，調節滑動變阻器R2，電表示數變化不明顯，說明分壓電路未起作用，可能是1、2之間斷路

或者3、5間短路，整個電路變為限流線路，滑動變阻器的阻值遠小于檢測電表的電路部分的電阻，所以微

安表示數變化不明顯；若是3、4間斷路，電路斷開，微安表無示數。故A、C正確。

0.60V0.60V

(4)標準電壓表的示數為0.60V，若改裝電壓表也為0.60V，此時微安表的示數為I＝＝＝100μA，

Rg＋R16kΩ

但此時微安表示數為98μA，說明R1的阻值偏大，所以應該減小R1的阻值。

答案：(1)5.2(2)2(3)AC(4)減小

【典型例題2】如圖甲所示為某黑箱面板上的三個接線柱，黑箱里可能有直流電源、電阻、二極管、電容器

等元件，但任兩個接線柱間最多只連接有一個元件。

(1)某同學要用多用電表探測黑箱，探測的第一步應該是__________。

A．用多用電表的電阻擋測量任意兩接線柱間的電阻

B．用多用電表的電壓擋測量任意兩接線柱間的輸出電壓

C．用多用電表的電流擋測量任意兩接線柱間的輸出電流

(2)探測結果表明，黑箱里沒有電源，并測得任兩個接線柱間的電阻如下表所示：

紅表筆ABACBC

黑表筆BACACB

測得阻值/Ω20020011.2k27011k70

由此可以判斷，黑箱里的元件一定有____________，用電路元件符號在圖甲所示線框內畫出黑箱中的電路

連接。

(3)多用電表的表盤如圖乙所示，在上面探測A、C兩接線柱間電阻時，紅表筆接A接線柱，黑表筆接C接

線柱，這時電流從________(填“A”或“C”)接線柱流進黑箱；為了使這時測量電阻讀數盡可能減小誤差，測電

阻的擋位選擇的應是______(填“×1k”“×100”或“×10”)。

[創新點分析]根據不同元件的特性判斷黑箱內的元件及其連接方式。

解析：(1)因黑盒子內部可能有電源，則不能先用多用電表的歐姆擋測量，可先用電壓擋判斷內部是否有電

源，故選B。

(2)根據題表中的測量值可以斷定：A、B間肯定有電阻，B、C之間肯定有二極管，A、C間肯定有電阻和二

極管的串聯，電路連接如圖：

(3)在上面探測A、C兩接線柱間電阻時，紅表筆接A接線柱，黑表筆接C接線柱，這時電流從C接線柱流

進黑箱；為了使這時測量電阻讀數盡可能減小誤差，指針應指在中值附近，測電阻的擋位選擇的應是“×1

k”。

答案：(1)B(2)電阻、二極管電路連接見解析(3)C×1k

【對點訓練1】某實驗小組在練習使用多用電表時，他們正確連接好電路如圖甲所示．閉合開關S后，發現

無論如何調節電阻箱R0，燈泡都不亮，電流表無示數，他們判斷電路可能出現故障．經小組討論后，他們

嘗試用多用電表的歐姆擋來檢測電路．已知保護電阻R＝15Ω，電流表量程為0～50mA.操作步驟如下：

①將多用電表擋位調到歐姆×1擋，再將紅、黑表筆短接，進行歐姆調零；

②斷開圖甲電路開關S，將多用電表兩表筆分別接在a、c上，多用電表的指針不偏轉；

③將多用電表兩表筆分別接在b、c上，多用電表的示數如圖乙所示；

④將多用電表兩表筆分別接在c、e上，調節R0＝20Ω時，多用電表示數如圖丙所示，電流表的示數如圖丁

所示．

回答下列問題：

(1)圖丙中的多用電表示數為________Ω；圖丁中的電流表示數為________mA.

(2)操作步驟④中，多用電表紅表筆應接________(選填“c”或“e”)點．

(3)電路的故障可能是________．

A．燈泡短路

B．燈泡斷路

C．保護電阻R短路

D．保護電阻R斷路

(4)根據以上實驗得出的數據，還可以計算出多用電表內部電源的電動勢E′＝________V(結果保留三位有

效數字)．

答案(1)2438.0(2)e(3)B(4)1.48

解析(1)歐姆表的示數為24×1Ω＝24Ω，電流表的最小分度是1mA，需估讀到0.1mA，所以題圖丁中的

電流表示數為38.0mA.

(2)根據電流必須從電流表的正接線柱流入，電流從歐姆表的紅表筆流入，黑表筆流出，電路中電流經過電

流表的方向為d→e，則操作步驟④中，多用電表黑表筆應接c點，紅表筆應接e點．

(3)將多用電表兩表筆分別接在a、c上，多用電表的指針不偏轉，說明a、c間有斷路．將多用電表兩表筆

分別接在b、c上，多用電表的示數不為零，所以電路的故障是燈泡斷路．

(4)操作步驟③中多用電表指針正好指在中間刻度，根據歐姆表的中值電阻等于其內阻，知歐姆表的內阻為R

E′

歐＝15Ω.根據閉合電路歐姆定律得I＝，又R0＋RmA＝24Ω，故E′＝I(R0＋RmA＋R歐)＝38.0×10

R0＋RmA＋R歐

－3×(24＋15)V≈1.48V.

【對點訓練2】某同學利用多用電表的歐姆擋進行實驗研究。歐姆擋所用電池的電動勢為9V，刻度盤中央

刻度值為“15”，選擇旋鈕打在“×1k”擋。

(1)該同學用歐姆擋測量某一量程為15V的電壓表內阻。

①指針指在圖甲所示位置，此測量值為________Ω；查閱資料發現該電壓表內阻真實值為15kΩ，測量值與

真實值偏差較大，可能原因是該同學未進行歐姆調零就直接測量，若此時把兩表筆短接，則指針應指在歐

姆擋零刻度線的______側(選填“左”或“右”)。

②進行歐姆調零后再測量，多用電表指針恰好指在“15”刻度線，此時電壓表示數為________V(結果保留2

位有效數字)。

(2)該同學接著用歐姆擋探測只有一個元件的黑箱，如圖乙所示，當兩表筆接觸黑箱接線柱a、b時，發現電

表指針快速擺向右邊后再擺回最左邊刻度線，則該元件可能是________。

A．電阻B．電感線圈

C．電容器D．二極管

答案(1)①25k左②4.5(2)C

解析(1)①指針指在圖甲所示位置，此測量值為25kΩ；查閱資料發現該電壓表內阻真實值為15kΩ，測量

值與真實值偏差較大，可能原因是該同學未進行歐姆調零就直接測量，若此時把兩表筆短接，則指針應指

在歐姆擋零刻度線的左側。

②進行歐姆調零后再測量，多用電表指針恰好指在“15”刻度線，即電壓表的內阻等于歐姆表的中值電阻，即

電壓表的內阻等于歐姆表的內阻，則此時電壓表示數為歐姆表內電源電動勢的一半，即4.5V。

(2)當兩表筆接觸黑箱接線柱a、b時，發現電表指針快速擺向右邊后再擺回最左邊刻度線，即電路接通后電

流又逐漸變為零，則該元件可能是電容器，電路接通后先充電，充電結束后電路中電流為零，故C正確。

【題型二】電表改裝及歐姆檔原理

【典型例題3】圖(a)為某同學組裝完成的簡易多用電表的電路圖．圖中E是電池；R1、R2、R3、R4和R5是

固定電阻，R6是可變電阻；表頭的滿偏電流為250μA，內阻為480Ω.虛線方框內為換擋開關，A端和B

端分別與兩表筆相連．該多用電表有5個擋位，5個擋位為：直流電壓1V擋和5V擋，直流電流1mA擋

和2.5mA擋，歐姆×100Ω擋．

(1)圖(a)中的A端與________(填“紅”或“黑”)色表筆相連接．

(2)關于R6的使用，下列說法正確的是________(填正確答案標號)．

A．在使用多用電表之前，調整R6使電表指針指在表盤左端電流“0”位置

B．使用歐姆擋時，先將兩表筆短接，調整R6使電表指針指在表盤右端電阻“0”位置

C．使用電流擋時，調整R6使電表指針盡可能指在表盤右端電流最大位置

(3)根據題給條件可得R1＋R2＝________Ω，R4＝________Ω.

(4)某次測量時該多用電表指針位置如圖(b)所示．若此時B端是與“1”相連的，則多用電表讀數為

__________；若此時B端是與“3”相連的，則讀數為________；若此時B端是與“5”相連的，則讀數為

____________．(結果均保留3位有效數字)

答案(1)黑(2)B(3)160880(4)1.47mA1．10kΩ2.94V

解析(1)當B端與“3”連接時，內部電源與外部電路形成閉合回路，電流從A端流出，故A端與黑色表

筆相連接．

(2)在使用多用電表之前，調整表頭指針定位螺絲使電表指針指在表盤左端電流“0”位置，選項A錯誤；使

用歐姆擋時，先將兩表筆短接，調整R6使電表指針指在表盤右端電阻“0”位置，選項B正確；使用電流

擋時，電阻R6不在閉合電路中，調節無效，選項C錯誤．

(3)根據題給條件可知，當B端與“2”連接時，表頭與R1、R2組成的串聯電路并聯，此時為量程1mA的電

Rg1－0.253

流擋，由并聯電路兩支路電流與電阻成反比知，＝＝，解得R1＋R2＝160Ω.

R1＋R20.251

當B端與“4”連接時，表頭與R1、R2組成的串聯電路并聯后再與R4串聯，此時為量程1V的電壓擋，表

頭與R1、R2組成的串聯電路并聯后的總電阻為120Ω，兩端電壓為0.12V，則R4兩端電壓為0.88V，由串

聯電路中電壓與電阻成正比知：R4電阻為880Ω.

(4)若此時B端是與“1”連接的，多用電表作為直流電流表使用，量程為2.5mA，讀數為1.47mA.

若此時B端是與“3”連接的，多用電表作為歐姆表使用，讀數為11×100Ω＝1.10kΩ.

若此時B端是與“5”連接的，多用電表作為直流電壓表使用，量程為5V，讀數為2.94V.

【典型例題4】如圖甲為某探究小組自制多用電表的電路圖，圖乙為相應的實物圖。其中電流表G量程為

1mA，內阻為18Ω，R0＝2Ω。滑動變阻器R1的最大阻值為2000Ω，電源電動勢E＝1.5V，內阻不計。

甲

乙

(1)將圖乙中未連接的實物圖補充完整。

(2)圖甲中，當開關S1閉合，單刀雙擲開關S2接“1”時，可作為量程為__________mA的電流表。

(3)圖甲中，將開關S2接“2”端時，為歐姆表。若開關S1斷開，歐姆調零后R1的阻值為________Ω；若開關

S1斷開時，倍率為“×10”擋，則開關S1閉合時，倍率為________(填“×1”或“×100”)擋。

答案(1)見解析圖(2)10(3)1482×1

解析(1)補充完整的實物圖如圖所示。

(2)當開關S1閉合，單刀雙擲開關S2接“1”時，流過電流表G的最大電流為1mA，由于電流表的內阻為18

Ω，R0＝2Ω，此時流過R0的電流為9mA，故此時可作為量程為10mA的電流表。

E3

(3)歐姆調零時，電流表滿偏，故歐姆表的內阻為R總＝＝1.5×10Ω

Ig

由于電流表的內阻為18Ω，歐姆調零后R1的阻值為1482Ω。開關S1斷開時，歐姆表內部阻值為1500Ω，

E2

即中值電阻為1500Ω，倍率為“×10”擋。則當開關S1閉合時，歐姆表內部的阻值為R總′＝＝1.5×10Ω

Ig′

即中值電阻為150Ω，所以倍率為“×1”擋。

【對點訓練3】如圖為簡易多用電表的電路圖。該多用電表有5個擋位，5個擋位中有：直流電壓1V擋和

5V擋，直流電流3mA擋和6mA擋，歐姆擋。

圖中E是直流電源；R1、R2、R3、R4和R5是定值電阻，R6是可變電阻，最大值為2kΩ；表頭G的滿偏電流

為2mA，內阻為20Ω，虛線方框內為換擋開關。A端和B端分別與兩表筆相連；

(1)圖中的A端與________(填“紅”或“黑”)表筆相連接；

(2)要想使用直流電壓1V擋，選擇開關B應與______相連(填選擇開關對應的數字)；

(3)關于R6的使用，下列說法正確的是________(填正確答案標號)；

A．在使用多用電表之前，調整R6使電表指針指在表盤左端電流“0”位置

B．使用歐姆擋時，先將兩表筆短接，調整R6使電表指針指在表盤右端電阻“0”位置

C．使用電流擋時，調整R6使電表指針盡可能指在表盤右端電流最大位置

(4)根據題給條件可得R1＝________Ω，

R2＝________Ω。

答案(1)紅(2)4(3)B(4)2020

解析(1)根據“紅進黑出”，圖中的A端與紅表筆相連接。

(2)直流電壓1V擋要用表頭與較小的電阻串聯，則選擇開關B應與“4”相連。

(3)R6是歐姆擋的調零電阻，使用歐姆擋時，先將兩表筆短接，調整R6使電表指針指在表盤右端電阻“0”位

置，故B正確，A、C錯誤。

(4)直流電流分別為3mA和6mA擋，由圖可知，接“1”時為6mA擋，接“2”時為3mA擋，設I1＝6mA，I2

＝3mA

由歐姆定律可得(I1－Ig)R1＝Ig(R2＋Rg)

IgRg＝(I2－Ig)(R2＋R1)

解得R1＝20Ω，R2＝20Ω。

【對點訓練4】某實驗小組使用多用電表測量電學中的物理量，并探究歐姆表的原理。

（1）某次測量時，多用電表表盤指針指在如圖甲所示的位置，下列說法錯誤的是。

A.若該讀數是選用歐姆擋“100”倍率得到的，應該更換“10”倍率，歐姆調零后再次進行測量

B.多用電表的欣姆擋是靠內部電源提供電流的．若選用“10”倍率測量電阻，則歐姆表內阻約為20

C.測直流電流時，應讓紅表筆接外電路的正極，黑表筆接外電路的負極

（2）該小組進一步探究歐姆表的原理，設計了如圖乙所示的電路，通過調節開關S，可使歐姆表具有“1”

和“10”的兩種倍率，可用器材如下：

A．干電池（電動勢E1.5V，內阻不計）；

B．電流表G（滿偏電流Ig1mA，內阻Rg90）；

C．定值電阻R0（阻值為5.0）；

．滑動變阻器（最大阻值為）；

DR1150

E．定值電阻R2（阻值為1.0）、R3；

F．開關一個紅、黑表筆各一支，導線若干．

①表筆B是______（填“紅或“黑”）表筆；

②虛線框內是雙量程電流表，已知當S接a時，對應電流表量程是0~0.1A，那么定值電阻R3______；

③當開關S撥向________（填“a”或“b”）時，歐姆表的倍率是“10”，歐姆調零后，歐姆表內阻為

______。

【答案】（1）B（2）①.黑②.9③.b④.150

【解析】【小問1詳解】

A．歐姆表的讀數等于倍率乘指針示數，該圖指針所示位置電阻讀數偏小，說明倍率選大了，應該改用“10”

的倍率，歐姆調零后再次進行測量，故A正確；

B．多用電表作歐姆表使用時，是靠內部電源提供電流，中值刻度對應的電阻就等于這個倍率下歐姆表的內

阻，若選用的是“×10”的倍率測電阻，則歐姆表內阻約為150Ω，故B錯誤；

C．測直流電流時，應該讓電流從紅表筆流進，從黑表筆流出，以保證表盤指針能夠正偏，故必須讓紅表筆

接外電路的正極，黑表筆接外電路負極，故C正確。

本題選錯誤的，故選B。

【小問2詳解】

①[1]電流從紅表筆流進，黑表筆流出，由圖可知，表筆B是黑表筆；

②[2]當S接a時，對應電流表量程是0~0.1A，則有

IgR3RgIIgR2

解得

R39Ω

③[3][4]當S接a時，對應電流表量程是0-0.1A，則歐姆表內阻為

E

R內15Ω

aI

當S接b時，設滿偏電流為I'，根據并聯電路分流特點有

RI'I

gg

R2R3Ig

解得

I'0.01A

可知，當S接b時，歐姆表的倍率是“×10”。

則歐姆表內阻為

E

R'150Ω

I'

【題型三】電阻的測量及檢測二極管

【典型例題5】某科學探究小組在參加廢水處理廠的社會實踐活動后，準備測定廢水的電阻率。該小組用透

明塑料板自制了一個長方體容器，在容器左、右內側面緊貼金屬銅薄板(板的厚度和電阻的影響可忽略不計)，

銅薄板上端分別帶有接線柱M、N，在容器外側垂直底面粘一透明刻度尺，其0刻度與容器內底面對齊，如

圖所示。容器內底面長、寬分別為a、b。

(1)廢水注滿容器后，將多用電表選擇開關撥到歐姆擋“×100”擋位，正確使用多用電表，測得廢水的電阻

如圖所示，則廢水的電阻約為________Ω。

(2)為更精確地測量所取廢水的電阻率，該小組采用如下實驗器材設計實驗。

A．直流電源E(電動勢E約4.5V，內阻r0約0.1Ω)；

B．電流表A1(量程0～3mA，內阻r1＝100Ω)；

C．電流表A2(量程0～5mA，內阻r2約40Ω)；

D．電阻箱R1(0～999.9Ω)

E．滑動變阻器R2(阻值范圍0～50Ω，允許通過的最大電流2.0A)

F．開關S一個，導線若干。

請從下圖中選出最合理的實驗電路圖______。

(3)根據合理的實驗電路圖正確連接實驗電路后，調節電阻箱阻值使R1＝900Ω，該實驗小組完成以下操作步

驟：

①倒出適量廢水，測出并記錄廢水深度，然后閉合開關S，調節滑動變阻器R2，分別記錄電流表A1的讀數

和電流表A2的讀數；

②斷開開關S，再倒出適量廢水，測出并記錄廢水深度，然后閉合開關S，調節滑動變阻器R2，使電流表

A1的讀數與步驟①中電流表A1的讀數相同，記錄電流表A2的讀數；

③重復第②步操作多次，記錄每次測量中的廢水深度h和電流表A2的讀數I，并描點作出I－h圖像如圖所

示。

④圖中直線的縱截距為I0，斜率為k，則該容器內廢水電阻率的表達式為ρ＝________。

(用題中所給物理量的符號I0、k、a、b、r1、R1表示)

I0（r1＋R1）b

答案(1)1600或1.6×103(2)C(3)

ka

解析(1)由圖可知歐姆表讀數為Rx＝16.0×100Ω＝1600Ω。

(2)因為待測電阻的阻值遠大于滑動變阻器的阻值，滑動變阻器采用限流式接法起不到調節作用，故應選用

4.5

分壓電路；回路中的最大電流為A＝2.8mA，故電流表應選C，因為沒有電壓表，所以用內阻已知的

1600

B與電阻箱改裝電壓表，電壓表內阻已知，故采用外接法，故最合理的實驗電路圖為C。

I1（r1＋R1）

(3)根據圖示電路圖，由歐姆定律可知，廢水的電阻R＝

I－I1

a

廢水電阻R＝ρ

bh

I1（r1＋R1）b

整理得I＝h＋I1

ρa

由圖示I－h圖像可知，縱軸截距I0＝I1

I1（r1＋R1）b

圖像的斜率k＝

ρa

I0b（r1＋R1）

解得，廢水的電阻率ρ＝。

ak

【典型例題6】在“練習使用多用電表”的實驗中：

(1)在測量小燈泡的電阻時，紅表筆接觸點的電勢比黑表筆接觸點的電勢________。(填“高”或“低”)

(2)某同學把選擇開關打到“×1”擋，轉動歐姆調零旋鈕，發現無法調零，則他應________。

A．用力轉動歐姆調零旋鈕

B．先用螺絲刀轉動指針定位螺絲機械調零

C．更換多用電表的電池

D．作報廢處理，換新的多用電表

(3)在用多用電表進行測量時，指針的位置如圖所示，若多用電表的選擇開關處在以下表格中所指的擋位，

請寫出對應指針讀數。

所選擇的擋位指針讀數

直流電壓10V

電阻“×10”擋

(4)小徐同學要進行二極管正反向電阻測量實驗，他可選用以下器件中的________。(填字母)

解析：(1)歐姆表的紅表筆與其內置電源的負極相連接，黑表筆與歐姆表內置電源正極相連接，在測量小燈

泡的電阻時，紅表筆接觸點的電勢比黑表筆接觸點的電勢低。

(2)把選擇開關打到“×1”擋，轉動歐姆調零旋鈕，無法調零，可能是多用電表沒有進行機械調零造成的，

他可以先用螺絲刀轉動指針定位螺絲進行機械調零，然后再進行歐姆調零，故選B。

(3)多用電表選擇直流電壓10V擋，由圖示可知，其分度值為0.2V，示數為3.6V；選擇開關置于電阻“×10”

擋，由圖示表盤可知，其示數為26×10Ω＝260Ω。

(4)由圖示可知，A是電容器，C是電阻，B、D是二極管，因此可以選擇B、D進行實驗。

答案：(1)低(2)B(3)3.6V260Ω(4)BD

【對點訓練5】在“測量金屬絲的電阻率”實驗中，某同學用電流表和電壓表測量一金屬絲的電阻。

(1)該同學先用歐姆表“×1”擋粗測該金屬絲的電阻，示數如圖1所示，對應的讀數是________Ω。

(2)除電源(電動勢3.0V，內阻不計)、電壓表(量程0～3V，內阻約3kΩ)、開關、導線若干外，還提供如下

實驗器材：

A．電流表(量程0～0.6A，內阻約0.1Ω)

B．電流表(量程0～3.0A，內阻約0.02Ω)

C．滑動變阻器(最大阻值10Ω，額定電流2A)

D．滑動變阻器(最大阻值1kΩ，額定電流0.5A)

為了調節方便、測量準確，實驗中電流表應選用______，滑動變阻器應選用________(選填實驗器材前對應

的字母)。

(3)該同學測量金屬絲兩端的電壓U和通過金屬絲的電流I，得到多組數據，并在坐標圖上標出，如圖2所

示。請作出該金屬絲的U-I圖線。根據圖線得出該金屬絲電阻R＝________Ω(結果保留小數點后兩位)。

(4)用電流傳感器測量通過定值電阻的電流，電流隨時間變化的圖線如圖3所示。將定值電阻替換為小燈泡，

電流隨時間變化的圖線如圖4所示，請分析說明小燈泡的電流為什么隨時間呈現這樣的變化。

解析：(1)將選擇開關調節到“×1”擋，由圖1可知，金屬絲的電阻Rx＝6×1Ω＝6Ω。

E3

(2)由題知，電源電動勢為3V，則回路中的最大電流約為Imax＝＝A＝0.5A，故電流表選A；為了調節

Rx6

方便、測量準確，滑動變阻器要選最大阻值小的，故選C。

(3)將描出的點用直線連接，即可得U-I圖線，如圖所示：

ΔU2.6V－1.75V

取點(0.3A,1.75V)和點(0.45A,2.6V)，則R＝＝≈5.67Ω。

ΔI0.45A－0.3A

(4)剛閉合開關時，燈絲溫度較低，電阻較小，電流較大；隨著燈絲溫度升高，電阻逐漸增大，電流逐漸減

小；當燈絲發熱與散熱平衡時，溫度不變，電阻不變，電流保持不變。

答案：(1)6(2)AC(3)見解析圖5.67(4)見解析

【對點訓練6】某同學用多用電表測量二極管的反向電阻。完成下列測量步驟：

(1)檢查多用電表的機械零點。

(2)將紅、黑表筆分別插入正、負表筆插孔，將選擇開關撥至電阻測量擋適當的量程處。

(3)將紅、黑表筆________，進行歐姆調零。

(4)測反向電阻時，將______表筆接二極管正極，將______表筆接二極管負極，讀出電表示數。

(5)為了得到準確的測量結果，應讓電表指針盡量指向表盤________(填“左側”“右側”或“中央”)；否則，

在可能的條件下，應重新選擇量程，并重復(3)、(4)。

(6)測量完成后，將選擇開關撥向__________位置。

[創新點分析]

(1)二極管具有單向導電性，正向導通時紅表筆應接二極管的負極。

(2)應用多用電表歐姆擋測量二極管的電阻時，表針應指在表盤中央附近。

解析：(3)將紅、黑表筆短接，進行歐姆調零。(4)測反向電阻時，將紅表筆接二極管正極，將黑表筆接二極

管負極，讀出電表示數。(5)為了得到準確的測量結果，應讓電表指針盡量指向表盤中央。(6)測量完成后，

將選擇開關拔向“OFF”或交流電壓最高擋位置。

答案：(3)短接(4)紅黑(5)中央(6)“OFF”或交流電壓最高擋

05強化訓練

01

【基礎強化】

1．物理興趣小組利用以下器材測量待測電阻Rx的阻值。

待測電阻Rx；

多用電表；

電源E，電動勢約為6.0V，內阻可忽略不計；

電流表A1，量程為0~50mA，內阻r150；

電流表A2，量程為0~150mA，內阻r2約為10；

定值電阻R1450；

定值電阻R270；

滑動變阻器R0，最大阻值為20；

開關S，導線若干。

（1）小明用多用表的“1”歐姆檔粗測待測電阻Rx的阻值，指針所在位置如圖a所示，其示數為

__________．

（2）為了準確測量，小華用上述器材設計了圖b所示的實驗電路，其中甲表應為__________，乙表應為

__________，定值電阻應為__________．（均填器材符號）

（3）小華按正確的電路進行實驗，甲、乙兩表的示數分別為I甲、I乙，則Rx__________（用所給的符號

表示）

R2r1I甲

【答案】①.60②.A1③.A2④.R2⑤.

I乙I甲

【解析】（1）[1]多用表的“1”歐姆檔粗測待測電阻Rx的阻值，指針指向“60”刻度，則電阻為60

（2）[2][3]根據電路結構可知甲表與電阻R串聯，改裝成電壓表，所以甲表為A1，乙表串聯在電路中測

量電流，應為A2；

[4]電流表A1的滿偏電壓為

UIr=25V

111.

設電壓表量程擴大n倍，根據電壓表的改裝原理可知

nI1r1I1r1

R(n1)r1

I1

根據電源電動勢約為6V可知選擇R2即可。

（3）[5]根據歐姆定律可知

(I乙I甲)RxR2r1I甲

解得

R2r1I甲

Rx

I乙I甲

2.某實驗小組使用多用電表和螺旋測微器測量一長度為80.00cm電阻絲的電阻率，該電阻絲的電阻值約為

100～200Ω，材料未知。實驗過程如下：

(1)用螺旋測微器測量該電阻絲的直徑，示數如圖(a)所示。該電阻絲的直徑為________mm。

(2)對多用電表進行機械調零。

(3)將多用電表的選擇開關旋至________倍率的電阻擋(填“×1”“×10”“×100”或“×1k”)。

(4)將黑、紅表筆短接，調節歐姆調零旋鈕，使指針指在電阻擋零刻度線。

(5)將黑、紅表筆并接在待測電阻絲兩端，多用電表的示數如圖(b)所示。該電阻絲的電阻值為________Ω。

(6)測量完成之后，將表筆從插孔拔出，并將選擇開關旋到“OFF”位置。

(7)實驗測得的該電阻絲電阻率為________Ω·m(結果保留3位有效數字)。

解析：(1)該電阻絲的直徑為d＝1mm＋41.4×0.01mm＝1.414mm。

(3)使用多用電表歐姆擋測電阻時，為了減小誤差，應盡可能使指針偏轉至刻度盤中央附近，由于該電阻絲

的阻值在100～200Ω，而表盤中央刻度在15～20左右，所以應選擇×10倍率的電阻擋。

(5)15～20之間的分度值為1，要估讀1位，所以該電阻絲的電阻值為R＝16.0×10Ω＝160.0Ω。

2

l4lπdR－

(7)根據電阻定律有R＝ρ＝ρ，解得該電阻絲的電阻率為ρ＝≈3.14×104Ω·m。

Sπd24l

答案：(1)1.414(3)×10(5)160.0

(7)3.14×10－4

3.錢華同學的爸爸是電氣工程師，錢華經常看到爸爸用多用電表進行一些測量．錢華在高中物理課堂上學習

了多用電表的用法之后，爸爸給他出了一道題目，讓他通過測量找到發光二極管的負極．

(1)錢華同學做了如下兩步具體的操作：第一，將多用電表選擇開關旋轉到電阻擋的“×1”擋，經過________

之后，他把紅表筆接在二極管的短管腳上，把黑表筆接在二極管的長管腳上，發現二極管發出了耀眼的白

光；然后他將兩表筆的位置互換以后，發現二極管不發光．這說明二極管的負極是______(選填“長管腳”

或“短管腳”)所連接的一極．

(2)錢華同學的好奇心一下子就被激發起來了，他琢磨了一下，然后又依次用多用電表電阻擋的“×1”擋、

“×10”擋、“×100”擋、“×1k”擋分別進行了二極管導通狀態的準確的測量(多用電表內部電源電動勢

不變)，他發現二極管發光的亮度越來越________(選填“大”或“小”)，請幫助他分析一下具體的原因：

_________________________________

________________________________________________________________________.

答案(1)歐姆調零短管腳(2)小原因見解析

解析(1)在測量電阻時，選擇擋位后首先要進行歐姆調零；二極管發光時處于正向導通狀態，因為黑表筆

所接的長管腳為二極管的正極，故短管腳為負極．

(2)從“×1”擋、“×10”擋、“×100”擋到“×1k”擋，多用電表的內阻越來越大，根據閉合電路歐姆

E

定律I＝可知，通過二極管的電流越來越小，根據P＝I2R可知二極管的亮度越來越小．

R＋RΩ

4.在如圖甲所示的電路中，四節干電池串聯，小燈泡A、B的規格均為“3.8V0.3A”．合上開關S后，

無論怎樣移動滑片，A、B燈都不亮．

(1)用多用電表的直流電壓擋檢查故障：

①選擇開關置于下列量程的________擋較為合適；(用字母序號表示)

A．2.5VB．10VC．50VD．250V

②測得c、d間電壓約為5.8V，e、f間電壓為0，則故障是________．

A．A燈絲斷開B．B燈絲斷開

C．d、e間連線斷開D．B燈短路

(2)接著用歐姆表的“×1”擋測電阻，歐姆表經過“歐姆調零”，

①測試前，一定要將電路中的開關S________；

②測c、d間和e、f間電阻時，某次測量結果如圖乙所示，讀數為________Ω，此時測量的是________間電

阻，根據小燈泡的規格計算出的電阻為________Ω，它不等于測量值，原因是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________.

答案(1)①B②A(2)①斷開②6e、f

12．7溫度高時燈絲電阻率大，計算出的電阻是燈絲溫度高時的電阻(或測量出的電阻是常溫下燈絲的電阻)

解析(1)①因為電源的電動勢大約為6V，要使電壓擋選擇的量程安全以及準確，則選擇開關應選擇10V

的量程，故B正確；②測得c、d間電壓約為5.8V，接近電源電動勢，e、f間電壓為0，可知燈泡A斷路，

故A正確．

(2)①用歐姆表測量電阻時，開關應斷開，使得待測電阻與電源不相連．②歐姆表的讀數為6×1Ω＝6Ω，因

U3.8

為c、d間斷路，知測量的是e、f間的電阻．根據R＝得，小燈泡正常發光時的電阻為R＝Ω≈12.7Ω.

I0.3

它不等于測量值，原因是溫度高時燈絲電阻率大，計算出的電阻是燈絲溫度高時的電阻(或測量出的電阻是

常溫下燈絲的電阻)．

5.某同學欲將內阻為98.5Ω、量程為100μA的電流表改裝成歐姆表并進行刻度和校準，要求改裝后歐姆表

的15kΩ刻度正好對應電流表表盤的50μA刻度．可選用的器材還有：定值電阻R0(阻值14kΩ)，滑動變阻

器R1(最大阻值1500Ω)，滑動變阻器R2(最大阻值500Ω)，電阻箱(0～99999.9Ω)，干電池(E＝1.5V，r＝

1.5Ω)，紅、黑表筆和導線若干．

(1)歐姆表設計

將圖(a)中的實物連線組成歐姆表．歐姆表改裝好后，滑動變阻器R接入電路的電阻應為________Ω；滑動

變阻器選________(填“R1”或“R2”)．

(2)刻度歐姆表表盤

通過計算，對整個表盤進行電阻刻度，如圖(b)所示．表盤上a、b處的電流刻度分別為25和75，則a、b

處的電阻刻度分別為________、________.

(3)校準

紅、黑表筆短接，調節滑動變阻器，使歐姆表指針指向________kΩ處；將紅、黑表筆與電阻箱連接，記錄

多組電阻箱接入電路的電阻值及歐姆表上對應的測量值，完成校準數據測量．若校準某刻度時，電阻箱旋

鈕位置如圖(c)所示，則電阻箱接入的阻值為________Ω.

答案(1)如圖所示900R1

(2)455(3)035000.0

Ig

解析(1)由題知當兩表筆間接入15kΩ的電阻時，電流表示數為50μA，由閉合電路歐姆定律有＝

2

E

，代入數據解得R＝900Ω，所以滑動變阻器選擇R1.

Rg＋r＋Rx＋R0＋R

IgE

(2)歐姆表的內阻Rg′＝Rg＋r＋R0＋R＝15kΩ，當電流為25μA時，有＝，可得Rx′＝45kΩ；

4Rg′＋Rx′

3IgE

當電流為75μA時，有＝，可得Rx″＝5kΩ.

4Rg′＋Rx″

(3)紅、黑表筆短接，調節滑動變阻器，使歐姆表指針指向0kΩ處．題圖中電阻箱讀數為35000.0Ω.

6.某實驗小組做“測量一均勻新材料制成的圓柱體的電阻率”實驗。

先用螺旋測微器測其直徑，如圖甲所示，其直徑為__________mm；再用游標卡尺測其長度，如圖乙所示，

其長度為________cm；最后用多用表粗測其電阻，如圖丙所示，其電阻為__________Ω。

答案1.845(1.843～1.847均可)4.2256

解析螺旋測微器測其直徑為1.5mm＋34.5×0.01mm＝1.845mm；游標卡尺測長度為42mm＋5×0.05mm

＝42.25mm＝4.225cm；多用電表測其電阻R＝6×1Ω＝6Ω。

【素養提升】

7.某學習小組在練習使用多用電表的同時，對多用電表進行了探究(以下問題中均使用同一多用電表)。

(1)該學習小組先使用多用電表測量電壓，若選擇開關處在“10V”擋位，指針的位置如圖1所示，則測量結

果為________V。

(2)然后學習小組對多用電表進行了探究，將多用電表選擇開關旋至某倍率歐姆擋，測未知電阻值的電路如

圖2所示，通過查找資料，了解到表頭G的滿偏電流為10mA，并通過測量作出了電路中電流I與待測電

阻阻值Rx關系圖像如圖3所示，由此可確定電池的電動勢E＝________V，該圖像的函數關系式為