高中物理：用多用表探索黑箱内的电学元件

例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R ₁、R₂及另外两根导线都是好的。为了查出断导线，某学生想先用多用电表的红表笔直接连接在电源的正极a，再将黑表笔分别连接在电阻器R_l的b端和R₂的c端，并观察多用电表指针的示数。在下列选挡中符合操作规程的是

A. 直流10V挡

B. 直流0.5V挡

C. 直流2.5V挡

D. 欧姆挡

解析：外电路中有断路，在断路的两端测出的电压即电源电动势。由于使用的是6 V直流电源，因此需用直流10 V挡。

如用欧姆挡，需把每根导线从电路中拆下（至少断开一端），然后用表笔接触其两端，观察指针是否满偏，不能连在电路上检查。

答案：A

 

例2、如图所示，为一电路板的示意图，a、b、c、d为接线柱，a、d与220V的交流电源连接，ab间、bc间、cd间分别连接一个电阻。现发现电路中没有电流，为检查电路故障，用一交流电压表分别测得b、d两点间以及a、c两点间的电压均为220V。由此可知

A. ab间电路通，cd间电路不通

B. ab间电路不通，bc间电路通

C. ab间电路通，bc间电路不通

D. bc间电路不通，cd间电路通

解析：在测量时，如果某处断路，则外电压等于电动势，所以两点间有示数，且等于电动势，表明此处断路。如果示数为零，表明此处通路。

答案：CD

注意：

（1）判断电路故障常用多用电表的电压挡，因为操作既简便又安全，但要注意量程的选取。

（2）在确认无电压的情况下，才能用多用电表的欧姆挡判断故障，而且要将待测元件与电路断开。

例3、已知黑箱外有A、B、C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。由此可以判定黑箱内的结构。

解析：电阻的特点是不分极性的，即正向和反向电阻大小相等；二极管的特点是具有单向导电性，电流只能由正极流向负极，因此多用电表的欧姆挡测量其正向电阻（黑表笔接正极，红表笔接负极）时，有一个较小的电阻值。而测其反向电阻时，电阻为很大或接近无穷大。

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。

A、B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A、C间的相应阻值小，说明二极管一定直接接在B、C间且C为正极。

答案：如图

用多用表探索黑箱内的电学元件时，要注意：

（1）选用多用电表的电压挡探测黑箱内是否有电源，若有则不能用欧姆挡。

（2）若无电源，再用多用电表的欧姆挡探测各接线柱的电阻。

（3）测量完毕，应将表笔从插孔中拔出，并将选择开关置于'off'挡。

 

例4、在图示电路中，电源电动势为12 V，内电阻不能忽略. 闭合S后，调整R的阻值，使电压表的示数增大

=2 V。在这一过程中

①通过R₁的电流增大，增大量为

／R₁；    

②R₂两端的电压减小，减小量为

③通过R₂的电流减小，减小量小于

／R₂；  

④路端电压增大，增大量为

以上叙述正确的是

A. ①②

B. ①③

C. ②④

D. ③④

解析：由部分电路欧姆定律易知选项①正确。电压表示数增大时，R₂两端的电压与内电压之和必减小，而R₂与电源内阻r均不变，故U₂和U_r均减小，且

。

故

，通过R₂的电流减小量小于△U／R₂。②错误，③正确。由以上分析可推知电路电流变小，则路端电压增大，且有

，即

，④错误。

答案：B

例5、一个电源和一个滑动变阻器接成如图甲所示的电路，滑动变阻器的最大阻值R₀=22

，电源路端电压U随外电阻R的变化规律如图乙所示。

试求：（1）电源的电动势E和内电阻

（2）A、B两端（不接负载）输出电压的范围。

解析：（1）由图知电动势E=12V，外电阻无穷大时的外电压，又知一组

时

，因为

所以

 得

（2）AB间电压最小为0，最大则和

两端电压一样，即

答案：（1）12V  2

（2）0—11V