Question

5．使用多用電表測量電阻時，多用電表內部的電路可以等效為一個直流電源（一般為電池）、一個電阻和一表頭相串聯(lián)，兩個表筆分別位于此串聯(lián)電路的兩端．現需要測量多用電表內電池的電動勢，給定的器材有：待測多用電表，量程為60mA的電流表，電阻箱，導線若干．實驗時，將多用電表調至×1Ω擋，調好零點；電阻箱置于適當數值．完成下列填空：
（1）儀器連線如圖1所示（a和b是多用電表的兩個表筆）．若兩電表均正常工作，則表筆a為黑（填“紅”或“黑”）色；
（2）若適當調節(jié)電阻箱后，圖1中多用電表、電流表與電阻箱的示數分別如圖2（a），（b），（c）所示，則多用電表的讀數為14.0Ω，電流表的讀數為53.0mA，電阻箱的讀數為4.6Ω：
（3）將圖l中多用電表的兩表筆短接，此時流過多用電表的電流為102mA；（保留3位有效數字）
（4）計算得到多用電表內電池的電動勢為1.54V．（保留3位有效數字）

Answer 1

分析 當用多用電表測電阻時，電源在表內，要使電流從圖中電流表正極流進，從負極流出，因此表筆a連接電源的正極，所以表筆a為黑色的．多用電表測電阻時讀數是表盤示數與倍率的乘積；電流表的讀數要注意量程．

解答 解：（1）多用電表在使用時必須使電流從紅表筆（正接線柱）流進，黑表筆（負接線柱）流出，串聯(lián)的電流表也必須使電流從正接線柱流進，負接線柱流出，所以可以判斷電流是從a表筆流出的為黑表筆．
（2）多用電表用×1倍率測量，讀數為：14.0×1=14.0Ω
電流表的量程是60m A，所以不能在表盤上直接讀數，需要改裝為10，20，30，40，50，60的表盤，然后讀數為：53.0 m A
電阻箱的讀數為：0×100+0×10+4×1+6×0.1=4.6Ω
（3）（4）多用電表測量電阻的原理是閉合電路的歐姆定律，多用電表內部的電路等效的直流電源（一般為電池）、電阻、表頭與待測電阻串聯(lián)，當表頭短接時電路電流最大為表頭的滿偏電流I_g=$\frac{E}{{r+R+{r_g}}}$，將R_g取為r+r_g+R為多用電表的內阻，當待測電阻等于R_g時，這時表頭半偏，表針指在歐姆表盤的中值上，所以R_g又稱為中值電阻．當選擇×1倍率測量時中值電阻直接在歐姆表盤上讀數為15Ω．在（2）中多用電表外的電阻為多用電表的讀數14.0Ω，干路電流是53.0 m A，則電源電動勢是E=I（R_內+R_外）=0.053×（15+14）=1.537V．
則滿偏電流I_g=$\frac{E}{R_g}=\frac{1.54}{15}=102$m A．
故答案為：（1）黑； （2）14.0，53.0，4.6；   （3）102；  （4）1.54

點評 本題要明確多用電表的使用以及原理；由閉合電路的毆姆定律可得，電流與待測電阻不成比例，所以導致表盤的刻度不均勻．同時當表頭半偏時，所測電阻等于中值電阻．