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例题精讲 · 第 00305 题 · 自编黑箱两题·「黑表笔接的是内部电源正极」

用欧姆挡探黑箱,考的不是读数大小,而是「电流从哪支表笔流出」以及正反向电阻的差别。二极管正向导通时电阻小、反向接近无穷,据此能定出它的正负极;电阻正反接读数相同,电容指针先偏后回,带电电路不能用欧姆挡测。本文用一组自编示意读数配两道题,练「先记表笔极性、再正反各测一次、最后逐元件排除」的操作顺序。黑箱、读数与元件参数均为自编示意,不代表真实器件或测量。

00305题号全 1000 篇 · 第 第51轮 / 第51册 轮
方向物理·实验六向之一
题型自编仿真题逐题精讲 · 采分点拆解

题目性质:自编仿真题——题目、材料、选项、数据与情境均为按课程标准与联招常见考点独立编写的原创仿真题,非真题原文,未取自任何题库、教辅或试卷;解析与采分点为教研整理,非官方评分标准。

例题精讲 · 物理实验

一、考点定位与做题顺序

先记死一条:多用电表置欧姆挡时,黑表笔接内部电源的正极,电流从黑表笔流出、经待测元件、从红表笔流回;这与测电压/电流时「红正黑负」的习惯正好相反。红黑表笔一换,加在元件两端的电压方向就反了——这正是判二极管的钥匙。

三个判据:二极管正反向电阻差别极大(正向几百欧、反向近乎无穷),小的一端对应「黑表笔接的是二极管正极」;定值电阻正反接读数相同;电容指针先偏转(充电)再缓慢回到 ∞;含电源的电路不能用欧姆挡测,须先断电。下面黑箱与读数均为自编示意,不代表真实器件。

二、逐题精讲

题1

题1 由正反接读数判元件与极性

自编示意黑箱:一只不透明盒外露 A、B 两接线柱,盒内只有一个元件。用多用电表 ×100 欧姆挡测得(刻度读数 × 倍率):

红表笔接 A、黑表笔接 B:指针示 3.0;红表笔接 B、黑表笔接 A:指针几乎不动(∞)。
另给同挡对照:该表中值电阻对应刻度 15(即 ×100 挡中值电阻 1.50 kΩ)。

(1) 求两次测量的电阻值;(2) 判定盒内元件是什么,并写出它的正极接 A 还是 B;(3) 说明为什么不能是定值电阻、也不能是电容。

解析

(1) 欧姆挡读数=刻度值 × 倍率。红 A 黑 B 时:R₁ = 3.0 × 100 = 300 Ω;红 B 黑 A 时指针不动,刻度 ∞,即 R₂ ≈ ∞(远大于量程,记作 > 500 kΩ 亦可)。正反向比值 > 500000/300 ≈ 1.7×10³ 倍,差别极大。
(中值电阻 1.50 kΩ 用来核对挡位合理:300 Ω 落在刻度 3.0 处,与中值 15 相比偏左但未到端点,读数可信。)

(2) 元件是二极管(单向导电)。红 A 黑 B 时电阻小=正向导通;欧姆挡电流从黑表笔流出,即从 B 流入元件、从 A 流出。二极管正向导通时电流由其正极(P 区/阳极)流入、负极流出,故 B 接二极管正极、A 接负极。
反接(红 B 黑 A)时电流想从 A 流入,恰是反向,故截止、读数 ∞,与观测一致。

(3) 不是定值电阻:电阻无方向性,正反接读数应相同(例如都约 2.00 kΩ),不会出现 300 Ω 与 ∞ 的巨大差异。不是电容:电容在欧姆挡下的特征是指针先明显偏转(充电电流)然后缓慢退回 ∞,且换接前需先放电;本题第一次测得稳定的 300 Ω、第二次始终不动,既无「先偏后回」的动态过程,也不是两次都无穷,故不符。
另须排除「盒内含电源」:若盒内有电源,欧姆挡读数会被外加电势干扰甚至损坏表头,规范操作是先断电再测;题设「只有一个元件」且读数稳定可重复,按无源元件处理。

答案 (1) R₁=300 Ω,R₂≈∞(正反比 >1.7×10³);(2) 二极管,正极接 B、负极接 A;(3) 定值电阻正反读数应相同,电容应「先偏后回」且需放电,均不符;含电源电路不得用欧姆挡测。

采分点 两次读数换算各 1 分;正反比值 1 分;判为二极管并说明单向导电 1 分;指出黑表笔为电流流出端 1 分;推出 B 为正极 1 分;排除定值电阻 1 分;排除电容并写出动态特征 1 分;说明带电电路先断电 1 分。

易错点 把黑表笔当负极,推出 A 是二极管正极(正好反);把刻度 3.0 直接当 300 Ω 却漏写倍率说明;把 ∞ 写成「0 Ω」;见到电阻小就说「盒内是导线」;忽略电容「先偏后回」的动态特征;用欧姆挡去测带电电路。

题2

题2 更换元件与挡位、误差方向

(1) 若把盒内元件换成一只 2.00 kΩ 定值电阻,仍用 ×100 挡,写出正反接各自应显示的刻度值;(2) 若改用 ×1k 挡重测第(1)问的 2.00 kΩ 电阻,刻度值应是多少?说明为什么要换挡;(3) 若盒内是一只自编示意电容,正反接各测一次会看到什么现象?测第二次前必须做什么?(4) 把题1 的二极管误换成「正反接都约 300 Ω」的元件,最可能是什么?说明判据。

解析

(1) 刻度值=电阻/倍率 = 2000/100 = 20.0。电阻无方向性,正反接都显示 20.0(即 2.00 kΩ)。这一「两次相同」正是与二极管区分的核心判据。

(2) ×1k 挡:刻度 = 2000/1000 = 2.0。换挡理由:欧姆挡刻度非线性且中间段最疏、读数最准,中值电阻随倍率变(×100 挡约 1.50 kΩ、×1k 挡约 15.0 kΩ)。2.00 kΩ 在 ×100 挡刻度 20.0 处偏左、接近密集端;换 ×1k 后刻度 2.0 反而挤到另一端,其实更不准——因此本题的正确判断是:2.00 kΩ 用 ×100 挡(刻度 20.0)比 ×1k 挡更合适;若待测约为 15 kΩ 量级才该换 ×1k。换挡的一般原则是让指针落在中值附近(刻度约 10–20),且每次换挡后必须重新欧姆调零。
(这一问特意设了「看似该换挡」的陷阱:换挡不是为了把数字变小,而是为了把指针挪到中值附近。)

(3) 电容现象:接通瞬间指针明显偏转(充电电流较大,呈现较小电阻),随后逐渐退回 ∞;容量越大,回退越慢。正反接各测一次会看到两次都有「先偏后回」(第二次因残余电荷可能偏转方向/幅度不同)。测第二次前必须先把电容两极短接放电,否则残余电荷与表内电源叠加,读数无意义且可能打表。

(4) 正反接都约 300 Ω 且稳定不回摆:最可能是一只约 300 Ω 的定值电阻(也可能是小阻值线圈/导线束,判据相同)。判据有两条:正反读数相同排除二极管;读数稳定、无「先偏后回」排除电容。若还怀疑是否含电源,可断开后复测,读数不变即确认为无源电阻性元件。

答案 (1) 正反接均为刻度 20.0(2.00 kΩ);(2) ×1k 挡刻度 2.0,但 2.00 kΩ 更适合 ×100 挡;换挡原则是让指针落在中值附近且每换挡必重新欧姆调零;(3) 两次均「先偏后回 ∞」,第二次前须短接放电;(4) 约 300 Ω 定值电阻,判据为正反相同且读数稳定。

采分点 (1) 刻度 20.0 1 分、正反相同 1 分;(2) 刻度 2.0 1 分、指出中值附近原则 1 分、指出本题不该换挡 1 分、重新调零 1 分;(3) 动态现象 1 分、放电 1 分;(4) 判为定值电阻 1 分、两条排除判据 1 分。

易错点 以为「倍率越大越好」而主张换 ×1k;换挡后忘记重新欧姆调零;把电容现象写成「一直指 ∞」;测电容第二次前不放电;把正反都 300 Ω 判成「二极管被击穿」却不给排除电容的依据。

三、规律小结与对照表

元件正反接读数自编示意判据
二极管一小一 ∞300 Ω / ∞小的一次黑表笔接正极
二极管极性黑表笔=电流流出B 为正极红正黑负习惯须反转
定值电阻两次相同刻度 20.0 ↔ 2.00 kΩ无方向性
电容两次均先偏后回充电→∞须先放电
含电源不得用欧姆挡读数失真/损表先断电
倍率读数=刻度×倍率3.0×100=300 Ω漏乘倍率
挡位选择指针落中值附近2.00 kΩ 宜 ×100误以为倍率越大越好
换挡操作每换必调零—漏欧姆调零
中值电阻随倍率变×100 约 1.50 kΩ混用不同挡中值

黑箱题只靠一条就站得住:欧姆挡黑表笔是内部电源正极,电流从它流出。于是「正反一小一无穷」判二极管、且小的一次黑表笔那端就是二极管正极;「两次相同」判电阻,「先偏后回」判电容,带电电路一律先断电。挡位选择看指针是否落在中值附近,换挡必重新调零。300 Ω、2.00 kΩ 与 1.50 kΩ 中值均为自编示意数值,不代表真实器件或测量;解析与采分点为教研整理,非官方评分标准。

四、自测清单

  • □ 先写下「黑表笔=内部电源正极、电流由此流出」;
  • □ 每个元件都正反各测一次,把两次读数并列;
  • □ 一小一 ∞ → 二极管,且小的一次黑表笔端为正极;
  • □ 两次相同 → 电阻;先偏后回 → 电容(测前放电);
  • □ 读数=刻度×倍率,换挡后重新欧姆调零;
  • □ 挡位以指针落在中值附近为准,不盲目用大倍率;
  • □ 确认电路断电,不用欧姆挡测带电黑箱。
编写说明与学科依据

本文为备考教研体例稿:题目系按课程标准与联招常见考点范围编写的仿真练习题,非真题原文;文中案例为示意内容,非真实记录;文末栏目为学科依据说明,非逐条引文。涉及报考、录取、证件、居留、资助等事项,一律以当年官方文件与学校正式通知为准。

学科依据:

  • 人教版高中教材(物理):恒定电流、热学、光学、声学与测量误差、数据处理相关章节
  • 《普通高等学校联合招收华侨港澳台学生考试大纲(物理科)》:相关考点考查范围(仅作命题范围参照,本文题目未与真题逐题比对)
  • 编写说明:题目、选段、选项、数据与解析均为按常见考点独立编写的原创仿真题,未取自任何题库、教辅或试卷;采分点为教研整理,非官方评分标准

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