题目内容

10.物理知识的应用无处不在,如图所示,甲乙两地相距L千米,两地之间沿直线架设了两条输电线,输电线每千米的电阻是R0欧,现输电导线某处发生了短路,为了尽快确定短路位置,及时修复供电,机智的检修员在甲地利用实验室常用的电学仪器,根据伏安法进行了检测,并根据检测数据确定了短路位置距甲地的距离S.
(1)请你在甲处的虚线框内把检测需要的仪器与两条输电线连接起来,组成检测电路.(所需仪器应元件符号表示)

(2)请根据所学过的电学知识,推导求出短路位置距甲地的距离S=$\frac{U}{2I{R}_{0}}$(用已知量、检测量表示,检测电路导线的电阻忽略不计)
推导过程:(检测量用字母表示,推导过程要有必要的文字说明)

分析 (1)已知输电导线每千米的电阻值,只要求出短路处到甲地导线电阻,即可计算出短路位置距甲地的距离S,由此设计电路;
(2)根据欧姆定律求出导线的总电阻,然后让总电阻除以每千米的电阻即可求出导线的长度,再根据导线的双股的,从而确定出短路的地点离甲地的距离.

解答 解:
(1)由题知,输电线每千米的电阻是R0欧,利用电压表和电流表测出短路位置距甲地的导线电压和电流,即可计算出导线电阻,从而计算出导线长度.检测电路如图所示:
;
(2)若电压表示数为U,电流表示数为I,
由I=$\frac{U}{R}$可得,甲处到短路处输电导线的电阻:R=$\frac{U}{I}$,
由题知,输电线每千米的电阻是R0欧,
所以甲处到短路处输电导线的长度:L=$\frac{R}{{R}_{0}}$=$\frac{\frac{U}{I}}{{R}_{0}}$=$\frac{U}{I{R}_{0}}$,
输电导线有两根导线,所以甲处到短路处的距离:
S=$\frac{L}{2}$=$\frac{\frac{U}{I{R}_{0}}}{2}$=$\frac{U}{2I{R}_{0}}$.
故答案为:(1)见上图;(2)$\frac{U}{2I{R}_{0}}$.

点评 本题考查学生运用欧姆定律解决实际问题的能力.能根据题意求从检修点到短路处的总电阻是关键的一步,再进一步根据总电阻得出导线的总长度,值得注意的是:短路处距甲处的距离则是导线总长度的一半.

练习册系列答案
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8.小明欲测量一只小灯泡的额定功率.器材如下:待测小灯泡(额定电压为2.5V)、电源(电压恒为6V)、电流表(0~0.6A、0~3A)、电压表(0~3V、0~15V)、标有“50Ω 1A”的滑动变阻器A和标有“×Ω 1A”的滑动变阻器B(阻值不变)、开关各一只,导线若干.

(1)如图甲所示是小明用滑动变阻器A接入电路,开始时连接的电路,仔细观察发现该电路存在连接错误,但只需改动一根导线,即可使电路连接正确.请你在应改动的导线上打“X”,并用笔画线代替导线在原图上画出正确的接法.
(2)电路连接正确后,闭合开关发现小灯泡不亮,但电流表无示数,电压表有示数,接下来应进行的操作是A.
A.检查灯泡是否断路                  B.检查灯泡是否短路
C.检查开关是否闭合                  D.移动滑动变阻器滑片
(3)正确操作后,当小灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,小灯泡的额定功率为0.75W.
(4)小明还想换一种方法测定该小灯泡的额定功率,他首先断开开关,保持滑动变阻器A的滑片位置不变,用滑动变阻器B替换小灯泡,试触后电压表的示数未超过3V,再闭合开关,调节滑动变阻器B,使电压表示数为2.5V,接着保持滑动变阻器B的滑片位置不变,把另一只滑动变阻器的滑片移到阻值最大端,此时电压表示数如图丙所示,则小灯泡的额定电功率为0.5W.

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