Question

為了支援國(guó)家三峽工程，原來(lái)住在三峽庫(kù)區(qū)的王某舉家遷至常德．一天家中突然停電，電工小張聽說(shuō)后立即前往維修，經(jīng)檢查，小張判斷是戶外輸電線路中某處短路造成了配電室空氣開關(guān)跳閘，如圖所示．因王某新家距配電室較遠(yuǎn)，為了盡快排除故障，小張關(guān)掉王家的閘刀開關(guān)后用一件自己設(shè)計(jì)的工具很快就在王家確定了短路點(diǎn)與王家的距離為s，前往一看果然如此，故障及時(shí)得到了排除．已知輸電線單位長(zhǎng)度的電阻為R₀．如果你是小張，請(qǐng)你利用所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)能快速確定短路點(diǎn)的電路．

（1）將電路圖畫在下面的方框中
（2）請(qǐng)你寫出需要測(cè)出的物理量

U、I

（用符號(hào)表示）；
（3）則s=

U

2IR0

（用符號(hào)表示）．

Answer 1

分析：只要測(cè)出導(dǎo)線電阻的大小就可測(cè)出導(dǎo)線的長(zhǎng)度，導(dǎo)線的長(zhǎng)度是兩地的距離的2倍，要求電阻的大小就必須測(cè)出導(dǎo)線兩端的電壓和通過(guò)的電流，電壓表并聯(lián)在導(dǎo)線兩端，電流表串聯(lián)在電路中即可測(cè)出導(dǎo)線兩端的電壓和通過(guò)的電流，讀出電流表和電壓表的示數(shù)根據(jù)歐姆定律可求此時(shí)導(dǎo)線的電阻，進(jìn)一步求出故障發(fā)生地距甲地的距離．

解答：解：（1）如圖電壓表并聯(lián)在導(dǎo)線兩端，電流表串聯(lián)在電路中，保護(hù)電路的滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中，如下圖所示：

（2）需要測(cè)量的物理量：電流表的示數(shù)I，電壓表的示數(shù)U；
（3）根據(jù)歐姆定律可得，導(dǎo)線的電阻：
R=

U

I

，
導(dǎo)線的長(zhǎng)度：
s′=

R

R0

=

U

IR0

，
導(dǎo)線的長(zhǎng)度是兩地距離的2倍，所以兩地的距離是導(dǎo)線長(zhǎng)度的一半，
則兩端距離s=

s′

2

=

U

2IR0

．
故答案為：
（1）如上圖所示；
（2）U、I；
（3）

U

2IR0

．

點(diǎn)評(píng)：本題考查電路圖的設(shè)計(jì)和距離的計(jì)算，難點(diǎn)是根據(jù)題意設(shè)計(jì)電路圖，容易出錯(cuò)的是兩地的距離，要知道導(dǎo)線的長(zhǎng)度是兩地距離的2倍．