Question

為了支援國家三峽工程，原來住在三峽庫區的王某舉家遷至常德．一天家中突然停電，電工小張聽說后立即前往維修，經檢查，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跳閘，如圖所示．因王某新家距配電室較遠，為了盡快排除故障，小張關掉王家的閘刀開關后用一件自己設計的工具很快就在王家確定了短路點與王家的距離為s，前往一看果然如此，故障及時得到了排除．已知輸電線單位長度的電阻為R₀．如果你是小張，請你利用所學知識設計一個能快速確定短路點的電路．

（1）將電路圖畫在下面的方框中
（2）請你寫出需要測出的物理量______（用符號表示）；
（3）則s=______（用符號表示）．

Answer 1

解：（1）如圖電壓表并聯在導線兩端，電流表串聯在電路中，保護電路的滑動變阻器串聯在電路中，如下圖所示：

（2）需要測量的物理量：電流表的示數I，電壓表的示數U；
（3）根據歐姆定律可得，導線的電阻：
R=，
導線的長度：
s′==，
導線的長度是兩地距離的2倍，所以兩地的距離是導線長度的一半，
則兩端距離s==．
故答案為：
（1）如上圖所示；
（2）U、I；
（3）．
分析：只要測出導線電阻的大小就可測出導線的長度，導線的長度是兩地的距離的2倍，要求電阻的大小就必須測出導線兩端的電壓和通過的電流，電壓表并聯在導線兩端，電流表串聯在電路中即可測出導線兩端的電壓和通過的電流，讀出電流表和電壓表的示數根據歐姆定律可求此時導線的電阻，進一步求出故障發生地距甲地的距離．
點評：本題考查電路圖的設計和距離的計算，難點是根據題意設計電路圖，容易出錯的是兩地的距離，要知道導線的長度是兩地距離的2倍．