Question

【題目】2016年我市發生了百年一遇的洪澇災害，在洪澇災害中輸電線路容易出現故障，科技小組的同學通過實驗探究來體驗判斷故障類型和位置的方法．他們用AB、CD兩根長為L的長直電阻絲模擬輸電線，在電阻絲的左右兩側可以安裝檢測電路，電阻絲單位長度的阻值為r．如圖1所示，在左側安裝檢測電路，其中R0為保護電阻，右側用導線連接．線路無故障時，電壓表V1示數為U，電流表示數為I．
（1）若檢測電路中電流表示數為0，電壓表V1示數為U，表明輸電線故障為 ．
（2）若檢測電路中電流表示數大于I，電壓表V1示數為U，表明輸電線可能出現短路或形成間隙電阻．如圖2所示，小組在AB、CD之間某處連接一根導線模擬輸電線短路，或在另一處連接未知電阻Rx模擬輸電線之間形成間隙電阻，在右側連接電壓表V2 ． 若輸電線短路，則電壓表V2示數為；若輸電線之間形成間隙電阻，則電壓表V2示數 ．
（3）在圖2中，若輸電線的故障是短路，電流表的示數為I1 ， 電壓表V1的示數為U，則故障處與A端的距離為（用r、I1、U、R0表示）．

Answer 1

【答案】
（1）斷路口
（2）0V；小于U
（3）
【解析】解：（1）電流表示數為0，電壓表V1示數為U，說明電壓表并聯部分斷路，即輸電線斷路；（2）若輸電線短路，電壓表V2被短路，示數為0； 若輸電線之間形成間隙電阻，電路為R0、Rx與Rx左側電阻絲串聯，電壓表測Rx兩端的電壓，由串聯電路的分壓特點可知，電壓表V2示數小于電壓表V1的示數U；（3）若輸電線的故障是短路，由I= 可得，電路中的總電阻：R= ，因串聯電路中總電阻等于各分電阻之和，所以，電阻絲的阻值：R線=R﹣R0= ﹣R0= ，因電阻絲單位長度的阻值為r，所以，電阻絲的長度：L線= = = ，則故障處與A端的距離：L= = ．所以答案是：（1）斷路；（2）0V；小于U；（3） ．
【考點精析】關于本題考查的歐姆定律及其應用，需要了解歐姆定律的應用： ① 同一個電阻，阻值不變，與電流和電壓無關 但加在這個電阻兩端的電壓增大時，通過的電流也增大．（R=U/I） ② 當電壓不變時，電阻越大，則通過的電流就越小．（I=U/R） ③ 當電流一定時，電阻越大，則電阻兩端的電壓就越大．（U=IR）才能得出正確答案．