题目
两根材料相同的均匀导线A和B,其长度分别为L和2L,串联在电路中时沿长度方向电势的变化如下图所示,则A和B导线的横截面积之比为 ( ) B-|||-→L/m A.2∶3 B.1∶3 C.1∶2 D.3∶1
两根材料相同的均匀导线A和B,其长度分别为L和2L,串联在电路中时沿长度方向电势的变化如下图所示,则A和B导线的横截面积之比为 ( )
- A.2∶3
- B.1∶3
- C.1∶2
- D.3∶1
题目解答
答案
B. 1∶3
解析
考查要点:本题主要考查串联电路中导线电阻与电势变化的关系,以及电阻公式$R=\rho \frac{L}{S}$的应用。
解题核心思路:
- 串联电路电流相同,导线的电压降$\Delta \phi = IR$,而电阻$R$与长度$L$成正比、与横截面积$S$成反比。
- 通过题目中沿长度方向的电势变化图,确定导线A和B的电压降比例,进而建立电阻比关系。
- 结合电阻公式,推导横截面积之比。
破题关键点:
- 电压降与电阻成正比,即$\frac{\Delta \phi_A}{\Delta \phi_B} = \frac{R_A}{R_B}$。
- 利用电阻公式$R = \rho \frac{L}{S}$,将电阻比转化为面积比。
步骤1:确定电压降比例
根据题意,导线A和B的电压降分别为$\Delta \phi_A = IR_A$和$\Delta \phi_B = IR_B$。因电流$I$相同,故$\frac{\Delta \phi_A}{\Delta \phi_B} = \frac{R_A}{R_B}$。
步骤2:建立电阻关系
由电阻公式$R = \rho \frac{L}{S}$,得:
$\frac{R_A}{R_B} = \frac{\rho \frac{L}{S_A}}{\rho \frac{2L}{S_B}} = \frac{S_B}{2S_A}.$
步骤3:结合题目条件
假设题目中图显示$\Delta \phi_A : \Delta \phi_B = 3 : 2$(需根据实际图判断),代入得:
$\frac{3}{2} = \frac{S_B}{2S_A} \implies S_B = 3S_A.$
步骤4:求面积比
最终横截面积之比为:
$\frac{S_A}{S_B} = \frac{1}{3}.$