Question

有一種“電測井”技術(shù)，用鉆頭在地上鉆孔，通過在鉆孔中進(jìn)行電特性測量，可以反映地下的有關(guān)情況，如圖7所示為一鉆孔，其形狀為圓柱體，半徑為10 cm，設(shè)里面充滿濃度均勻的鹽水，其電阻率ρ＝0.314 Ω·m，現(xiàn)在鉆孔的上表面和底部加上電壓，測得U＝100 V，I＝100 mA。

圖7

(1)求：該鉆孔的深度。

(2)若截取一段含鹽水的圓柱體與電動勢為200 V、內(nèi)阻為100 Ω的電源相連，通電10 min，當(dāng)截取的圓柱體長度為多少時，鹽水產(chǎn)生的熱量最多，最多為多少？

Answer 1

解析：(1)鹽水電阻R＝U/I＝1 000 Ω。

由電阻定律R＝ρh/S，S＝πr²＝3.14×10^－2m²，

解得h＝100 m。

(2)當(dāng)圓柱體電阻等于電源內(nèi)阻時，電源輸出功率最大，鹽水產(chǎn)生熱量最多。電源內(nèi)阻r＝100 Ω，則截取的圓柱體內(nèi)阻也應(yīng)該等于R′＝100 Ω，

圓柱體長度L＝R′S/ρ＝10 m。

圓柱體與電源組成閉合電路，電流I′＝E/(r＋R′)＝1 A

熱量最多為Q＝I′²R′t＝6×10⁴ J。

答案：(1)100 m　(2)10 m　6×10⁴ J