Question

4．如果人或牲畜站在距離電線(xiàn)落地點(diǎn)8～10m以?xún)?nèi)或雷雨天的大樹(shù)附近就可能發(fā)生觸電事故，這種觸電叫作跨步電壓觸電．人受到較高的跨步電壓作用時(shí)，雙腳會(huì)抽筋而使身體倒地．經(jīng)驗(yàn)證明，人倒地后電流在體內(nèi)持續(xù)作用2s就會(huì)致命．當(dāng)人發(fā)覺(jué)跨步電壓威脅時(shí)，應(yīng)趕快把雙腳并在一起，或盡快用一條腿跳著離開(kāi)危險(xiǎn)區(qū)．
跨步電壓示意圖如圖所示，人受到跨步電壓時(shí)，電流是沿著人的下身，從腳經(jīng)腿、胯部又到腳與大地形成通路．若站在濕地上某人兩腳間的距離為0.5m，一只腳的電阻是300Ω，軀干（不包括腳）內(nèi)部電阻為1000Ω，設(shè)每米濕地的電阻為100Ω．
（1）若通過(guò)人體軀干的電流為0.1A時(shí)，則跨步電壓、通過(guò)人體和濕地的總電流各為多大？
（2）若人兩腳之間的距離增大為1.0m過(guò)程中通過(guò)人體和濕地的總電流不變，則跨步電壓和人體的電功率各為多少？如果通過(guò)軀干的電流達(dá)到0.1A至1.0A時(shí)就能使心臟纖維性顫動(dòng)而對(duì)人體產(chǎn)生傷害甚至導(dǎo)致死亡，那么以上兩種情況對(duì)人體有危險(xiǎn)嗎？

Answer 1

分析 根據(jù)人體的電阻求出跨步電壓，結(jié)合濕地電阻以及通過(guò)濕地的電流求出總電流．
根據(jù)濕地電阻的變化，求出并聯(lián)電阻的大小，從而得出跨步電壓，根據(jù)功率的公式求出通過(guò)人體產(chǎn)生的電功率，結(jié)合電流的大小判斷是否有危險(xiǎn)．

解答 解：（1）人體的電阻R₁=2×300+1000Ω=1600Ω，
通過(guò)人體軀干的電流為0.1A，則跨步電壓U=I₁R₁=0.1×1600V=160V．
濕地電阻R₂=100×0.5Ω=50Ω，
則通過(guò)濕地的電流${I}_{2}=\frac{U}{{R}_{2}}=\frac{160}{50}A=3.2A$，
總電流I=I₁+I₂=0.1+3.2A=3.3A．
（2）人兩腳之間的距離為1.0m，則濕地電阻R₂′=100×1Ω=100Ω，
則總電阻$R=\frac{{R}_{1}{R}_{2}′}{{R}_{1}+{R}_{2}′}=\frac{1600×100}{1600+100}≈94Ω$，
則跨步電壓U′=IR=3.3×94V=310.2V．
通過(guò)人體的總功率${P}_{1}=\frac{U{′}^{2}}{{R}_{1}}=\frac{310．{2}^{2}}{1600}W≈60W$．
通過(guò)軀干的電流$I′=\frac{U′}{{R}_{1}}=\frac{310.2}{1600}≈0.2A$，可知對(duì)人體有危險(xiǎn)．
答：（1）跨步電壓、通過(guò)人體和濕地的總電流各為160V、3.3A．
（2）跨步電壓和通過(guò)人體產(chǎn)生的電功率各為310.2V、60W，有危險(xiǎn)．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了串并聯(lián)電路的特點(diǎn)及歐姆定律的應(yīng)用，關(guān)鍵是能正確分析電路的結(jié)構(gòu)，難度適中．