Question

在工業(yè)生產(chǎn)中工人經(jīng)常會進行電焊操作，電焊是利用電流的熱效應產(chǎn)生高溫，將焊條熔化，從而使兩金屬部件焊接在一起．電焊機工作時有很大電流，但不會連續(xù)工作，所以導線中會產(chǎn)生迅速變化、時斷時續(xù)的電流．
（1）電焊機輸出電壓40V、輸出功率2000W，某種橡皮絕緣銅芯導線在常溫下安全載流量（長時間通電時的最大安全電流）如下表，從安全角度考慮，計算說明應選擇哪個編號的導線作為電焊機的輸出導線．

導線編號	A	B	C	D
導線橫截面積S/mm2	2.5	4	6	10
安全載流量I/A	28	37	47	68

（2）焊條熔點為1100℃，比熱容為0.4×10³J/（kg?℃）．假設電流做功產(chǎn)生的熱量80%被焊條吸收并使焊條升溫，電焊機正常工作5s，可使一根質(zhì)量為20g、溫度為20℃的焊條熔化嗎，請計算說明．

Answer 1

分析：（1）知道電焊機的輸出電壓和輸出功率，利用P=UI求電焊機的工作電流；
（2）電流通過電焊機做功，消耗電能全轉化為內(nèi)能，利用Q=W=Pt求電流做功4s放出的熱量，這些熱量80%被焊條吸收，求出焊條吸收的熱量；又知道焊條的質(zhì)量、比熱容和焊條的初溫，利用吸熱公式求焊條的末溫，判斷是否熔化．

解答：解：（1）電焊機工作時電流：
I=

P

U

=

2000W

40V

=50A，
由表可知，應選橫截面積為10mm²的導線；
（2）電焊機工作4s產(chǎn)生的熱量為：
Q_放=W=Pt=2000W×5s=10000J，
由題知，Q_吸=Q_放×80%=10000J×80%=8000J，
∵Q_吸=cm△t，
可使焊條升高的溫度為：
△t=

Q吸

cm

=

8000J

0.4×103J/(kg?℃)×20×10-3kg

=1000℃，
∵t₀=20℃，所以焊條的末溫t=t₀+△t=1000℃+20℃=1020℃＜1100℃，
∴焊條不會全部熔化．
答：（1）應選橫截面積為10mm²的導線；
（2）電焊機工作4s，不能使一根質(zhì)量為20g的焊條全部熔化．

點評：本題為電學和熱學的綜合計算題，考查了學生對吸熱公式、電功率公式的掌握和運用，涉及到保險絲的選擇，反應物理與生活的密切聯(lián)系，體現(xiàn)了“學是為了用”的教學思想，有意義！