Question

在工業(yè)生產(chǎn)中工人經(jīng)常會(huì)進(jìn)行電焊操作，電焊是利用電流的熱效應(yīng)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(jī)工作時(shí)有很大電流，但不會(huì)連續(xù)工作，所以導(dǎo)線中會(huì)產(chǎn)生迅速變化、時(shí)斷時(shí)續(xù)的電流．
（1）電焊機(jī)輸出電壓40V、輸出功率2000W，某種橡皮絕緣銅芯導(dǎo)線在常溫下安全載流量（長(zhǎng)時(shí)間通電時(shí)的最大安全電流）如下表，從安全角度考慮，計(jì)算說(shuō)明應(yīng)選擇哪個(gè)編號(hào)的導(dǎo)線作為電焊機(jī)的輸出導(dǎo)線．

導(dǎo)線編號(hào)	A	B	C	D
導(dǎo)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(diǎn)為1100℃，比熱容為0.4×10³J/（kg?℃）．假設(shè)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(jī)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(qǐng)計(jì)算說(shuō)明．

Answer 1

分析：（1）知道電焊機(jī)的輸出電壓和輸出功率，利用P=UI求電焊機(jī)的工作電流；
（2）電流通過(guò)電焊機(jī)做功，消耗電能全轉(zhuǎn)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(jī)工作時(shí)電流：
I=

P

U

=

2000W

40V

=50A，
由表可知，應(yīng)選橫截面積為10mm²的導(dǎo)線；
（2）電焊機(jī)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(huì)全部熔化．
答：（1）應(yīng)選橫截面積為10mm²的導(dǎo)線；
（2）電焊機(jī)工作4s，不能使一根質(zhì)量為20g的焊條全部熔化．

點(diǎn)評(píng)：本題為電學(xué)和熱學(xué)的綜合計(jì)算題，考查了學(xué)生對(duì)吸熱公式、電功率公式的掌握和運(yùn)用，涉及到保險(xiǎn)絲的選擇，反應(yīng)物理與生活的密切聯(lián)系，體現(xiàn)了“學(xué)是為了用”的教學(xué)思想，有意義！