下圖是高頻焊接的原理示意圖．將待焊接的金屬工件放在導(dǎo)線做成的線圈內(nèi)．線圈中通以高頻的交變電流．已知待焊接的圓形金屬工件半徑r=10cm．焊接時(shí)，線圈通電后產(chǎn)生垂直于工件所在平面的變化磁場．磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率為1000πsinωt（T/s）．焊接處的接觸電阻為工件非焊接部分電阻的99倍．工件非焊接部分每單位長度上的電阻R=10-13π．縫非常狹窄．求焊接過程中焊接處產(chǎn)生的熱功率．（取π2=10，不計(jì)溫度變化對電阻的影響．）

【答案】分析：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律求出金屬工件中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢．工件中產(chǎn)生正弦式電流，求得感應(yīng)電動勢的有效值，由閉合電路歐姆定律求出感應(yīng)電流的有效值，即可求得焊接處產(chǎn)生的熱功率．
解答：解：對金屬工件，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律
  e==S  
又 S=πr2   
代入數(shù)據(jù)得  e=100sinωt（V）  
故知感應(yīng)電動勢的有效值    E=100（V） 
工件非焊接部分的電阻 R=R?2πr 
對金屬工件，根據(jù)歐姆定律I=
焊接處產(chǎn)生的熱功率  P=I2（99R） 
代入數(shù)據(jù)得 P=4.95×104（W） 
答：焊接過程中焊接處產(chǎn)生的熱功率是4.95×104W．
點(diǎn)評：本題是感生電動勢問題，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律和歐姆定律結(jié)合求出感應(yīng)電流的有效值是關(guān)鍵．
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

下圖是高頻焊接的原理示意圖．將待焊接的金屬工件放在導(dǎo)線做成的線圈內(nèi)．線圈中通以高頻的交變電流．已知待焊接的圓形金屬工件半徑r=10cm．焊接時(shí)，線圈通電后產(chǎn)生垂直于工件所在平面的變化磁場．磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率為1000
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πsinωt（T/s）．焊接處的接觸電阻為工件非焊接部分電阻的99倍．工件非焊接部分每單位長度上的電阻R0=10-13π（Ω?m-1）．縫非常狹窄．求焊接過程中焊接處產(chǎn)生的熱功率．（取π2=10，不計(jì)溫度變化對電阻的影響．）

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科目：高中物理 來源：導(dǎo)學(xué)大課堂選修物理－3-2人教版 人教版 題型：021

下圖是高頻焊接原理示意圖．線圈中通以高頻交流電時(shí)，待焊接的金屬工件中就產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流通過焊縫產(chǎn)生大量熱量，將金屬融化，把工件焊接在一起，而工件其他部分發(fā)熱很少．以下說法正確的是

①交流電的頻率越高，焊縫處的溫度升高得越快

②交流電的頻率越低，焊縫處的溫度升高得越快

③工件上只有焊縫處溫度升得很高是因?yàn)楹缚p處的電阻小

④工件上只有焊縫處溫度升得很高是因?yàn)楹缚p處的電阻大

A．

①③

B．

②③

C．

①④

D．

②④

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科目：高中物理 來源：北京市西城區(qū)2007年高三物理抽樣測試 題型：038

下圖是高頻焊接的原理示意圖．將待焊接的金屬工件放在導(dǎo)線做成的線圈內(nèi)，線圈中通以高頻的交變電流．已知待焊接的圓形金屬工件半徑r＝10cm．焊接時(shí)，線圈通電后產(chǎn)生垂直與工件所在平面的變化磁場．磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率為．焊接處的接觸電阻為工件非焊接部分電阻的99倍．工件非焊接部分每單位長度上的電阻．縫非常狹窄．求焊接過程中焊接處產(chǎn)生的熱功率．(取＝10，不計(jì)溫度變化對電阻的影響．)

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科目：高中物理 來源：北京期末題 題型：計(jì)算題

高頻焊接是一種常用的焊接方法，下圖是焊接的原理示意圖。將半徑為r=10cm的待焊接的環(huán)形金屬工件放在線圈中，然后在線圈中通以高頻變化電流，線圈產(chǎn)生垂直于工件所在平面的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖（a）所示，t=0時(shí)刻磁場方向垂直線圈所在平面向外。工件非焊接部分單位長度上的電阻R0=1.0×10-3 Ω×m-1，焊縫處的接觸電阻為工件非焊接部分電阻的9倍，焊接的縫寬非常小，不計(jì)溫度變化對電阻的影響。
（1）求環(huán)形金屬工件中感應(yīng)電流的大小，在圖（b）中畫出感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的i-t圖象（以逆時(shí)針方向電流為正）；
（2）求環(huán)形金屬工件中感應(yīng)電流的有效值；
（3）求t=0.30s內(nèi)電流通過焊接處所產(chǎn)生的焦耳熱。

   

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