Question

20．如圖所示為一電焊工人戴著面罩正在進(jìn)行作業(yè)，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)導(dǎo)線中會產(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)算說明應(yīng)選擇哪種導(dǎo)線作為電焊機(jī)的輸出導(dǎo)線？

導(dǎo)　　　 線　　　 規(guī)　　　 格
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)電流放出的熱量全部被焊條吸收并使焊條升溫，電焊機(jī)工作5s，可使一根質(zhì)量為20g的焊條全部熔化嗎？
（3）電焊機(jī)工作時(shí)會對周圍的居民或行人的生活造成一定的影響，請指出其中的兩點(diǎn)．

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，這些熱量被焊條吸收，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；
（3）從電焊機(jī)工作時(shí)發(fā)出強(qiáng)光、電磁波、電路中有強(qiáng)電流等方面進(jìn)行分析．

解答 解：（1）電焊機(jī)工作時(shí)電流：I=$\frac{P}{U}$=$\frac{2000W}{40V}$=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5s產(chǎn)生的熱量為：
Q=W=Pt=2000W×5s=1×10⁴J，
由于Q=cm△t，
則可使焊條升高的溫度為：
△t=$\frac{Q}{cm}$=$\frac{1×1{0}^{4}J}{0.4×1{0}^{3}J/（kg•℃）×20×1{0}^{-3}kg}$=1250℃，
由于氣溫（初溫）一般高于0℃，所以焊條的末溫高于1250℃，該溫度高于焊條的熔點(diǎn)；
故可使焊條全部熔化；
（3）電焊機(jī)工作時(shí)會對周圍的居民或行人的生活的影響：
①電焊機(jī)工作時(shí)有強(qiáng)光，會造成光污染；
②電焊機(jī)工作時(shí)會產(chǎn)生電磁波，被電視機(jī)等用電器接收，影響家用電器的正常工作．
答：（1）應(yīng)選橫截面積為10mm²的導(dǎo)線．
（2）電焊機(jī)工作5s，能使一根質(zhì)量為20g的焊條全部熔化．
（3）電焊機(jī)工作時(shí)會對周圍的居民或行人的生活的影響：
①電焊機(jī)工作時(shí)有強(qiáng)光，會造成光污染；
②電焊機(jī)工作時(shí)會產(chǎn)生電磁波，被電視機(jī)等用電器接收，影響家用電器的正常工作．

點(diǎn)評 本題考查了學(xué)生對吸熱公式、電功率公式的掌握和運(yùn)用，涉及到保險(xiǎn)絲的選擇、電焊機(jī)工作時(shí)對環(huán)境的影響，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！