题目内容

在工业生产中工人经常会进行电焊操作，电焊是利用电流的热效应产生高温，将焊条熔化，从而使两金属部件焊接在一起．电焊机工作时有很大电流，但不会连续工作，所以导线中会产生迅速变化、时断时续的电流．
（1）电焊机输出电压40V、输出功率2000W，某种橡皮绝缘铜芯导线在常温下安全载流量（长时间通电时的最大安全电流）如下表，从安全角度考虑，计算说明应选择哪个编号的导线作为电焊机的输出导线．
导线编号 A B C D
导线横截面积S/mm² 2.5 4 6 10
安全载流量I/A 28 37 47 68
（2）焊条熔点为1100℃，比热容为0.4×10³J/（kg?℃）．假设电流做功产生的热量80%被焊条吸收并使焊条升温，电焊机正常工作5s，可使一根质量为20g、温度为20℃的焊条熔化吗，请计算说明．

解：（1）电焊机工作时电流：
$\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ =50A，
由表可知，应选横截面积为10mm²的导线；
（2）电焊机工作4s产生的热量为：
Q_放=W=Pt=2000W×5s=10000J，
由题知，Q_吸=Q_放×80%=10000J×80%=8000J，
∵Q_吸=cm△t，
可使焊条升高的温度为：
△t= $\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ =1000℃，
∵t₀=20℃，所以焊条的末温t=t₀+△t=1000℃+20℃=1020℃＜1100℃，
∴焊条不会全部熔化．
答：（1）应选横截面积为10mm²的导线；
（2）电焊机工作4s，不能使一根质量为20g的焊条全部熔化．
分析：（1）知道电焊机的输出电压和输出功率，利用P=UI求电焊机的工作电流；
（2）电流通过电焊机做功，消耗电能全转化为内能，利用Q=W=Pt求电流做功4s放出的热量，这些热量80%被焊条吸收，求出焊条吸收的热量；又知道焊条的质量、比热容和焊条的初温，利用吸热公式求焊条的末温，判断是否熔化．
点评：本题为电学和热学的综合计算题，考查了学生对吸热公式、电功率公式的掌握和运用，涉及到保险丝的选择，反应物理与生活的密切联系，体现了“学是为了用”的教学思想，有意义！