Question

20．如图所示为一电焊工人戴着面罩正在进行作业，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，计算说明应选择哪种导线作为电焊机的输出导线？

导　　　 线　　　 规　　　 格
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•℃）．假设电流放出的热量全部被焊条吸收并使焊条升温，电焊机工作5s，可使一根质量为20g的焊条全部熔化吗？
（3）电焊机工作时会对周围的居民或行人的生活造成一定的影响，请指出其中的两点．

Answer 1

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，这些热量被焊条吸收，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；
（3）从电焊机工作时发出强光、电磁波、电路中有强电流等方面进行分析．

解答 解：（1）电焊机工作时电流：I=$\frac{P}{U}$=$\frac{2000W}{40V}$=50A，
由表可知，应选横截面积为10mm²的导线；
（2）电焊机工作5s产生的热量为：
Q=W=Pt=2000W×5s=1×10⁴J，
由于Q=cm△t，
则可使焊条升高的温度为：
△t=$\frac{Q}{cm}$=$\frac{1×1{0}^{4}J}{0.4×1{0}^{3}J/（kg•℃）×20×1{0}^{-3}kg}$=1250℃，
由于气温（初温）一般高于0℃，所以焊条的末温高于1250℃，该温度高于焊条的熔点；
故可使焊条全部熔化；
（3）电焊机工作时会对周围的居民或行人的生活的影响：
①电焊机工作时有强光，会造成光污染；
②电焊机工作时会产生电磁波，被电视机等用电器接收，影响家用电器的正常工作．
答：（1）应选横截面积为10mm²的导线．
（2）电焊机工作5s，能使一根质量为20g的焊条全部熔化．
（3）电焊机工作时会对周围的居民或行人的生活的影响：
①电焊机工作时有强光，会造成光污染；
②电焊机工作时会产生电磁波，被电视机等用电器接收，影响家用电器的正常工作．

点评 本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、电焊机工作时对环境的影响，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！