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熔丝在电路中起保护作用,电流过大时,能自动切断电路.下表是一段熔丝的数据长度L横截面积S电阻R密度ρ比热容C熔点t5cm2mm20.2Ω11×103kg/m31.3×103J/(kg?℃)327℃(1)请计算当-物理

[db:作者]  2019-12-31 00:00:00  零零社区

题文

熔丝在电路中起保护作用,电流过大时,能自动切断电路.下表是一段熔丝的数据
长度L 横截面积S 电阻R 密度ρ 比热容C 熔点t
5cm 2mm2 0.2Ω 11×103kg/m3 1.3×103J/(kg?℃) 327℃
(1)请计算当电路中电流达20A时,在0.5s内该熔丝温度将升高多少度?(设电阻的变化和散热不计)
(2)铜的熔点为1083℃,试说明为什么不能用铜丝代替熔丝.
题型:问答题  难度:中档

答案

(1)①根据焦耳定律,熔丝产生的热量是:
Q=I2Rt=(20A)2×0.2Ω×0.5s=40J
②根据热量公式Q=cm△t变形得
△t=
Q
cm
=
Q
cρLS
=
40J
1.3×103J/(kg?℃)×11×103kg/m3×0.05m×2×10-6m2 
=28℃
答:当电路中电流达20A时,在0.5s内该熔丝温度将升高28℃.
(2)保险丝的作用是当电路中的电流过大时,能自动切断电路,它是利用了电流的热效应来工作的,故要用电阻率大、熔点低的合金制成.保险丝千万不能用铜丝代替,因为电流过大时,铜丝的熔点高,不易熔断,起不到保护电路的作用.
答:因为电流过大时,铜丝的熔点高,不易熔断,起不到保护电路的作用,所以不能用铜丝代替熔丝.

据专家权威分析,试题“熔丝在电路中起保护作用,电流过大时,能自动切断电路.下表是一段..”主要考查你对  熔化的规律及其特点,焦耳定律的变形公式的应用  等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下:

熔化的规律及其特点焦耳定律的变形公式的应用

考点名称:熔化的规律及其特点

  • 晶体在熔化时的温度特点:
    吸热但温度不变。晶体熔化的条件是:①温度达到熔点;②继续吸热。两者缺一不可。

  • 晶体与非晶体的熔化:
    晶体有一定的熔化温度,叫做熔点,在标准大气压下,与其凝固点相等。晶体吸热温度上升,达到熔点时开始熔化,此时温度不变。晶体完全熔化成液体后,温度继续上升。熔化过程中晶体是固、液共存态。

    非晶体没有一定的熔化温度。非晶体熔化过程与晶体相似,只不过温度持续上升,但需要持续吸热。 熔点是晶体的特性之一,不同的晶体熔点不同。
    凝固是熔化的逆过程。实验表明,无论是晶体还是非晶体,在凝固时都要向外放热。晶体在凝固过程中温度保持不变,这个温度叫晶体的凝固点。同一晶体的凝固点与熔点相同。非晶体没有凝固点和熔点。

  • 熔化实验中用水浴法加热的原因:
    熔化实验中采用水浴加热(如图)的方法,利用水的对流,使受热更均匀,测量更科学。

  • 影响熔点的因素
    (1)压强平时所说的晶体的熔点,通常是指一个标准大气压下的情况。对于大多数晶体,熔化过程是体积变大的过程,当压强增大时,这些晶体的熔点升高;对于像金属铋、锑以及冰这样的晶体,熔化过程中体积变小,当压强增大时,这些晶体的熔点降低。
    (2)杂质如果液体中溶有少量其他物质,即使数量很少,物质的熔点也会有很大变化。如果水中溶盐,凝同点就会明显下降。海水冬天结冰的温度比河水低就是这个原因。

    晶体的熔化条件
        晶体的熔化有温度达到熔点与继续吸热两个条件,二者缺一不可。如果晶体的温度达到熔点但不能继续吸热,晶体就不能熔化,仍然处在固态。如果可以从外界继续吸收热量,则晶体开始熔化,进入由固态变为液态的过程,如冰属于晶体,像冰变为水那样,物质从固态变为液态的过程称为熔化,晶体开始熔化时的温度称为熔点。当冰的温度升高到冰的熔点(也叫冰点)时,并继续吸热,冰便从同态逐渐变为液态。温度等于熔点时,晶体的状态可能是固态,可能是液态,也可能是同液共存态。

考点名称:焦耳定律的变形公式的应用

  • 纯电阻电路:
    纯电阻电路就是除电源外,只有电阻元件的电路,或有电感和电容元件,但它们对电路的影响可忽略。电压与电流同频且同相位。电阻将从电源获得的能量全部转变成内能,这种电路就叫做纯电阻电路。 基本上,只要电能除了转化为热能以外没有其他能的转化,此电路为纯电阻电路。

    事例:例如:电灯,电烙铁,熨斗,电炉等等,他们只是发热。它们都是纯电阻电路。但是,发动机,电风扇等,除了发热以外,还对外做功,所以这些是非纯电阻电路。白炽灯把90%以上的电能都转化为热能,只有很少转化为光能。所以,在中学电学计算中,白炽灯也近似看做纯电阻。而节能灯则大部分能量转换成了光能所以节能灯属于非纯电阻电路。这也是为什么白炽灯远比节能灯耗电的原因(节能灯几乎将电能全部转化为了光能)

    焦耳定律的推导公式:
    ,Q=UIt,适用范围,纯电阻电路。

  • 电热器的“双挡”问题:
    1.“双挡”中的电阻:电热器通常设计有“高温挡” 和“低温挡”。根据可知,当U一定时,电阻越大,电功率越小;电阻越小,电功率越大。所以高温挡总电阻最小,低温挡总电阻最大。
    2.“双挡”的控制开关
    (1)短路式
          两个电阻串联,把开关与其中一个电阻并联,如下图所示。

          当闭合开关时,有一个电阻短路,只有一个电阻工作,此时为高温挡;当断开开关时,两电阻串联,电阻大一些,电热器的功率小一些,此时为低温挡。
    (2)单刀双掷式
        主要工作电阻放在干路上,一条支路用导线,一条支路连接在附加电阻上,如下图所示。

        当开关掷向附加电阻的支路时,两电阻串联,为低温挡;当开关掷向导线支路时,只有主要工作电阻工作,此时为高温挡。



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