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