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    高频焊接是一种常用的焊接方法，图1是焊接的原理示意图。将半径为r=10cm的待焊接的环形金属工件放在线圈中，然后在线圈中通以高频变化电流，线圈产生垂直于工件所在平面的匀强磁场，磁感应强度B随时间t的变化规律如图2所示，t=0时刻磁场方向垂直线圈所在平面向外。工件非焊接部分单位长度上的电阻R0=1.0×10-3 W×m-1，焊缝处的接触电阻为工件非焊接部分电阻的9倍，焊接的缝宽非常小，不计温度变化对电阻的影响。

    （1）求环形金属工件中感应电流的大小，在图3中画出感应电流随时间变化的i-t图象（以逆时针方向电流为正）；

    （2）求环形金属工件中感应电流的有效值；

    （3）求t=0.30s内电流通过焊接处所产生的焦耳热．

    （1）1.0??103A    

    （2）816A       （3）1.13??103J


    解析:

    （1）环形金属工件电阻为R=2prR0+9??2prR0=20prR0=6.28??10-3Ω

    在0-2T/3时间内的感应电动势为

    E=＝6.28V

    电流为I==1.0??103A

    由楞次定律得到电流方向逆时针

    I-t关系图象如图4所示.

    （2）设环形金属工件中电流的有效值为I效，在一个周期内

    I效2RT＝

    解得：I效=A＝816A

    （3）在t=0.30s内电流通过焊接处所产生的焦耳热为

    而R'=9??2prR0=5.65??10-3Ω

    解得：Q=I2R't＝1.13??103J

    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
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    科目：高中物理 来源： 题型：

    高频焊接是一种常用的焊接方法，图1是焊接的原理示意图．将半径为r=10cm的待焊接的环形金属工件放在线圈中，然后在线圈中通以高频变化电流，线圈产生垂直于工件所在平面的匀强磁场，磁感应强度B随时间t的变化规律如图2所示，t=0时刻磁场方向垂直线圈所在平面向外．工件非焊接部分单位长度上的电阻R0=1.0×10-3Ω?m-1，焊缝处的接触电阻为工件非焊接部分电阻的9倍，焊接的缝宽非常小，不计温度变化对电阻的影响．

    （1）求环形金属工件中感应电流的大小，在图3中画出感应电流随时间变化的i-t图象（以逆时针方向电流为正）；
    1000
    		6
    3
    =2.449
    （2）求环形金属工件中感应电流的有效值；
    （3）求t=0.30s内电流通过焊接处所产生的焦耳热．

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    高频焊接是一种常用的焊接方法,其焊接的原理如图11所示.将半径为10 cm的待焊接的圆形金属工件放在导线做成的1 000匝线圈中,然后在线圈中通以高频的交变电流,线圈产生垂直于金属工件所在平面的变化磁场,磁场的磁感应强度B的变化率为焊缝处的接触电阻为工件非焊接部分电阻的99倍.工件非焊接部分每单位长度(m)上的电阻为R0=10-3π Ω,焊接的缝宽非常小,求焊接过程中焊接产生的热功率.(取π2=10,不计温度变化对电阻的影响)

    图11

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    高频焊接是一种常用的焊接方法，其焊接的原理如图所示.将半径为10 cm的待焊接的圆形金属工件放在导线做成的1 000匝线圈中，然后在线圈中通以高频的交变电流，线圈产生垂直于金属工件所在平面的变化磁场，磁场的磁感应强度B的变化率为πsinωt T/s.焊缝处的接触电阻为工件非焊接部分电阻的99倍.工件非焊接部分每单位长度上的电阻为R0=10-3π Ω·m-1，焊接的缝宽非常小，求焊接过程中焊接处产生的热功率.(取π2=10,不计温度变化对电阻的影响).

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    高频焊接是一种常用的焊接方法,其焊接的原理如图所示.将半径为10 cm的待焊接的圆形金属工件放在导线做成的100匝线圈中,然后在线圈中通以高频的交变电流,线圈产生垂直于金属工件所在平面的变化磁场,磁场的磁感应强度B的变化率为1 000πsinωt T/s.焊缝处的接触电阻为工件非焊接部分电阻的99倍,工件非焊接部分每单位长度上的电阻为R0=0.001π Ω·m-1,焊接的缝宽非常小.求焊接过程中焊接处产生的热功率.(取π2=10,不计温度变化对电阻的影响)

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    科目：高中物理 来源：2012届四川省金堂中学高二下学期期中考试物理试卷（带解析） 题型：计算题

    高频焊接是一种常用的焊接方法，如图12(a)所示是焊接的原理示意图．将半径r＝0.10 m的待焊接的环形金属工件放在线圈中，然后在线圈中通以高频变化电流，线圈产生垂直于工件所在平面匀强磁场，磁场方向垂直线圈所在平面向里，磁感应强度B随时间t的变化规律如图(b)所示．工件非焊接部分单位长度上的电阻R0＝1.0×10－3 Ω·m－1，焊缝处的接触电阻为工件非焊接部分电阻的9倍．焊接的缝宽非常小，不计温度变化对电阻的影响．求：
    (1)0～2.0×10－2 s和2.0×10－2 s～3.0×10－2 s时间内环形金属工件中感应电动势各是多大？
    (2)0～2.0×10－2 s和2.0×10－2 s～3.0×10－2 s时间内环形金属工件中感应电流的大小，并在图(c)中定量画出感应电流随时间变化的i—t图象(以逆时针方向电流为正)．
    (3)在t＝0.30 s内电流通过焊接处所产生的焦耳热．

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