Question

1．熱熔膠是常用的粘合劑，它在常溫下是固體．圖甲是熱熔膠槍（簡稱“膠槍”）的外形，其內(nèi)部有兩只相同的PTC加熱元件的電阻與溫度的變化關(guān)系如圖丙所示．電路如圖乙所示，單只PTC加熱元件的電阻與溫度的變化關(guān)系如圖丙所示．膠槍扳機(jī)松開時，開關(guān)S₁斷開，開關(guān)S₂的觸片與b觸點(diǎn)接通，若此時接通電源，膠槍就進(jìn)入預(yù)熱狀態(tài)，約60s后熱熔膠熔化成的膠液溫度達(dá)到正常工作溫度（150℃～180℃）．此后，若扣動扳機(jī)，膠槍就進(jìn)入正常工作狀態(tài)：開關(guān)S₁閉合，開關(guān)S₂的觸片與a觸點(diǎn)接通，固體膠條向前擠壓，槍口冒出溫度為150℃～180℃的膠液．在近似計算時，可以認(rèn)為膠液的溫度與PTC加熱元件的溫度相同．問：
（1）單只PTC加熱元件在預(yù)熱過程中的最小電阻為多少？
（2）膠槍在預(yù)熱過程中消耗的最大功率是多少？
（3）接通電源60s后，假設(shè)膠槍在恒溫為150℃的條件下正常工作100s，它產(chǎn)生熱量的60%被膠條吸收，在這過程中膠條吸收了多少熱量？

Answer 1

分析 （1）預(yù)熱的溫度在0～150℃之間，由圖象丙讀出單只PTC加熱元件在預(yù)熱過程中的最小電阻；
（2）開關(guān)S_l斷開，開關(guān)S₂的觸片與b觸點(diǎn)接通，R₁與R₂串聯(lián)，膠槍進(jìn)入預(yù)熱狀態(tài)；知道單只PTC加熱元件在預(yù)熱過程中的最小電阻，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出膠槍在預(yù)熱過程中消耗的最大功率；
（3）開關(guān)S₁閉合，開關(guān)S₂的觸片與a觸點(diǎn)接通，R₁與R₂并聯(lián)，膠槍正常工作，由丙圖可知150℃時PTC的電阻，根據(jù)電阻的并聯(lián)求出電路中的總電阻，根據(jù)Q=I²Rt=$\frac{{U}^{2}}{R}$t求出電路消耗電能產(chǎn)生的熱量，再根據(jù)效率公式求出在這過程中膠條吸收的熱量．

解答 解：（1）預(yù)熱的溫度在0～150℃之間，由丙圖象可知每只PTC加熱元件的最小阻值R₁=R₂=500Ω；
（2）開關(guān)S_l斷開，開關(guān)S₂的觸片與b觸點(diǎn)接通，R₁與R₂串聯(lián)，膠槍進(jìn)入預(yù)熱狀態(tài)，
膠槍在預(yù)熱過程中消耗的最大功率：
P_大=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}+{R}_{2}}$=$\frac{（220V）^{2}}{500Ω+500Ω}$=48.4W；
（3）開關(guān)S₁閉合，開關(guān)S₂的觸片與a觸點(diǎn)接通，R₁與R₂并聯(lián)，膠槍正常工作，
由丙圖可知，150℃時PTC的電阻為1200Ω，
電路中的總電阻：
R_總=$\frac{{R}_{1}}{2}$=$\frac{1200Ω}{2}$=600Ω，
電路消耗電能產(chǎn)生的熱量：
Q_放=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{總}}$t=$\frac{（220V）^{2}}{600Ω}$×100s=$\frac{24200}{3}$J，
在這過程中膠條吸收的熱量：
Q_吸=Q_放η=$\frac{24200}{3}$J×60%=4840J．
答：（1）單只PTC加熱元件在預(yù)熱過程中的最小電阻為500Ω；
（2）膠槍在預(yù)熱過程中消耗的最大功率是48.4W；
（3）膠條吸收的熱量為4840J．

點(diǎn)評 此題主要考查的是學(xué)生對電流連接、并聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)、功率、焦耳定律計算公式的理解和掌握，綜合性較強(qiáng)，有一定難度，讀懂圖象和電路圖是解決此題的關(guān)鍵．