熱熔膠,一種非晶體,常溫下是固體,熔化后再冷卻就能將物體牢牢地粘合在-起,生產(chǎn)中常用作粘合劑.圖甲是熱熔膠槍(簡(jiǎn)稱“膠槍”)的外形,其內(nèi)部有兩只相同的PTC加熱元件,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.松開膠槍扳機(jī),開關(guān)Sl斷開,開關(guān)S2的觸片與b觸點(diǎn)接通,若此時(shí)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(170℃).此后,若扣動(dòng)扳機(jī),膠槍就進(jìn)入正常工作狀態(tài):固體膠條向前擠壓,開關(guān)S1閉合,開關(guān)S2的觸片與a觸點(diǎn)接通,槍口冒出溫度為170℃~210℃的膠液,此時(shí)可以粘合物體了.在近似計(jì)算時(shí),可以認(rèn)為膠液的溫度與PTC加熱元件的溫度相同.問:
(1)膠槍在預(yù)熱過程中電路中最小的總電阻是多少?
(2)膠槍正常工作時(shí)的最小電流是多少?
(3)假設(shè)扣動(dòng)扳機(jī),膠槍就進(jìn)入正常工作狀態(tài).膠槍在溫度為170℃的條件下正常工作200s,它產(chǎn)生熱量的80%被膠條吸收,這些熱量能夠使質(zhì)量為500g的膠條溫度升高多少度?【c膠條=968J/(kg?℃)】
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分析:(1)開關(guān)Sl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);預(yù)熱的溫度在0~170℃之間,由丙圖象可知每只PTC加熱元件的最小阻值,根據(jù)電阻的串聯(lián)求出在預(yù)熱過程中電路中最小的總電阻;
(2)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;槍口冒出溫度為170℃~210℃的膠液,由圖丙可知每只PTC加熱元件的最大阻值,根據(jù)電阻的并聯(lián)求出此時(shí)電路中的最大阻值,利用歐姆定律求出膠槍正常工作時(shí)的最小電流;
(3)由丙圖可知170℃時(shí)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=
U2
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,最后根據(jù)Q=cm△t求出膠條升高的溫度.
解答:解:(1)開關(guān)Sl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);
預(yù)熱的溫度在0~170℃之間,由丙圖象可知每只PTC加熱元件的最小阻值R=80Ω,
∵串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和,
∴在預(yù)熱過程中電路中最小的總電阻;
R總min=R+R=80Ω+80Ω=160Ω;
(2)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;
槍口冒出溫度為170℃~210℃的膠液,由圖丙可知每只PTC加熱元件的最大阻值R′=2200Ω,
∵并聯(lián)電路中總電阻的倒數(shù)等于各分電阻倒數(shù)之和,
∴此時(shí)電路中的最大總電阻:
R總max=
R′
2
=
2200Ω
2
=1100Ω,
膠槍正常工作時(shí)的最小電流:
Imin=
U
R總max
=
220V
1100Ω
=0.2A;
(3)由丙圖可知,170℃時(shí)PTC的電阻為1600Ω,
電路中的總電阻:
R=
R″
2
=
1600Ω
2
=800Ω,
電路消耗電能產(chǎn)生的熱量:
Q=
U2
R
t=
(220V)2
800Ω
×200s=12100J,
∵產(chǎn)生熱量的80%被膠條吸收,
∴在這過程中膠條吸收的熱量:
Q=Wη=12100J×80%=9680J,
∵Q=cm△t,
∴膠條升高的溫度:
△t=
9680J
968J/(kg?℃)×500×10-3kg
=20℃.
答:(1)膠槍在預(yù)熱過程中電路中最小的總電阻是160Ω;
(2)膠槍正常工作時(shí)的最小電流是0.2A;
(3)這些熱量能夠使質(zhì)量為500g的膠條溫度升高20℃.
點(diǎn)評(píng):本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和并聯(lián)電路的特點(diǎn)以及歐姆定律、電功公式、電功率公式、吸熱公式的應(yīng)用,關(guān)鍵是根據(jù)題意得出預(yù)熱和正常工作時(shí)的連接方式以及從圖象中得出對(duì)應(yīng)的電阻.
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熱熔膠,一種非晶體,常溫下是固體,熔化后再冷卻就能將物體牢牢地粘合在—起,生產(chǎn)中常用作粘合劑。圖甲是熱熔膠槍(簡(jiǎn)稱“膠槍”)的外形,其內(nèi)部有兩只相同的PTC加熱元件,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。松開膠槍扳機(jī),開關(guān)Sl斷開,開關(guān)S2的觸片與b觸點(diǎn)接通,若此時(shí)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(170℃)。此后,若扣動(dòng)扳機(jī),膠槍就進(jìn)入正常工作狀態(tài):固體膠條向前擠壓,開關(guān)S1閉合,開關(guān)S2的觸片與a觸點(diǎn)接通,槍口冒出溫度為170℃~210℃的膠液,此時(shí)可以粘合物體了。在近似計(jì)算時(shí),可以認(rèn)為膠液的溫度與PTC加熱元件的溫度相同。問:

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(2)膠槍正常工作時(shí)的最小電流是多少?

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