Question

【題目】圖甲是“膠槍”外形，其功能是將固體膠加熱融化成粘合劑，圖乙是其內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)簡圖，兩只PTC加熱元件R1和R2相同，單只PTC加熱元件的電阻與溫度的變化關(guān)系如圖丙所示．膠槍工作原理：接通220V電源，膠槍扳機松開時，進入預(yù)熱狀態(tài)；開關(guān)S1斷開，開關(guān)S2的觸片與b觸點接通，約60s后固體膠熔化成液態(tài)粘合劑，達到正常工作溫度．此后，若扣動扳機，膠槍就進入正常工作狀態(tài)：開關(guān)S1閉合，開關(guān)S2的觸片與a觸點接通，固體膠條向前擠壓，槍口冒出溫度為150℃～180℃的粘合劑．在近似計算時，可以認為粘合劑的溫度與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）膠槍預(yù)熱狀態(tài)時R1和R2是串聯(lián)還是并聯(lián)？正常工作狀態(tài)時R1和R2是串聯(lián)還是并聯(lián)？
（3）膠槍在預(yù)熱過程中消耗的最大功率是多少？
（4）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

【答案】
（1）解：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）解：由題可知，膠槍在預(yù)熱狀態(tài)時功率最小，正常狀態(tài)下功率最大；當R1、R2串聯(lián)時，電路中電阻最大，電流最小，由P=UI可知此時功率最小，即處于預(yù)熱狀態(tài)，當R1、R2并聯(lián)時，電路中電阻最小，電流最大，由P=UI可知，此時電路功率最大，即處于正常工作狀態(tài)
（3）解：開關(guān)Sl斷開，開關(guān)S2的觸片與b觸點接通，R1與R2串聯(lián)，膠槍進入預(yù)熱狀態(tài)，

膠槍在預(yù)熱過程中消耗的最大功率：

P大= = =48.4W

（4）解：開關(guān)S1閉合，開關(guān)S2的觸片與a觸點接通，R1與R2并聯(lián)，膠槍正常工作，

由丙圖可知，150℃時PTC的電阻為1100Ω，

電路中的總電阻：

R總= = =550Ω，

電路消耗電能產(chǎn)生的熱量：

Q放= t= ×100s=8800J，

在這過程中膠條吸收的熱量：

Q吸=Q放η=8800J×60%=5280J

【解析】（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）根據(jù)預(yù)熱狀態(tài)時功率最小，正常狀態(tài)時功率最大，由P= 進行判斷；（3）開關(guān)Sl斷開，開關(guān)S2的觸片與b觸點接通，R1與R2串聯(lián)，膠槍進入預(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= 求出膠槍在預(yù)熱過程中消耗的最大功率；（4）開關(guān)S1閉合，開關(guān)S2的觸片與a觸點接通，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= 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．