Question

（2013?黃岡模擬）如圖甲是用來(lái)焊接PVC塑料自來(lái)水管的熱熔器示意圖．通電后，加熱頭發(fā)熱，使塑料水管的接頭處熔化，然后將它們對(duì)接、緊壓在一起，冷卻后，水管就焊接好了．其內(nèi)部電路圖如乙圖所示，S₂為溫控開(kāi)關(guān)，S₁是手動(dòng)開(kāi)關(guān)，L為指示燈，R₁是限流電阻，R₂和R₃均為加熱電阻．右表是它的部分參數(shù)．
（1）保溫狀態(tài)下，開(kāi)關(guān)S₁和S₂開(kāi)關(guān)狀態(tài)如何？并說(shuō)明理由．
（2）求出加熱電阻R₂的阻值；
（3）若熔化lkgPVC塑料需要吸收l(shuí)0⁶J熱量，某次焊接時(shí)需要熔化8Og PVC塑料，則正常情況下至少要加熱多長(zhǎng)時(shí)間？

產(chǎn)品名稱	便攜自動(dòng)控溫式熱熔器
型號(hào)	20-30MM（ 配Φ20，Φ25，Φ32模頭）
環(huán)境溫度	-20°C-50°C
相對(duì)濕度	45%-95%
額定電壓	220V
加熱頭濕度	260±5°C
功率	加熱：1000W．保溫：250W．
安全指標(biāo)	絕緣電阻不小于1MΩ

Answer 1

分析：（1）根據(jù)公式P=

U2

R

可知，電阻越大，電功率越小，當(dāng)開(kāi)S₁閉合、S₂斷開(kāi)時(shí)，R₂和R₃加熱電阻串聯(lián)；
（2）當(dāng)加熱時(shí)，R₂短路、R₃發(fā)熱，此時(shí)處于加熱狀態(tài)，根據(jù)P=

U2

R

求出R₃的電阻，再根據(jù)P=

U2

R

求出保溫時(shí)的總電阻，利用電阻的串聯(lián)特點(diǎn)求出加熱電阻R₂的阻值；
（3）已知熔化1kgPVC塑料需要吸收的熱量，據(jù)此求出熔化80gPVC需要的熱量，再根據(jù)Q=W=Pt求出正常情況下的加熱時(shí)間．

解答：解：（1）由電路圖可知，當(dāng)S₁閉合S₂斷開(kāi)時(shí)，電阻R₂、R₃串聯(lián)，發(fā)熱的總電阻最大，根據(jù)P=

U2

R

可知，此時(shí)發(fā)熱功率最小，即為保溫狀態(tài)；
（2）當(dāng)加熱時(shí)，R₂短路、R₃發(fā)熱，此時(shí)處于加熱狀態(tài)，
R₃=

U2

P加熱

=

(220V)2

1000W

=48.4Ω，
當(dāng)保溫時(shí)，電阻R₂、R₃串聯(lián)，電路的總電阻：
R=

U2

P保溫

=

(220V)2

250W

=193.6Ω，
∵串聯(lián)電路的總電阻等于各分電阻之和，
∴R₂=R-R₃=193.6Ω-48.4Ω=145.2Ω；
（3）熔化80gPVC塑料需要吸收的熱量：
Q=

106J

1000kg

×80g=8×10⁴J
熱熔器正常工作時(shí)，若無(wú)熱損失，產(chǎn)生這些熱量需要的時(shí)間最少，
∵Q=W=Pt，
∴t=

Q

P

=

8×104J

1000W

=80s．
答：（1）保溫時(shí)，S₁閉合，S₂斷開(kāi)；當(dāng)S₁閉合S₂斷開(kāi)時(shí)，電阻R₂、R₃串聯(lián)，發(fā)熱的總電阻最大，根據(jù)P=

U2

R

可知，此時(shí)發(fā)熱功率最小，即為保溫狀態(tài)；
（2）加熱電阻R₂的阻值為145.2Ω；
（3）某次熔接時(shí)要需熔化80gPVC，則正常情況下至少要加熱80s．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了電阻的串聯(lián)和電功率公式、電熱公式的靈活運(yùn)用，關(guān)鍵是分析電路圖得出熱熔器加熱和保溫狀態(tài)時(shí)開(kāi)關(guān)的閉合、斷開(kāi)．