Question

甲圖是用來焊接自來水管的塑料熱熔器。通電后，加熱頭發(fā)熱，使需接上的塑料水管的兩頭熔化，將它們對接、緊壓在一起，冷卻后，就可以拼成一根水管了。其電路部分如乙圖所示， S₂為溫控開關(guān)，，S₁是手控開關(guān)。 ND為指示燈，R₁是限流電阻。R₂和R₃均為加熱電阻。右表是它的技術(shù)參數(shù)。

（1）請說出加熱和保溫狀態(tài)下，開關(guān)S₁和S₂所處的狀態(tài)；

（2）求出R₂的電阻值；

（3）若熔化1kgPVC塑料需要吸收10⁶J熱量，某次熔接時要需熔化80gPVC，則正常情況下至少要加熱多長時間？

產(chǎn)品名稱	便攜自動控溫式PPR/PP-R塑料管材
型號	20-32MM（配Ф20、Ф25、Ф32模頭）
環(huán)境溫度	-20℃~50℃
相對濕度	45%~95%
額定電壓	220V
加熱頭溫度	260 ±5℃
功率	加熱：1000W，保溫：250W
安全指標(biāo)	絕緣電阻不小于1ΜΩ

 

（4）在設(shè)計時，若指示燈ND可在“3V 0.3A”普通燈泡和“3V 10mA”的發(fā)光二極管中任選項一種，你認(rèn)為先哪一種比較合適，請說明理由。

 

Answer 1

【答案】

1）加熱狀態(tài)：S₁、S₂均閉合；保溫狀態(tài)：S₁閉合，S₂斷開 （2）145.2Ω（3）80s（4）選“3V10mA”，更節(jié)能 

【解析】

試題分析：根據(jù)公式可知，電阻越小，電功率越大；當(dāng)開S₁閉合、S₂斷開時，兩電阻串聯(lián)，當(dāng)開關(guān)S₂閉合時，只有R₁工作。由銘牌可知保溫功率和加熱功率，分別根據(jù)求出加熱和保溫時電路中的總電阻，再根據(jù)電阻的串聯(lián)求出R₂的電阻值。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間。

（4）燈泡正常發(fā)光時的電流和額定電流相等，根據(jù)P=UI求出兩種指示燈所在支路消耗的電功率，即可從節(jié)約能源的角度選取哪一種比較合適．

解：（1）當(dāng)開S₁閉合、S₂斷開時，兩電阻串聯(lián)，電路中電阻最大；當(dāng)開關(guān)S₂閉合時，只有R₁工作此時電路中電阻最��；根據(jù)可知，開S₁閉合、S₂斷開時處于保溫狀態(tài)，開關(guān)S₁、S₂閉合時處于加熱狀態(tài)。

（2）加熱時，電路為R₁的簡單電路，則；

保溫時，R₁和R₂串聯(lián)，則，

R₂=R_總-R₁=193.6Ω-48.4Ω=145.2Ω．

（3）熔化80gPVC需要的熱量：

，

需要的加熱時間：

（4）若指示燈為“3V 0.3A”普通燈泡時，

當(dāng)其指示時，該支路消耗的電能P=UI=220V×0.3A=66W，

若指示燈為“3V 10mA”的發(fā)光二極管時，

當(dāng)起指示時，該支路消耗的電能P′=UI′=220V×10×10^-3A=2.2W，

從節(jié)約能源的角度可知應(yīng)選“3V 10mA”的發(fā)光二極管．

答：（1）開S₁閉合、S₂斷開時處于保溫狀態(tài)，開關(guān)S₁、S₂閉合時處于加熱狀態(tài)；

（2）R₂的電阻值為145.2Ω；

（3）某次熔接時要需熔化80gPVC，則正常情況下至少要加熱80s；

（4）指示燈ND應(yīng)選“3V 10mA”的發(fā)光二極管，原因：指示燈正常工作時，消耗的電能少．

考點：此題考查的是電阻的串聯(lián)和電功率公式、電熱公式的靈活運用。

點評：本題關(guān)鍵是分析電路圖得出電路中電阻的變化和從節(jié)約能源的角度選取指示燈的規(guī)格。