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，，S₁是手控開關。 ND為指示燈，R₁是限流電阻。R₂和R₃均為加熱電阻。右表是它的技術參數。

（1）請說出加熱和保溫狀態下，開關S₁和S₂所處的狀態；

（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	絕緣電阻不小于1ΜΩ

 

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

 

Answer 1

【答案】

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

【解析】

試題分析：根據公式可知，電阻越小，電功率越大；當開S₁閉合、S₂斷開時，兩電阻串聯，當開關S₂閉合時，只有R₁工作。由銘牌可知保溫功率和加熱功率，分別根據求出加熱和保溫時電路中的總電阻，再根據電阻的串聯求出R₂的電阻值。已知熔化1kgPVC塑料需要吸收的熱量，據此求出熔化80gPVC需要的熱量，再根據Q=W=Pt求出正常情況下的加熱時間。

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

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

（2）加熱時，電路為R₁的簡單電路，則；

保溫時，R₁和R₂串聯，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”的發光二極管時，

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

從節約能源的角度可知應選“3V 10mA”的發光二極管．

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

（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應選“3V 10mA”的發光二極管，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和電功率公式、電熱公式的靈活運用。

點評：本題關鍵是分析電路圖得出電路中電阻的變化和從節約能源的角度選取指示燈的規格。