Question

【題目】【2016·郴州卷】熱熔膠是常用的粘合劑，它在常溫下是固體。圖甲是熱熔膠槍（簡稱“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。膠槍扳機(jī)松開時，開關(guān)Sl斷開，開關(guān)S2的觸片與b觸點(diǎn)接通，若此時接通電源，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（ 150℃---180℃）。此后，若扣動扳機(jī)，膠槍就進(jìn)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(diǎn)接通，固體膠條向前擠壓，槍口冒出溫度為150℃---180℃的膠液。在近似計(jì)算時，可以認(rèn)為膠液的溫度與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）膠槍在預(yù)熱過程中消耗的最大功率是多大？

（3）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）500Ω；（2）48．4W；（3）6453．3J

【解析】（1）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）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)，膠槍在預(yù)熱過程中消耗的最大功率：P大 =U2/R1+R2=（220V）2/500Ω+500Ω=48．4W；

（3）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，由丙圖可知，150℃時PTC的電阻為1200Ω，電路中的總電阻：R總 =R1/2=1200Ω/2=600Ω，

電路消耗電能產(chǎn)生的熱量：Q放 =U2/R總t=（220V）2/600Ω×100s≈8066．7J，

在這過程中膠條吸收的熱量：Q吸 =Q放 η=8066．7J×80%≈6453．3J。