Question

【題目】如圖甲是用來焊接PVC塑料管道的熱容器外觀照片．其內(nèi)部電路如圖乙，S1是手動電源開關(guān)．S2是溫控開關(guān)，作用是完成“加熱模式”和“保溫模式”之間的切換．L是指示燈（在S1閉合情況下L始終能正常發(fā)光，燈絲電阻不變），R1是限流電阻．如圖是相關(guān)元件的物理參數(shù)．

（元件）項目	參數(shù)
電源電壓	220V
加熱功率	1210W（不含L及R的功率）
L燈	0.1A 2W
R2	202Ω

（1）求R1的阻值；
（2）求保溫功率（不含L和R1的功率）；
（3）某次熱容器在正常加熱狀態(tài)，需要將80g的PVC塑料從溫室20℃加熱到170℃，加熱效率為60%，請計算需要加熱的時間？（PVC塑料的比熱容為1.2×103J/（kg℃），小數(shù)點保留一位）

Answer 1

【答案】
（1）解：由圖可知，燈L與R1串聯(lián)在照明電路中，L正常發(fā)光，

因串聯(lián)電路中各處的電流相等，

所以，由P=UI可得，燈泡L的額定電壓：

UL= = =20V，

因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，

所以，R1兩端的電壓：

U1=U﹣UL=220V﹣20V=200V，

由I= 得，R1的阻值：

R1= = =2000Ω；

（2）解：S2閉合時，電阻R2被短路，只有電熱絲R3工作，總電阻最小，處于加熱狀態(tài)，

由P= 可得，R3的阻值：

R3= = =40Ω，

S2斷開時，電阻R2與R3串聯(lián)，總電阻最大，處于保溫狀態(tài)，

因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，

所以，保溫功率：

P保= = =200W

（3）解：PVC塑料吸收的熱量：

Q吸=cm（t﹣t0）=1.2×103J/（kg℃）×80×10﹣3kg×（170℃﹣20℃）=14400J，

由η= ×100%可得，消耗的電能：

W= = =24000J，

由P= 可得，需要的加熱時間：

t′= = =19.8s．

【解析】（1）由圖可知，燈L與R1串聯(lián)在照明電路中，L正常發(fā)光，根據(jù)P=UI求出燈泡L的額定電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出R1兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出R1的阻值：（2）S2閉合時，電阻R2被短路，只有電熱絲R3工作，總電阻最小，由P= 可知，電路的總功率最大，處于加熱狀態(tài)，根據(jù)P= 求出R3的阻值；S2斷開時，電阻R2與R3串聯(lián)，總電阻最大，處于保溫狀態(tài)，根據(jù)電阻的串聯(lián)和P= 求出保溫功率；（3）知道PVC塑料的質(zhì)量和初溫、末溫以及比熱容，根據(jù)Q吸=cm（t﹣t0）求出吸收的熱量，根據(jù)η= ×100%求出消耗的電能，利用P= 求出需要的加熱時間．
【考點精析】根據(jù)題目的已知條件，利用歐姆定律及其應(yīng)用的相關(guān)知識可以得到問題的答案，需要掌握歐姆定律的應(yīng)用： ① 同一個電阻，阻值不變，與電流和電壓無關(guān) 但加在這個電阻兩端的電壓增大時，通過的電流也增大．（R=U/I） ② 當(dāng)電壓不變時，電阻越大，則通過的電流就越�。�（I=U/R） ③ 當(dāng)電流一定時，電阻越大，則電阻兩端的電壓就越大．（U=IR）．