Question

【題目】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．表是它的技術(shù)參數(shù)．

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

（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？
（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，你認為先哪一種比較合適，請說明理由．

Answer 1

【答案】
（1）解：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)P= 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)

答：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）解：加熱時，電路為R1的簡單電路，則

R1= = =48.4Ω；

保溫時，R1和R2串聯(lián)，則

R總= = =193.6Ω，

R2=R總﹣R1=193.6Ω﹣48.4Ω=145.2Ω

答：R2的電阻值為145.2Ω；

（3）解：熔化80gPVC需要的熱量：

Q= ×80g=8×104J，

需要的加熱時間：

t= = = =80s

答：某次熔接時要需熔化80gPVC，則正常情況下至少要加熱80s；

（4）解：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：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

【解析】（1）根據(jù)公式P= 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．（2）由銘牌可知保溫功率和加熱功率，分別根據(jù)R= 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．（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．
【考點精析】本題主要考查了歐姆定律及其應(yīng)用和電功率的計算公式的相關(guān)知識點，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）；計算電功率公式：P =W/t ；P=UI ; 式中單位P→瓦(w)；W→焦；t→秒；U→伏（V）；I→安（A）計算電功率還可用公式：P=I2R和P= U2/R才能正確解答此題．