Question

熱熔膠在室溫下為固體，加熱到一定程度時(shí)變?yōu)檩^強(qiáng)粘性的液體，冷卻后，將物體牢牢地粘在一起．如圖甲是熱熔膠槍的外形，其內(nèi)部有2只相同的PTC加熱元件，電路如圖乙．單只PTC元件的電阻與溫度的變化如圖丙所示．扣動(dòng)扳機(jī)能使固體膠條向前擠壓，聯(lián)動(dòng)開關(guān)S同時(shí)倒向A、B，槍口冒出膠液，松開扳機(jī)S同時(shí)倒向B、C．

（1）松開扳機(jī)時(shí)為預(yù)熱狀態(tài)，當(dāng)溫度為80℃時(shí)，電路中的電流是多少？
（2）當(dāng)溫度為180℃時(shí)，膠液有最佳粘性，已知一根膠條的質(zhì)量為40g，若熔化1kg膠需要吸收6.0×10⁵J熱量，試計(jì)算在正常情況下使用完一根膠條至少要多長時(shí)間？
（3）試根據(jù)PTC特性定性分析該裝置能使溫度穩(wěn)定在180℃附近的道理．

Answer 1

【答案】分析：（1）松開扳機(jī)時(shí)，開關(guān)S同時(shí)倒向B、C，此時(shí)兩只PTC元件串聯(lián)，由圖讀出80℃時(shí)，PTC元件的阻值，由歐姆定律可求得電路中的電流．
（2）要熔化膠條，聯(lián)動(dòng)開關(guān)需同時(shí)倒向A、B，此時(shí)兩個(gè)PTC加熱元件并聯(lián)在電路中，首先根據(jù)圖表讀出此時(shí)每個(gè)PTC元件的阻值，進(jìn)而可求它們并聯(lián)后的等效電阻和加熱功率；然后求出熔化一根膠條（即40g）所需吸收的熱量，利用Q=W=Pt即可求出需要的加熱時(shí)間．
（3）溫度取決于PTC元件的加熱功率，而加熱功率又取決于導(dǎo)體的電阻，因此可結(jié)合圖表中180℃附近的阻值變化規(guī)律來進(jìn)行定性分析．
解答：解：（1）80℃時(shí)，PTC電阻為880Ω，
此時(shí)兩只PTC串聯(lián)，電路中電流為I===0.125A．
答：電路中的電流為0.125A．
（2）熔化一根膠條要吸熱Q=6×10⁵×40×10^-3J=24000J
加熱到180℃時(shí)PTC電阻為1210Ω，兩只電阻并聯(lián)，總電阻為605Ω，加熱功率為：
P==80W
要使加熱時(shí)間最短，PTC的發(fā)熱必須全部被膠條吸收，則加熱時(shí)間
t==300s．
答：燒完一根膠條要300s．
（3）由圖可知，當(dāng)PTC的溫度達(dá)到180℃時(shí)，如果溫度升高，則電阻變大．由P=知，在電源電壓一定時(shí)，若電阻變大，則發(fā)熱功率減小，升溫速度減慢．反之，溫度降低，電阻減小，發(fā)熱功率增大，會(huì)快速升溫，這樣它的溫度會(huì)在180℃附近穩(wěn)定下來．
點(diǎn)評(píng)：本題結(jié)合實(shí)際考查物理知識(shí)，這類題型是命題人比較喜歡的一種命題方式，一般作為壓軸題出現(xiàn)，解決此類問題時(shí)，應(yīng)注意從題目中尋找我們熟悉的模型，將大題拆分為若干小題．