【母题来源1】 2016 年郴州卷
【母题原题】 热熔胶是常用的粘合剂,它在常温下是固体。图甲是热熔胶枪(简称“胶枪”)的外形,其内部有两只相同的PTC加热元件,电路如图乙所示,单只PTC加热元件的电阻与温度的变化关系如图丙所示。胶枪扳机松开时,开关Sl断开,开关S2的触片与b触点接通,若此时接通电源,胶枪就进入预热状态,约60s后热熔胶熔化成的胶液温度达到正常工作温度( 150℃---180℃)。此后,若扣动扳机,胶枪就进入正常工作状态:开关S1闭合,开关S2的触片与a触点接通,固体胶条向前挤压,枪口冒出温度为150℃---180℃的胶液。在近似计算时,可以认为胶液的温度与PTC加热元件的温度相同。问:
(1)单只PTC加热元件在预热过程中的最小电阻为多少?
(2)胶枪在预热过程中消耗的最大功率是多大?
(3)接通电源60s后,假设胶枪在恒温为150℃的条件下正常工作100s,它产生热量的60%被胶条吸收,在这过程中胶条吸收了多少热量?
【答案】(1)500Ω;(2)48.4W;(3)6453.3J
(3)开关S1 闭合,开关S2 的触片与a触点接通,R1与R2并联,胶枪正常工作,由丙图可知,150℃时PTC的电阻为1200Ω,电路中的总电阻:R总 =R1/2=1200Ω/2=600Ω,电路消耗电能产生的热量:Q放=U2/R总t=(220V)2/600Ω×100s≈8066.7J,在这过程中胶条吸收的热量:Q吸=Q放η=8066.7J×80%≈6453.3J。