Question

4．图甲是用来焊接PVC塑料管道的热熔器外观照片．其内部电路如图乙，S₁是手动电源开关．S₂是温控开关，作用是完成“加热模式”和“保温模式”之间的切换．L是指示灯（在S₁闭合情况下L始终能正常发光），R₁是限流电阻．下表是有关元件的物理参数．

（元件）项目	参数	（元件）项目	参数
电源电压	220V	L灯	0.1A   2W
加热功率	1210W（不含L及R1的功率）	R2	202Ω

（1）利用热熔器焊接PVC塑料管道时，先把PVC塑料熔化，在这个过程需要吸收（填“吸收”或“放出”）热量；
（2）当开关S₁，S₂都闭合时，热熔器处于加热模式；
（3）R₁的阻值为2000Ω；
（4）保温功率（不含L和R₁的功率）为200W；
（5）该热熔器（全电路）在保温模式下1min消耗的电能13320J．

Answer 1

分析 （1）物质熔化时吸热；
（2）根据公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，电阻越大，电功率越小，当开S₁、S₂闭合时，R₁和R₃电阻并联；
（3）由图可知灯L与R₁串联在照明电路中，根据灯L的参数和串联电路的电压特点求出R₁两端的电压，根据欧姆定律求R₁阻值．
（4）已知额定电压和加热功率，利用R=$\frac{{U}^{2}}{P}$可以得出R₃的阻值，
开关S₂断开时，电阻R₂与R₃串联；求出串联总阻值，根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求保温功率．
（5）该热熔器（全电路）在保温模式下，利用P=P_L+P₁+P_保求出总功率，根据W=Pt求1min消耗的电能．

解答 解：（1）利用热熔器焊接PVC塑料管道时，先把PVC塑料熔化，熔化过程中需要吸收热量；
（2）由电路图可知，当S₁、S₂闭合时，电阻R₁、R₃并联，发热的总电阻最小，根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，此时发热功率最大，即为加热状态；
（3）由图可知灯L与R₁串联在照明电路中，L正常发光，
则由P=UI得：U_L=$\frac{{P}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{2W}{0.1A}$=20V，
因为串联电路的电压等于各部分电路两端的电压之和，
所以U₁=U-U_L=220V-20V=200V，
由I=$\frac{U}{R}$得：R₁=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{L}}$=$\frac{200V}{0.1A}$=2000Ω；
（4）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$得：R₃=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{加}}$=$\frac{（220V）^{2}}{1210W}$=40Ω；
开关S₂断开时，电阻R₂与R₃串联；
根据串联电路的总阻值等于串联的电阻之和得：
R_保=R₂+R₃=202Ω+40Ω=242Ω，
则P_保=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{保}}$=$\frac{（220V）^{2}}{242Ω}$=200W；
（5）该热熔器（全电路）在保温模式下，总功率P=P_L+P₁+P_保=UI_L+P_保=220V×0.1A+200W=222W，
消耗的电能W=Pt=222W×60s=13320J．
答：（1）吸收；
（2）加热；
（3）2000Ω；
（4）200；
（5）13320．

点评 本题考查串并联电路的特点和电阻、功率的计算，对档位较多的用电器，关键是判断出电路的连接方式．