Question

甲图是用来焊接自来水管的塑料热熔器。通电后，加热头发热，使需接上的塑料水管的两头熔化，将它们对接、紧压在一起，冷却后，就可以拼成一根水管了。其电路部分如乙图所示， S₂为温控开关，，S₁是手控开关。 ND为指示灯，R₁是限流电阻。R₂和R₃均为加热电阻。右表是它的技术参数。

（1）请说出加热和保温状态下，开关S₁和S₂所处的状态；

（2）求出R₂的电阻值；

（3）若熔化1kgPVC塑料需要吸收10⁶J热量，某次熔接时要需熔化80gPVC，则正常情况下至少要加热多长时间？

产品名称	便携自动控温式PPR/PP-R塑料管材
型号	20-32MM（配Ф20、Ф25、Ф32模头）
环境温度	-20℃~50℃
相对湿度	45%~95%
额定电压	220V
加热头温度	260 ±5℃
功率	加热：1000W，保温：250W
安全指标	绝缘电阻不小于1ΜΩ

（4）在设计时，若指示灯ND可在“3V 0.3A”普通灯泡和“3V 10mA”的发光二极管中任选项一种，你认为先哪一种比较合适，请说明理由。

Answer

1）加热状态：S1、S2均闭合；保温状态：S1闭合，S2断开 （2）145.2Ω（3）80s（4）选“3V10mA”，更节能 

【解析】

试题分析：根据公式可知，电阻越小，电功率越大；当开S1闭合、S2断开时，两电阻串联，当开关S2闭合时，只有R1工作。由铭牌可知保温功率和加热功率，分别根据求出加热和保温时电路中的总电阻，再根据电阻的串联求出R2的电阻值。已知熔化1kgPVC塑料需要吸收的热量，据此求出熔化80gPVC需要的热量，再根据Q=W=Pt求出正常情况下的加热时间。

（4）灯泡正常发光时的电流和额定电流相等，根据P=UI求出两种指示灯所在支路消耗的电功率，即可从节约能源的角度选取哪一种比较合适．

【解析】
（1）当开S1闭合、S2断开时，两电阻串联，电路中电阻最大；当开关S2闭合时，只有R1工作此时电路中电阻最小；根据可知，开S1闭合、S2断开时处于保温状态，开关S1、S2闭合时处于加热状态。

（2）加热时，电路为R1的简单电路，则；

保温时，R1和R2串联，则，

R2=R总-R1=193.6Ω-48.4Ω=145.2Ω．

（3）熔化80gPVC需要的热量：

，

需要的加热时间：

（4）若指示灯为“3V 0.3A”普通灯泡时，

当其指示时，该支路消耗的电能P=UI=220V×0.3A=66W，

若指示灯为“3V 10mA”的发光二极管时，

当起指示时，该支路消耗的电能P′=UI′=220V×10×10-3A=2.2W，

从节约能源的角度可知应选“3V 10mA”的发光二极管．

答：（1）开S1闭合、S2断开时处于保温状态，开关S1、S2闭合时处于加热状态；

（2）R2的电阻值为145.2Ω；

（3）某次熔接时要需熔化80gPVC，则正常情况下至少要加热80s；

（4）指示灯ND应选“3V 10mA”的发光二极管，原因：指示灯正常工作时，消耗的电能少．

考点：此题考查的是电阻的串联和电功率公式、电热公式的灵活运用。