Question

熱熔膠在室溫下為固體，加熱到一定程度時變為較強粘性的液體，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．扣動扳機能使固體膠條向前擠壓，聯動開關S同時倒向A、B，槍口冒出膠液，松開扳機S同時倒向B、C．

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

Answer 1

【答案】分析：（1）松開扳機時，開關S同時倒向B、C，此時兩只PTC元件串聯，由圖讀出80℃時，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，聯動開關需同時倒向A、B，此時兩個PTC加熱元件并聯在電路中，首先根據圖表讀出此時每個PTC元件的阻值，進而可求它們并聯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體的電阻，因此可結合圖表中180℃附近的阻值變化規律來進行定性分析．
解答：解：（1）80℃時，PTC電阻為880Ω，
此時兩只PTC串聯，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PTC電阻為1210Ω，兩只電阻并聯，總電阻為605Ω，加熱功率為：
P==80W
要使加熱時間最短，PTC的發熱必須全部被膠條吸收，則加熱時間
t==300s．
答：燒完一根膠條要300s．
（3）由圖可知，當PTC的溫度達到180℃時，如果溫度升高，則電阻變大．由P=知，在電源電壓一定時，若電阻變大，則發熱功率減小，升溫速度減慢．反之，溫度降低，電阻減小，發熱功率增大，會快速升溫，這樣它的溫度會在180℃附近穩定下來．
點評：本題結合實際考查物理知識，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，解決此類問題時，應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．