Question

电烙铁在使用时，如果不断通电会使烙铁头的温度不断升高，影响焊接．有一种变阻电热丝控温电烙铁，其结构示意图和电路示意图分别如图甲、乙所示．电阻丝R₁是主电热丝，是用电阻基本不随温度变化的镍铬合金绕制，用于对烙铁头进行加热．电阻丝R₂为控温电热丝，是用铁铬铝合金绕制，当温度低时R₂阻值小，温度升高阻值变大．工作时，闭合开关接通家庭电路，电压是220V，且保持不变．R₁的电功率为100W，电烙铁的总功率为160W．通电30s后烙铁头的温度可以达到300℃左右．这个过程中由于R₂的阻值变大，电路中电流减小为0.4A，使R₁的电功率下降，烙铁头的温度不会继续上升．
求：（l）刚接通电路时，R₂的电功率；
（2）在使用电烙铁的过程中R₂阻值的变化范围（计算过程和结果保留1位小数）．

Answer 1

解：（1）刚接通电路：P₂=P-P₁=160W-100W=60W；
（2）∵P=UI，
∴闭合开关时，电路电流I===A，
∵P=I²R，
∴电阻R₁==≈189.1Ω，
R₂==≈113.4Ω，
∵I=，
∴通电30s后，电路总电阻R_总===550Ω，
R₂′=R_总-R₁=550Ω-189.1Ω=360.9Ω，
R₂阻值的变化范围为113.4Ω～360.9Ω．
答：（l）刚接通电路时，R₂的电功率为60W；
（2）在使用电烙铁的过程中R₂阻值的变化范围是113.4Ω～360.9Ω．
分析：（1）由图乙所示可知，两电阻串联，由串联电路特点可以求出R₂的电功率；
（2）开始时，已知电路总功功率，由P=UI的变形公式求出电路电流，然后由电功率公式的变形公式求出电阻阻值；由欧姆定律求出通电30s后电路总电阻，由串联电路特点求出R₂的阻值，然后求出其阻值变化范围．
点评：本题考查了求电阻功率、电阻变化范围问题，应用串联电路特点、电功率公式的变形公式、欧姆定律即可正确解题．