2.制作黑板報時常需要切割KT板。如圖是在某寶買到的快速切割KT板的電熱刀。小明利用電熱刀順利切割泡沫,但后續(xù)卻起火了。結(jié)合表格,利用所學(xué)的知識對上述現(xiàn)象的發(fā)生作出合理的解釋?
為了解決上述問題,開展了項目化學(xué)習(xí)活動,利用所學(xué)知識,制作一把溫度可控的電熱刀。經(jīng)老師和同學(xué)們商量討論,確定了該項目的評價量表如下表:
評價維度 |
待改進 |
良好 |
優(yōu)秀 |
切割性能 |
切割時長超過1分鐘 |
切割起火或切割時長20秒-1分鐘 |
20秒內(nèi)完成切割,不著火 |
控溫性能 |
發(fā)熱功率不可調(diào) |
發(fā)熱功率可調(diào),易超出合理范圍 |
發(fā)熱功率可調(diào),易控制在合理范圍內(nèi) |
提供的材料有:電熱絲:R
1直徑0.3mm(16Ω/m)、R
2直徑0.5mm(6Ω/m)、R
3直徑1mm(1.5Ω/m)。木弓A長20cm(用于固定電熱絲)、木弓B長60cm(如圖所示)。電源12V、滑動變阻器0-5Ω、定值電阻:5Ω、10Ω、20Ω,開關(guān)、導(dǎo)線、鱷魚夾數(shù)量不限制。通過多次實驗發(fā)現(xiàn)電熱絲的功率在90W-200W范圍內(nèi)切割效果佳,功率小于50W產(chǎn)熱速度不足無法切割材料,超過220W材料很容易著火。
(1)設(shè)計產(chǎn)品:小明他們經(jīng)過小組合作設(shè)計了如圖所示的電路。
①若選擇R
1、木弓A后,從切割性能評價上看小明的產(chǎn)品被評為
,寫出計算分析過程?
②若選擇R
3、木弓B后,要使電熱絲的功率在最佳范圍內(nèi)變化,則滑動變阻器的變阻范圍為多少?
(2)優(yōu)化與改進:從評價量表溫控性能去考慮,小明小組的設(shè)計部分電能浪費在滑動變阻器,能量利用率低且可調(diào)范圍非常小,易超出可調(diào)范圍。為解決上述的缺陷使指標(biāo)達(dá)到優(yōu)秀,利用老師提供的材料,小明選擇木弓A設(shè)計如圖所示電路。結(jié)合電路圖說明小明如何實現(xiàn)“發(fā)熱功率可調(diào),且控制在合理范圍內(nèi)”?