Question

【題目】如圖甲是順德第二屆創客節比賽活動中使用的某3D打印機，工作時，噴頭的發熱體自動加熱到預設溫度，將PLA線材料變成液態后從噴嘴流出。噴頭背面裝有一個散熱風扇，在噴頭達到預設溫度后開始工作，該打印機有四個相同型號的電動機M1、M2、M3、M4，其中M1、M2、M3共同實現噴頭的精準定位，M4則將PLA線材送入噴頭，發熱體未達到預設溫度時噴頭靜止不動。某創客小組收集了相關的信息如圖乙表所示。

（1）打印機噴頭能將PLA線材料變化成液態，它是利用電流的_____工作的。

（2）電動機工作時，主要將_____能轉化為_____能。

（3）在打印過程中，若發熱體、散熱風扇和M1、M2、M3、M4同時正常工作，則打印機總的工作電流為_____A。

（4）打印某個3d作品，四臺電動機和散熱風扇均工作了10min，則四臺電動機產生的熱量共_____J，散熱風扇輸出的機械能為_____J

Answer 1

【答案】熱效應 電 機械 8.5 2700 6600

【解析】

（1）打印機的噴頭利用電流的熱效應將電能轉化為內能，使固態樹脂等材料溫度升高；

（2）電動車是利用電動機來工作的，它工作時消耗電能，產生機械能，將電能轉化為機械能；

（3）在打印過程中，若發熱體、散熱風扇和M1、M2、M3、M4同時正常工作，則打印機的總工作電流：I＝I發熱+I1+I2+I3+I4+I風扇＝2A+1.5A+1.5A+1.5A+1.5A+0.5A＝8.5A；

（4）四臺電動機產生的熱量Q總＝4Q1＝4I12R1t＝4×（1.5A）2×0.5Ω×10×60s＝2700J；

散熱風扇產生的熱量Q風扇＝I風扇2R風扇t＝（0.5A）2×4Ω×10×60s＝600J，

風扇消耗的電能W＝UIt＝24V×0.5A×10×60s＝7200J，

散熱風扇輸出的機械能W機械＝W﹣Q風扇＝7200J﹣600J＝6600J。