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    某校科技小组的同学们用PTC元件（即半导体陶瓷材料）制作了一个电加热保温杯。常温下的凉开水放在杯内可加热至60℃，并利用这种元件的电学特性设定保温温度为60℃。已知所用的PTC元件的阻值RT随温度的变化关系如图甲，使用时PTC元件如图乙接入家庭电路中。

    请回答下列问题：

    （1）当温度为60℃时，电路中的电流是          A，通电1min，PTC元件消耗的电能是          J。

    （2）PTC元件的最大电功率是          W。

    （3）保温杯可以利用PTC元件的特性进行保温的原理是：当温度达到60℃时，PTC元件发热功率等于散热功率（即在相同时间内产生的热量与散失的热量相等），温度保持不变。从图甲可以看出，①当它的温度高于60℃时，                           ，温度下降；②当温度低于60℃时，                       ，温度上升。因此保温杯中的水可以保持在60℃左右。

     

    【答案】

    （1）0.022   290.4  （2）24.2

    （3）①电阻增大，根据P=U2/R，它的发热功率减小，发热功率小于散热功率

    ②电阻小于60℃时的阻值，同理，发热功率增大，发热功率大于散热功率

    【解析】

    试题分析：（1）从乙图可知，电路中只有电阻Rr，

    当温度为60℃时，由甲图可知电阻Rr=10KΩ=10000Ω，

    而电源电压为U=220V，

    ∴电路中的电流为：

    而t=1min=60s，

    ∴消耗的电能为：W=UIt=220V×0.022A×60s=290.4J．

    （2）从乙图可知，PTC元件的最小电阻为30℃时的电阻，Rr小=2KΩ=2000Ω，

    ∴PTC元件的最大电功率为：

    （3）①当温度达到60℃时，PTC元件发热功率等于散热功率，温度保持不变．

    从图甲可以看出，当它的温度高于60℃时，PTC元件的电阻Rr增大，由公式可知PTC元件发热功率变小，发热功率小于散热功率，温度下降；

    ②从图甲可以看出，当它的温度低于60℃时，PTC元件的电阻Rr减小，由公式可知PTC元件发热功率变大，发热功率大于散热功率，温度上升；因此保温杯中的水可以保持在60℃左右．

    所以答案为：（1）0.022   290.4  （2）24.2

    （3）①电阻增大，根据P=U2/R，它的发热功率减小，发热功率小于散热功率

    ②电阻小于60℃时的阻值，同理，发热功率增大，发热功率大于散热功率

    考点：电功、电功率的计算

    点评：（1）本题考查了学生对欧姆定律的应用、电功的计算和的功率的计算，关键是对公式和公式变形的理解和应用，在计算过程中要注意单位的换算．

    （2）本题考查学生对图象的理解及应用，图象法为物理中常用方法，应学会熟练应用．在应用中重点掌握：①图象中坐标的含义；②图象的变化；③截矩的意义；④斜率的意义．

     

    练习册系列答案
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    科目：初中物理 来源： 题型：

    （2012?中山）某校科技小组的同学们用PTC元件（即半导体陶瓷材料）制作了一个电加热保温杯．常温下的凉开水放在杯内可加热至60℃，并利用这种元件的特性设定保温温度为60℃．已知所用的PTC元件的阻值RT随温度的变化关系如图甲，使用时PTC元件如图乙接入家庭电路中．

    请回答下列问题：
    （1）当温度为60℃时，电路中的电流是
    22
    22
    mA，通电1min，PTC元件消耗的电能是
    290.4
    290.4
    J．
    （2）PTC元件的最大电功率是
    24.2
    24.2
    W．
    （3）保温杯可以利用PTC元件的特性进行保温的原理是：当温度达到60℃时，PTC元件发热功率等于散热功率（即在相同时间内产生的热量与散失的热量相等），温度保持不变．从图甲可以看出，①当它的温度高于60℃时，
    PTC元件的电阻Rr增大，由公式P=
    U2
    R
    可知PTC元件发热功率变小，发热功率小于散热功率
    PTC元件的电阻Rr增大，由公式P=
    U2
    R
    可知PTC元件发热功率变小，发热功率小于散热功率
    ，温度下降；②当温度低于60℃时，
    PTC元件的电阻Rr减小，由公式P=
    U2
    R
    可知PTC元件发热功率变大，发热功率大于散热功率
    PTC元件的电阻Rr减小，由公式P=
    U2
    R
    可知PTC元件发热功率变大，发热功率大于散热功率
    ，温度上升．因此保温杯中的水可以保持在60℃左右．

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    科目：初中物理 来源：2013届江苏省南京市白下区中考二模物理试卷（带解析） 题型：实验题

    某校科技小组的同学们用PTC元件（即半导体陶瓷材料）制作了一个电加热保温杯。常温下的凉开水放在杯内可加热至60℃，并利用这种元件的电学特性设定保温温度为60℃。已知所用的PTC元件的阻值RT随温度的变化关系如图甲，使用时PTC元件如图乙接入家庭电路中。

    请回答下列问题：
    （1）当温度为60℃时，电路中的电流是          A，通电1min，PTC元件消耗的电能是          J。
    （2）PTC元件的最大电功率是          W。
    （3）保温杯可以利用PTC元件的特性进行保温的原理是：当温度达到60℃时，PTC元件发热功率等于散热功率（即在相同时间内产生的热量与散失的热量相等），温度保持不变。从图甲可以看出，①当它的温度高于60℃时，                           ，温度下降；②当温度低于60℃时，                       ，温度上升。因此保温杯中的水可以保持在60℃左右。

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    科目：初中物理 来源：2012-2013学年江苏省阜宁县九年级上学期期末学情调研物理试卷（解析版） 题型：实验题

    某校科技小组的同学们用PTC元件（即半导体陶瓷材料）制作了一个电加热保温杯. 常温下的凉开水放在杯内可加热至60℃，并利用这种元件的特性设定保温温度为60℃. 已知所用的PTC元件的阻值RT随温度的变化关系如图甲所示，使用时将PTC元件按如图乙接入家庭电路中.

    请回答下列问题：

    （1）当温度为60℃时，电路中的电流是  mA，通电10s，PTC元件消耗的电能是  J.

    （2）PTC元件的最大电功率是     W.

    （3）保温杯可以利用PTC元件的特性进行保温的原理是：当温度达到60℃时，PTC元件发热功率等于散热功率（即在相同时间内产生的热量与散失的热量相等），温度保持不变. 从图甲中可以看出，①当它的温度高于60℃时，PTC元件的电阻        ，电功率     .（“变大”、“变小”、“不变”）温度下降；②当温度低于60℃时，PTC元件的电阻     ，电功率     .（“变大”、“变小”、“不变”），温度上升. 因此保温杯中的水可以保持在60℃左右.

     

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