题目内容
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。
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。
（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
（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
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
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．
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、R0= 140