Question

5．PTC，是一種新型的半導體陶瓷材料，它的發(fā)熱效率較高，PTC有一個人為設定的溫度當它的溫度低于設定溫度時，其電阻值會隨它的溫度升高而變��；當糨的溫度升高于設定溫度時，其電阻值會隨它的溫度升高而變大．如圖甲所示的陶瓷電熱水壺就是用了這種材料．它的工作電路如圖乙所示，R₀是定值電阻，其電阻不受溫度的影響，R_t是PTC的電阻，它的電阻值與溫度的關系如圖丙所示，該電熱水壺在R_t設定溫度狀態(tài)工作時，電路消耗的總功率1100W．

（1）在生活中你還對哪些新材料有了解，并簡述它們的物理特征．（寫出一種即可）
（2）R₀的阻值為多少？
（3）當R_t得溫度為130℃時，電路中R_t的實際功率為多少？

Answer 1

分析 （1）新材料主要包括納米材料、超導體材料、半導體材料、記憶合金等；
（2）從圖象上可以看出，當在設定溫度狀態(tài)工作時，連入電路的電阻R_T=34Ω，R₀、R_T串聯(lián)，根據(jù)公式R=$\frac{{U}^{2}}{P}$可求總電阻，然后根據(jù)串聯(lián)電阻的特點求出R₀的阻值．
（3）當R_T的溫度為130℃時，由圖象可知，此時R_T的阻值為100Ω，求出此時電路的總電阻，根據(jù)歐姆定律求出電路的電流，根據(jù)公式U=IR求出R_T兩端的電壓，最后利用公式P=UI求出R_T的實際功率．

解答 解：（1）家電用納米材料制成的納米材料多功能塑料，具有抗菌、除味、防腐、抗老化、抗紫外線等作用，可用處作電冰霜、空調(diào)外殼里的抗菌除味塑料；
（2）當在設定溫度狀態(tài)工作時，連入電路的電阻R_T=34Ω，R₀、R_T串聯(lián)，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，電路中的總電阻：
R_總=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{{（220V）}^{2}}{1100W}$=44Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，R₀的阻值：
R₀=R_總-R_T=44Ω-34Ω=10Ω；
（3）當R_T的溫度為130℃時，由圖象可知，此時R_T的阻值為100Ω，
電路中的總電阻：
R_總′=R₀+R'_T=10Ω+100Ω=110Ω，
電路中的電流：
I′=$\frac{U}{{R}_{總}′}$=$\frac{220V}{110Ω}$=2A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，R_T兩端的電壓：
U'=I'R_T′=2A×100Ω=200V，
則R_T的實際功率：
P'=U'I'=200V×2A=400W．
答：（1）家電用納米材料制成的納米材料多功能塑料，具有抗菌、除味、防腐、抗老化、抗紫外線等作用，可用處作電冰霜、空調(diào)外殼里的抗菌除味塑料；
（2）R₀的阻值為10Ω；
（3）當R_t得溫度為130℃時，電路中R_t的實際功率為400W．

點評 本題考查學生對新材料的了解和電阻、電流、電壓和實際功率的計算，關鍵是公式及其變形的靈活運用，難點是會正確分析圖象，從圖象上得到有用的數(shù)據(jù)，要知道串聯(lián)電路電阻的規(guī)律．