Question

6．韓國(guó)設(shè)計(jì)師打造了如圖甲所示這款另類雨傘：沒(méi)有傘面，空氣從下面的進(jìn)氣口進(jìn)入經(jīng)高速直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇后從上面的噴氣口噴出，形成一道氣幕．這道氣幕能夠起到傘面的作用，在使用者與雨水之間形成一道穩(wěn)固的屏障，用來(lái)阻擋雨水．
為了穩(wěn)定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，電動(dòng)機(jī)連接了一個(gè)PTC陶瓷元件（原理圖如乙）． PTC有一個(gè)根據(jù)需要設(shè)定的叫做“居里點(diǎn)溫度”的溫度，低于這個(gè)溫度時(shí)，其電阻隨溫度的升高而減小，高于這個(gè)溫度時(shí)，電阻值則隨溫度的升高而增大．

（1）這種氣幕傘使用的PTC元件，其電阻隨溫度變化的圖象如圖丙，由圖可知，該P(yáng)TC材料的居里點(diǎn)溫度為35℃．
（2）你認(rèn)為這種氣幕傘的設(shè)計(jì)或在使用過(guò)程中有何不足？不符合低碳經(jīng)濟(jì)潮流、電池耗盡后不能使用（寫(xiě)出一點(diǎn)即可）．
（3）這種氣幕傘上使用的直流電動(dòng)機(jī)，標(biāo)有“9V、72W”的 字樣，測(cè)得此電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為0.09歐，則此電動(dòng)機(jī)在正常工作時(shí)的效率最大是多少？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)題目提供的“居里點(diǎn)溫度”特點(diǎn)，由圖象可求出居里點(diǎn)溫度；
（2）根據(jù)沒(méi)有傘蓋和消耗電能進(jìn)行解答；
（3）電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的功率和額定功率相等，根據(jù)P=UI求出電路中的電流，根據(jù)P=I²R求出電動(dòng)機(jī)線圈電阻產(chǎn)生的熱功率，電動(dòng)機(jī)消耗的電功率減去熱功率即為獲得的機(jī)械功率，根據(jù)η=$\frac{{P}_{機(jī)械}}{{P}_{電動(dòng)機(jī)}}$×100%求出電動(dòng)機(jī)在正常工作時(shí)的效率．

解答 解：（1）由題意可知，PTC有個(gè)“居里點(diǎn)溫度”，低于這個(gè)溫度時(shí)，其電阻隨溫度的升高而減小，高于這個(gè)溫度時(shí)，電阻值則隨溫度的升高而增大，結(jié)合圖象可知，該P(yáng)CT材料的居里點(diǎn)溫度為35℃；
（2）這種氣幕傘的設(shè)計(jì)或在使用過(guò)程中的不足：消耗電能（消耗能源）、不符合綠色環(huán)保理念、不符合低碳經(jīng)濟(jì)潮流、只能遮雨不能遮陽(yáng)、雨極易濺到他人身上、刮大風(fēng)時(shí)雨仍會(huì)吹到人身上、電池耗盡后不能使用等；
（3）電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的功率P_M=72W，由P=UI可得通過(guò)的電流：
I=$\frac{{P}_{M}}{U}$=$\frac{72W}{9V}$=8A，
電動(dòng)機(jī)線圈電阻產(chǎn)生的熱功率：
P_R=I²R=（8A）²×0.09Ω=5.76W，
獲得的機(jī)械功率：
P_機(jī)械=P_M-P_R=72W-5.76W=66.24W，
電動(dòng)機(jī)在正常工作時(shí)的效率：
η=$\frac{{P}_{機(jī)械}}{{P}_{電動(dòng)機(jī)}}$×100%=$\frac{66.24W}{72W}$×100%=92%．
故答案為：（1）35；
（2）不符合低碳經(jīng)濟(jì)潮流、電池耗盡后不能使用；
（3）此電動(dòng)機(jī)在正常工作時(shí)的效率最大是92%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了學(xué)生對(duì)居里點(diǎn)的理解、氣幕傘的設(shè)計(jì)或在使用過(guò)程的不足、效率的計(jì)算等，對(duì)學(xué)生的綜合能力要求較高，有一定的難度．