Question

【題目】某品牌智能滾筒洗衣機(jī)具有洗凈度高、不傷衣物、可設(shè)定洗滌溫度、方便安全等優(yōu)點(diǎn)．其簡(jiǎn)化等效電路如圖所示，此時(shí)處于空檔位置．閉合開關(guān)S，旋鈕繞P轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)檔位轉(zhuǎn)換，旋至1檔時(shí)R1、R2同時(shí)工作，洗衣機(jī)處于加熱狀態(tài)；旋至2檔時(shí)R2和電動(dòng)機(jī)同時(shí)工作，洗衣機(jī)處于保溫洗滌狀態(tài)．R1和R2均為電熱絲，其阻值不受溫度影響，R1=22Ω，主要參數(shù)如下表．（c水=4.2×103J/（kg℃））

**牌智能滾筒洗衣機(jī)
額定電壓	220V
加熱功率	2400W
設(shè)定溫度范圍	30℃～90℃
電動(dòng)機(jī)功率	240W
防電墻電阻	1×106Ω

（1）洗衣機(jī)內(nèi)注入10kg的水，在額定電壓下連續(xù)加熱1050秒，水溫由20℃上升到50℃，此過(guò)程中的加熱效率是多少？
（2）R2阻值是多少？
（3）洗衣機(jī)處于保溫洗滌狀態(tài)時(shí)，干路電流是多少？
（4）防電墻技術(shù)的應(yīng)用是洗衣機(jī)未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)．防電墻通過(guò)在洗衣機(jī)內(nèi)部形成永久性電阻保證人的安全．異常漏電情況下，電流依次經(jīng)防電墻和人體流入大地，若人體的最大電阻為1×105Ω，人體的安全電壓不高于36V，通過(guò)計(jì)算判斷防電墻技術(shù)能否保證人的安全．

Answer 1

【答案】
（1）解：水吸收的熱量：

Q吸=c水m水（t﹣t0）

=4.2×l03J/（kg℃）×10kg×（50℃﹣20℃）

=1.26×l06J，

洗衣機(jī)加熱消耗的電能：

W=Pt=2400W×1050s=2.52×106J，

洗衣機(jī)加熱的效率：

η= ×100%= ×100%=50%

答：此過(guò)程中的加熱效率是50%；

（2）解：由電路圖可知，當(dāng)旋鈕旋至1檔時(shí)，電熱絲R1與R2并聯(lián)，洗衣機(jī)處于加熱狀態(tài)，

由P=UI= 得，電熱絲R1的加熱功率：

P1= = =2200W，

電熱絲R2 的加熱功率：

P2=P﹣P1=2400W﹣2200W=200W，

則電熱絲R2的阻值：

R2= = 242Ω，

答：R2阻值是242Ω；

（3）解：洗衣機(jī)處于保溫洗滌狀態(tài)時(shí)，電熱絲R2與電動(dòng)機(jī)并聯(lián)，

則電熱絲R2 和電動(dòng)機(jī)的總功率：

P總=P2+P電動(dòng)=200W+240W=440W，

保溫洗滌的干路電流：

I= = =2A，

答：洗衣機(jī)處于保溫洗滌狀態(tài)時(shí)，干路電流是2A；

（4）解：防電墻與人的電阻串聯(lián)，

根據(jù)串聯(lián)電路電阻特點(diǎn)可知，電路總電阻：

R=R0+R人=1×106Ω+1×105Ω=1.1×106Ω

串聯(lián)電路中的電流：

I0= = =2×10﹣4A，

由歐姆定律得，此時(shí)人體的電壓：

U人=I0R人=2×10﹣4A×1×105Ω=20V，

因?yàn)閁人小于36V，所以防電墻技術(shù)能保證人的安全．

答：防電墻技術(shù)能保證人的安全．

【解析】（1）先根據(jù)Q吸=c水m水（t﹣t0）求出水吸收的熱量，再根據(jù)W=Pt求出洗衣機(jī)加熱的效率，最后根據(jù)η= ×100%求出洗衣機(jī)加熱的效率；（2）根據(jù)P=UI= 求出電熱絲R1的加熱功率，進(jìn)而得出電熱絲R2 的加熱功率，根據(jù)R2= 求出電熱絲R2阻值；（3）先求出電熱絲R2 和電動(dòng)機(jī)的總功率，根據(jù)P=UI的變形公式求出干路電流；（4）根據(jù)串聯(lián)電路電阻特點(diǎn)求出電路總電阻，再利用歐姆定律及變形公式求出此時(shí)人體的電壓，與人體的安全電壓進(jìn)行比較即可判斷防電墻技術(shù)能否保證人的安全．