Question

【題目】如圖甲所示的一款多功能洗衣機(jī)，圖乙是其簡(jiǎn)化電路圖．此款洗衣機(jī)額定電壓220V，它有兩個(gè)檔位，當(dāng)開(kāi)關(guān)置于位置1 時(shí)（電路接入R1和R2）為加熱狀態(tài)，消耗功率為2400W；當(dāng)開(kāi)關(guān)置于位置2 時(shí)（電路接入R2和電動(dòng)機(jī)）為保溫洗滌狀態(tài)．已知電阻R1的阻值為22Ω，水的比熱容為c水=4.2×103J/（ kg℃）．
（1）在洗衣機(jī)內(nèi)加入質(zhì)量為20kg、初溫為20℃的冷水，求加熱狀態(tài)下使水的溫度升高50℃需要的時(shí)間；（不考慮熱損失）
（2）求R2的阻值；
（3）已知洗衣機(jī)在保溫洗滌狀態(tài)下工作時(shí)，通過(guò)電路的總電流為2A．求電動(dòng)機(jī)的功率．

Answer 1

【答案】
（1）解：加熱狀態(tài)下使水的溫度升高50℃，則水吸收的熱量：

Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg℃）×20kg×50℃=4.2×106J；不考慮熱損失，加熱狀態(tài)下洗衣機(jī)消耗的電能：W=Q吸=4.2×106J；由P= 可得，加熱時(shí)間：t= = =1750s

（2）解：當(dāng)開(kāi)關(guān)置于位置1時(shí)為加熱狀態(tài)，R1與R2并聯(lián)，其兩端電壓均為220V，則R1消耗的功率：P1= = =2200W；因?yàn)榧訜峁β实扔赗1、R2消耗功率之和，所以，R2消耗的功率：P2=P加熱﹣P1=2400W﹣2200W=200W，由P2= 可得R2的阻值：R2= = =242Ω
（3）解：洗衣機(jī)在保溫洗滌狀態(tài)下工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)與R2并聯(lián)，通過(guò)電路的總電流為2A，則電動(dòng)機(jī)與R2的總功率：P總=UI=220V×2A=440W；

并聯(lián)電路中各支路獨(dú)立工作、互不影響，所以R2的功率不變，仍為P2=200W，因?yàn)镻總=P2+PM，所以，電動(dòng)機(jī)的功率：PM=P總﹣P2=440W﹣200W=240W

【解析】（1）已知水的質(zhì)量、比熱容和溫度變化量，利用吸熱公式Q吸=cm△t求出水吸收的熱量；不考慮熱損失，則加熱狀態(tài)下消耗的電能W=Q吸 ， 已知加熱功率，利用P= 可求出加熱時(shí)間；（2）根據(jù)R1的阻值和額定電壓，利用P= 求出R1的功率；當(dāng)開(kāi)關(guān)置于位置1時(shí)為加熱狀態(tài)，R1與R2并聯(lián)，加熱電阻正常工作時(shí)，加熱功率等于R1與R2功率之和，據(jù)此求出R2的功率，根據(jù)R= 求出R2的阻值；（3）洗衣機(jī)在保溫洗滌狀態(tài)下工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)與R2并聯(lián)；已知總電流，根據(jù)P=UI求出總功率；總功率等于電動(dòng)機(jī)與R2功率之和，根據(jù)并聯(lián)電路的特點(diǎn)可知R2的功率不變，從而可求出電動(dòng)機(jī)的功率．