Question

【題目】某品牌智能滾筒洗衣機具有洗凈度高、不傷衣物、可設定洗滌溫度、方便安全等優點．其簡化等效電路如圖所示，此時處于空檔位置．閉合開關S，旋鈕繞P轉動，實現檔位轉換，旋至1檔時R1、R2同時工作，洗衣機處于加熱狀態；旋至2檔時R2和電動機同時工作，洗衣機處于保溫洗滌狀態．R1和R2均為電熱絲，其阻值不受溫度影響，R1=22Ω，主要參數如下表．（c水=4.2×103J/（kg℃））

**牌智能滾筒洗衣機
額定電壓	220V
加熱功率	2400W
設定溫度范圍	30℃～90℃
電動機功率	240W
防電墻電阻	1×106Ω

（1）洗衣機內注入10kg的水，在額定電壓下連續加熱1050秒，水溫由20℃上升到50℃，此過程中的加熱效率是多少？
（2）R2阻值是多少？
（3）洗衣機處于保溫洗滌狀態時，干路電流是多少？
（4）防電墻技術的應用是洗衣機未來發展的趨勢．防電墻通過在洗衣機內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，通過計算判斷防電墻技術能否保證人的安全．

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，

洗衣機加熱消耗的電能：

W=Pt=2400W×1050s=2.52×106J，

洗衣機加熱的效率：

η= ×100%= ×100%=50%

答：此過程中的加熱效率是50%；

（2）解：由電路圖可知，當旋鈕旋至1檔時，電熱絲R1與R2并聯，洗衣機處于加熱狀態，

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：洗衣機處于保溫洗滌狀態時，電熱絲R2與電動機并聯，

則電熱絲R2 和電動機的總功率：

P總=P2+P電動=200W+240W=440W，

保溫洗滌的干路電流：

I= = =2A，

答：洗衣機處于保溫洗滌狀態時，干路電流是2A；

（4）解：防電墻與人的電阻串聯，

根據串聯電路電阻特點可知，電路總電阻：

R=R0+R人=1×106Ω+1×105Ω=1.1×106Ω

串聯電路中的電流：

I0= = =2×10﹣4A，

由歐姆定律得，此時人體的電壓：

U人=I0R人=2×10﹣4A×1×105Ω=20V，

因為U人小于36V，所以防電墻技術能保證人的安全．

答：防電墻技術能保證人的安全．

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