Question

【题目】某品牌智能滚筒洗衣机具有洗净度高、不伤衣物、可设定洗涤温度、方便安全等优点．其简化等效电路如图所示，此时处于空档位置．闭合开关S，旋钮绕P转动，实现档位转换，旋至1档时R1、R2同时工作，洗衣机处于加热状态；旋至2档时R2和电动机同时工作，洗衣机处于保温洗涤状态．R1和R2均为电热丝，其阻值不受温度影响，R1=22Ω，主要参数如下表．（c水=4.2×103J/（kg℃））

**牌智能滚筒洗衣机
额定电压	220V
加热功率	2400W
设定温度范围	30℃～90℃
电动机功率	240W
防电墙电阻	1×106Ω

（1）洗衣机内注入10kg的水，在额定电压下连续加热1050秒，水温由20℃上升到50℃，此过程中的加热效率是多少？
（2）R2阻值是多少？
（3）洗衣机处于保温洗涤状态时，干路电流是多少？
（4）防电墙技术的应用是洗衣机未来发展的趋势．防电墙通过在洗衣机内部形成永久性电阻保证人的安全．异常漏电情况下，电流依次经防电墙和人体流入大地，若人体的最大电阻为1×105Ω，人体的安全电压不高于36V，通过计算判断防电墙技术能否保证人的安全．

Answer 1

【答案】
（1）解：水吸收的热量：

Q吸=c水m水（t﹣t0）

=4.2×l03J/（kg℃）×10kg×（50℃﹣20℃）

=1.26×l06J，

洗衣机加热消耗的电能：

W=Pt=2400W×1050s=2.52×106J，

洗衣机加热的效率：

η= ×100%= ×100%=50%

答：此过程中的加热效率是50%；

（2）解：由电路图可知，当旋钮旋至1档时，电热丝R1与R2并联，洗衣机处于加热状态，

由P=UI= 得，电热丝R1的加热功率：

P1= = =2200W，

电热丝R2 的加热功率：

P2=P﹣P1=2400W﹣2200W=200W，

则电热丝R2的阻值：

R2= = 242Ω，

答：R2阻值是242Ω；

（3）解：洗衣机处于保温洗涤状态时，电热丝R2与电动机并联，

则电热丝R2 和电动机的总功率：

P总=P2+P电动=200W+240W=440W，

保温洗涤的干路电流：

I= = =2A，

答：洗衣机处于保温洗涤状态时，干路电流是2A；

（4）解：防电墙与人的电阻串联，

根据串联电路电阻特点可知，电路总电阻：

R=R0+R人=1×106Ω+1×105Ω=1.1×106Ω

串联电路中的电流：

I0= = =2×10﹣4A，

由欧姆定律得，此时人体的电压：

U人=I0R人=2×10﹣4A×1×105Ω=20V，

因为U人小于36V，所以防电墙技术能保证人的安全．

答：防电墙技术能保证人的安全．

【解析】（1）先根据Q吸=c水m水（t﹣t0）求出水吸收的热量，再根据W=Pt求出洗衣机加热的效率，最后根据η= ×100%求出洗衣机加热的效率；（2）根据P=UI= 求出电热丝R1的加热功率，进而得出电热丝R2 的加热功率，根据R2= 求出电热丝R2阻值；（3）先求出电热丝R2 和电动机的总功率，根据P=UI的变形公式求出干路电流；（4）根据串联电路电阻特点求出电路总电阻，再利用欧姆定律及变形公式求出此时人体的电压，与人体的安全电压进行比较即可判断防电墙技术能否保证人的安全．