在洗衣机中安装加热装置.可以提高水温.从而在减少洗衣粉用量的情况下.依然能有很好的洗涤效果.如图是它的等效电路.其中R1=22Ω.S2是一个单刀多掷开关.处于不同的位置时可以实现不同的档位(1)洗衣机内有20kg温度为20℃的冷水.不计热损失.将这些水加热到30℃吸收的热量是多少?[c水=4.2×103J/](2)将洗衣机接入家庭电路.闭� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

10．

在洗衣机中安装加热装置，可以提高水温，从而在减少洗衣粉用量的情况下，依然能有很好的洗涤效果，如图是它的等效电路，其中R₁=22Ω，S₂是一个单刀多掷开关，处于不同的位置时可以实现不同的档位
（1）洗衣机内有20kg温度为20℃的冷水，不计热损失，将这些水加热到30℃吸收的热量是多少？[c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]
（2）将洗衣机接入家庭电路，闭合S₁，将S₂拨到位置“2”时，洗衣机处于加热的高温档，如果此时电路消耗的功率为2400W，求R₂的阻值；
（3）将S₂拨到位置“3”时，电动机的功率为240W，那么洗衣机工作10分钟消耗的电能？

分析（1）知道水的比热容、水的质量、初温和末温，利用吸热公式Q_吸=cm（t-t₀）求这些水吸收的热量；
（2）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，电压一定时，电路电阻越小，电功率越大，电功率大，洗衣机处于加热的高温档，根据电路图分析电路结构即可判断高温档时，开关S₂拨到的位置；
根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出R₁的消耗的电功率，当S₂拨到位置“2”时，洗衣机处于加热的高温档，R₁与R₂并联，根据P₂=P_加热-P₁求出求出R₂消耗的电功率，根据R=$\frac{{U}^{2}}{P}$求R₂阻值；
（3）将S₂拨到位置“3”时，洗衣机在保温洗涤状态下工作，电动机与R₂并联，求出此时的总功率，根据W=Pt求出洗衣机工作10分钟消耗的电能．

解答解：（1）水吸收的热量：
Q_吸=cm（t-t₀）
=4.2×10³J/（kg•℃）×20kg×（30℃-20℃）
=8.4×10⁵J．
（2）根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，
当电压一定时，电路中的电阻越小，消耗的电功率越大，
所以闭合S₁，将S₂拨到位置“2”时，电阻R₁和R₂并联，
电路总电阻最小，电功率最大，洗衣机处于加热的高温档；
则此时R₁消耗的电功率：
P₁=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}}$=$\frac{（220V）^{2}}{22Ω}$=2200W，
R₂消耗的电功率：
P₂=P_加热-P₁=2400W-2200W=200W，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$得，R₂的阻值：
R₂=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{2}}$=$\frac{（220V）^{2}}{200W}$=242Ω．
（3）将S₂拨到位置“3”时，洗衣机在保温洗涤状态下工作，
此时电动机与R₂并联，则电路总功率：
P_总=P₂+P_电动机=200W+240W=440W，
工作时间t=10min=600s，
由P=$\frac{W}{t}$得，洗衣机消耗的电能：
W=P_总t=440W×600s=2.64×10⁵J．
答：（1）这些水加热到30℃吸收的热量是8.4×10⁵J；
（2）2；R₂的阻值为242Ω；
（3）洗衣机工作10分钟消耗的电能为2.64×10⁵J．