Question

17．如圖1為某品牌的智能馬桶，可遙控實(shí)現(xiàn)如清洗、座圈保溫、暖風(fēng)烘干、自動(dòng)除臭等功能，極大方便了人們的生活，其主要參數(shù)如下表，求：

電源	AC220V  50Hz
水溫	常溫4±4℃
水溫加熱功率	1000W
座圈加熱功率	20W
水箱容積	800mL
暖風(fēng)溫度	35-60℃
暖風(fēng)加熱功率	300W
使用水壓	0.08-0.70MPa
最高功率	1000W

（1）根據(jù)暖風(fēng)烘干功能，小明設(shè)計(jì)了如圖2所示的原理圖，當(dāng)選擇開關(guān)接觸AB選填（“AB”“BC”或“CD”）兩點(diǎn)時(shí)吹熱風(fēng)，其中電動(dòng)機(jī)的工作原理是通電線圈在磁場(chǎng)中受力轉(zhuǎn)動(dòng)．
（2）暖風(fēng)工作時(shí)分為“高溫”和“低溫”兩擋，R₁、R₂均為加熱電阻，當(dāng)S閉合時(shí)為高溫選填“高溫”或“低溫”）擋，加熱電阻R₁的阻值為484Ω，若暖風(fēng)系統(tǒng)的高溫功率為300W，求R₂的阻值．
（3）若馬桶以最大功率將滿水箱容積的水從常溫17℃加熱到37℃需要的時(shí)間為1min20s，求馬桶的加熱效率．

Answer 1

分析 （1）電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時(shí)電動(dòng)機(jī)和電熱絲同時(shí)工作，分析電路圖，確定選擇開關(guān)的位置；電動(dòng)機(jī)是根據(jù)通電線圈在磁場(chǎng)中受力轉(zhuǎn)動(dòng)的原理工作的，在工作時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；
（2）當(dāng)S閉合時(shí)，兩電熱絲R₁與R₂并聯(lián)，兩電熱絲的總電阻最小，根據(jù)P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知加熱絲的總功率最大，據(jù)此進(jìn)行解答；根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出加熱電阻R₁的電功率，暖風(fēng)系統(tǒng)的高溫功率減去加熱電阻R₁的電功率即為R₂的電功率，然后根據(jù)P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出電阻R₂的阻值；
（3）滿水箱容積水的體積和其容積相等，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$求出水的質(zhì)量，利用Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的熱量，根據(jù)P=$\frac{W}{t}$求出馬桶以最大功率消耗的電能，利用η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%求出馬桶的加熱效率．

解答 解：（1）由電路圖可知，當(dāng)選擇開關(guān)旋至AB時(shí)，電動(dòng)機(jī)和電熱絲同時(shí)接入電路，電吹風(fēng)吹熱風(fēng)；
電動(dòng)機(jī)的工作原理是通電線圈在磁場(chǎng)中受力轉(zhuǎn)動(dòng)；
（2）當(dāng)S閉合時(shí)，兩電熱絲R₁與R₂并聯(lián)，兩電熱絲的總電阻最小，
由P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，加熱絲的總功率最大，處于高溫檔；
因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，
所以，加熱電阻R₁的電功率：
P₁=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}}$=$\frac{（220V）^{2}}{484Ω}$=100W，
則R₂的電功率：
P₂=P_{暖風(fēng)}-P₁=300W-100W=200W，
電阻R₂的阻值：
R₂=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{2}}$=$\frac{（220V）^{2}}{200W}$=242Ω；
（3）滿水箱容積水的體積：
V=800mL=800cm³，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，水的質(zhì)量：
m=ρV=1.0g/cm³×800cm³=800g=0.8kg，
水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×0.8kg×（37℃-17℃）=6.72×10⁴J，
由P=$\frac{W}{t}$可得，馬桶以最大功率消耗的電能：
W=P_大t′=1000W×（60s+20s）=8×10⁴J，
馬桶的加熱效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%=$\frac{6.72×1{0}^{4}J}{8×1{0}^{4}J}$×100%=84%．
答：（1）AB；通電線圈在磁場(chǎng)中受力轉(zhuǎn)動(dòng)；
（2）高溫；R₂的阻值為242Ω；
（3）馬桶的加熱效率為84%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電路連接方式的判斷和電動(dòng)機(jī)的原理、電功率公式、密度公式、吸熱公式、電功公式、效率公式的應(yīng)用，從表格中獲取有用的信息以及判斷出不同狀態(tài)時(shí)電路的連接方式是關(guān)鍵．