Question

10．干衣機(jī)是利用電加熱和吹風(fēng)來使洗好的衣物中的水分快速蒸發(fā)的家用電器，如圖甲．圖乙為某型號干衣機(jī)工作電路的簡化圖，表中為其相關(guān)參數(shù)，干衣機(jī)一次工作需要依次完成烘干和冷卻兩個模式，請根據(jù)上述信息，解答下列問題：

（1）出于安全用電考慮，干衣機(jī)在工作時閉合開關(guān)順序?yàn)橄萐₁后S₂（選填“先S₁后S₂”或“先S₂后S₁”或“同時S₁、S₂”）．
（2）若該干衣機(jī)烘干連續(xù)正常工作10min，通過發(fā)熱電阻的電流是多少？發(fā)熱電阻產(chǎn)生的熱量是多少？（計(jì)算結(jié)果保留兩位小數(shù)）
（3）若干衣機(jī)在一次工作中消耗電能0.72kW•h，通過計(jì)算說明該干衣機(jī)正在采用哪種模式工作？在該次工作中干衣機(jī)共工作多長時間？

干衣冷風(fēng)功率/W	100
干衣熱風(fēng)功率/W	700
烘干時間/min	60
冷卻時間/min	30

Answer 1

分析 （1）為了避免發(fā)熱電阻的溫度過高，應(yīng)該先讓電動機(jī)工作，后讓發(fā)熱電阻工作，進(jìn)而可以判斷閉合開關(guān)的順序；
（2）根據(jù)電路圖和表中的干衣熱風(fēng)功率和冷風(fēng)功率可以求出發(fā)熱電阻的電功率，然后根據(jù)P=UI的變形公式I=$\frac{P}{U}$求出通過發(fā)熱電阻的電流；
知道發(fā)熱電阻的電功率和時間，根據(jù)Q=W=Pt求出發(fā)熱電阻產(chǎn)生的熱量；
（3）首先根據(jù)W=Pt求出干衣機(jī)一次工作完成烘干模式需要消耗的電能，然后與該干衣機(jī)在一次工作中消耗電能0.72kW•h進(jìn)行比較即可判斷正在采用的模式；
用總共消耗的電能減去烘干模式消耗的電能得到冷卻模式消耗的電能，又知道冷風(fēng)功率，根據(jù)P=$\frac{W}{t}$的變形公式t=$\frac{W}{P}$求出冷卻模式所用的時間，進(jìn)而求出該次工作中干衣機(jī)共工作的時間．

解答 解：（1）出于安全用電考慮，干衣機(jī)在工作時，為了避免發(fā)熱電阻的溫度過高，
應(yīng)該先讓電動機(jī)工作，后讓發(fā)熱電阻工作，故閉合開關(guān)順序?yàn)椤跋萐₁后S₂”．
（2）由電路圖可知，
當(dāng)開關(guān)S₁、S₂都閉合時，發(fā)熱電阻R與電動機(jī)M并聯(lián)，
干衣機(jī)處于烘干模式，P₁=700W，
當(dāng)開關(guān)S₁閉合，S₂斷開時，電路為電動機(jī)的簡單電路，
干衣機(jī)處于冷卻模式，P₂=100W，
則發(fā)熱電阻R的電功率：
P=P₁-P₂=700W-100W=600W，
由P=UI得，通過發(fā)熱電阻的電流：
I=$\frac{P}{U}$=$\frac{600W}{220V}$≈2.73A；
發(fā)熱電阻的正常工作t=10min=600s，
由P=$\frac{W}{t}$得，發(fā)熱電阻產(chǎn)生的熱量：
Q=W=Pt=600W×600s=3.6×10⁵J．
（3）干衣熱風(fēng)功率P=700W=0.7kW，烘干時間t=60min=1h，
由P=$\frac{W}{t}$得，干衣機(jī)一次工作完成烘干模式需要消耗的電能：
W₁=P₁t₁=0.7kW×1h=0.7kW•h＜0.72kW•h，
則說明該干衣機(jī)已完成烘干模式，正在采用冷卻模式工作．
干衣機(jī)在該次工作中完成冷卻模式消耗的電能：
W₂=W_總-W₁=0.72kW•h-0.7kW•h=0.02kW•h，
干衣冷風(fēng)功率P=100W=0.1kW，
由P=$\frac{W}{t}$得，干衣機(jī)在該次工作中完成冷卻模式所用的時間：
t₂=$\frac{{W}_{2}}{{P}_{2}}$=$\frac{0.02kW•h}{0.1kW}$=0.2h，
則在該次工作中干衣機(jī)共工作時間：
t_總=t₁+t₂=1h+0.2h=1.2h．
答：（1）先S₁后S₂；
（2）若該干衣機(jī)烘干連續(xù)正常工作10min，通過發(fā)熱電阻的電流是2.73A；發(fā)熱電阻產(chǎn)生的熱量是3.6×10⁵J；
（3）該干衣機(jī)正在采用冷卻模式工作；在該次工作中干衣機(jī)共工作的時間為1.2h．

點(diǎn)評 本題主要考查了并聯(lián)電路電功及電功率的計(jì)算，關(guān)鍵是公式及變形公式的靈活運(yùn)用，掌握并聯(lián)電路的特點(diǎn)并能從表格中得出相關(guān)的信息即可正確解題．