Question

17．某節(jié)物理課，小明聽(tīng)老師介紹微波爐是如何加熱食品后，回家觀察一下家中的微波爐：電源線插頭有三個(gè)腳，且中間的腳稍長(zhǎng)如圖所示，其銘牌如表所示．他很想知道：

防觸電保護(hù)類型1類	電源頻率50HZ
型號(hào)NN-S313WF	最大加熱功率1100W
質(zhì)量12Kg	額定容積20L
額定電壓220V	加熱效率＞92%

（1）微波爐用最大功率加熱時(shí)，電路中的電流是多少？
（2）加熱率真能大于92%嗎？他進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：用容積是250mL的礦泉水瓶裝滿初溫為20℃水，放入微波爐中．讓微波爐在正常工作狀態(tài)下用最大加熱功率加熱1min，取出后測(cè)得溫度79℃．那么這臺(tái)微波爐的實(shí)際加熱效率是多少？[C_水=4.2×10³J/（kg•℃）]
（3）電源線插頭的三個(gè)腳，為什么要設(shè)計(jì)中間的腳E稍長(zhǎng)？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)P=UI求出微波爐用最大功率加熱時(shí)電路中的電流；
（2）根據(jù)m=ρV求出水的質(zhì)量，然后根據(jù)Q_吸=cm（t-t₀）求出吸收的熱量，再由W=Pt求出電流做的功，最后根據(jù)η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%求出微波爐的效率；
（3））家用電器都使用三孔插座，是由于這些用電器的外殼是金屬，金屬是導(dǎo)體；當(dāng)用電器漏電時(shí)，會(huì)使外殼帶電，若接上地線，一旦有漏電現(xiàn)象，電流也就通過(guò)地線，流入大地，從而防止了觸電事故的發(fā)生．

解答 解：（1）由P=UI可得，微波爐用最大功率加熱時(shí)電路中的電流：
I=$\frac{P}{U}$=$\frac{1100W}{220V}$=5A；
（2）水的體積：
V=250mL=250cm³=2.5×10^-4m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，水的質(zhì)量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×2.5×10^-4m³=0.25kg，
水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）
=4.2×10³J/（kg•℃）×0.25kg×（79℃-20℃）
=6.195×10⁴J，
由P=$\frac{W}{t}$可得，消耗的電能：
W=Pt=1100W×60s=6.6×10⁴J，
微波爐的效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%=$\frac{6.195×1{0}^{4}J}{6.6×1{0}^{4}J}$×100%≈93.9%；
（3）腳E是把微波爐的外殼與地線相連接，而且腳E稍長(zhǎng)一些可保證在插入插座和拔出插座時(shí)更安全．原因是插入插座時(shí)外殼先接觸地線，拔出插座時(shí)外殼后脫離地線．
答：（1）微波爐用最大功率加熱時(shí)，電路中的電流是5A；
（2）這臺(tái)微波爐的實(shí)際加熱效率是93.9%；
（3）稍長(zhǎng)的腳E是把微波爐的外殼與地線相連接，腳E稍長(zhǎng)可以在插入插座時(shí)外殼先接地線，拔出插座時(shí)外殼后脫離地線，即使微波爐因絕緣不好而漏電時(shí)，人也不會(huì)觸電．

點(diǎn)評(píng) 本題是一道電學(xué)與熱學(xué)的綜合應(yīng)用題．重點(diǎn)還是相關(guān)公式的靈活應(yīng)用，并且還能從相關(guān)數(shù)據(jù)中找出有用的．注意計(jì)算時(shí)的單位變換要正確．