Question

4．微波爐是一種利用向食物發(fā)射微波，進而將以微波形式存在的電磁能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能來對食物加熱的廚具．小雷決定測量一下微波爐在高火檔燒水時的效率．他查看他家的單相電子電能表（如圖）．他關(guān)閉其他所有家用電器，將體積為1L、溫度為20℃的水放入微波爐并用高火檔開始加熱，同時用鐘表計時并記錄電能表上面的發(fā)光二極管閃爍的次數(shù)，歷時6min，電能表上面的發(fā)光二極管閃爍了270次，此時取出并測得水的溫度為70℃．
（1）微波爐不是（選填“是”或“不是”）利用電流的熱效應(yīng)工作的．
（2）在小雷的測量過程中，微波爐的消耗的電能是3.24×10⁵J，微波爐的電功率是900W．水吸收的熱量是2.1×10⁵J．微波爐在高火檔的效率是64.8%．
（3）微波爐中發(fā)射微波的器件叫做微波管，若某微波爐內(nèi)的微波管只有一只，且該微波管只能在額定電壓下以額定功率工作，這個微波爐是如何僅僅利用這只微波管實現(xiàn)在高火、中火、低火檔位工作？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)微波爐工作的原理可判斷其是否利用了電流的熱效應(yīng)；
（2）根電能表的參數(shù)和題干提供的數(shù)據(jù)，可計算消耗的電能；再利用P=$\frac{W}{t}$可計算微波爐的電功率；同時根據(jù)吸熱公式計算水吸收的熱量，最后利用η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%計算其效率的大��；
（3）現(xiàn)在的微波爐是間斷性工作的，通過調(diào)整工作與停止的時間比調(diào)整功率．

解答 解：（1）由微波爐的工作原理可知，微波爐工作時，向食物發(fā)射微波，微波會引起食物內(nèi)部分子的振動，產(chǎn)生內(nèi)能，進而將以微波形式存在的電磁能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能來對食物加熱，這不屬于電流的熱效應(yīng)，因此，微波爐不是利用電流的熱效應(yīng)工作的；
（2）微波爐的消耗的電能：W=$\frac{270imp}{3000imp/kW•h}$=0.09kW•h=3.24×10⁵J；
微波爐的電功率：P=$\frac{W}{t}$=$\frac{3.24×1{0}^{5}J}{6×60s}$=900W；
由公式ρ=$\frac{m}{V}$得，水的質(zhì)量：m=ρV=1.0×10³kg/m³×1×10^-3m³=1kg，
水吸收的熱量是：Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×1kg×（70℃-20℃）=2.1×10⁵J；
微波爐在高火檔的效率是：η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%=$\frac{2.1×1{0}^{5}J}{3.24×1{0}^{5}J}$×100%≈64.8%；
（3）微波爐是間斷性工作的：
當微波爐中的微波管在額定電壓下以額定功率連續(xù)工作時，設(shè)定為高火檔；
當微波爐中的微波管在額定電壓下以額定功率間歇工作時，設(shè)定為中火或低火檔，并且工作時間與不工作時間的比值越小，微波爐的檔位越低．
故答案為：（1）不是；（2）3.24×10⁵J；900；2.1×10⁵；64.8%．
（3）當微波爐中的微波管在額定電壓下以額定功率連續(xù)工作時，設(shè)定為高火檔；
當微波爐中的微波管在額定電壓下以額定功率間歇工作時，設(shè)定為中火或低火檔．

點評 本題以微波爐這內(nèi)容，考查了其原理，電功、電功率、熱量、效率等的計算，以及對其不同檔位設(shè)置的了解，綜合性強．尤其是題目中有一連串的計算，較為繁瑣，應(yīng)細心作答．