Question

微波爐是一種利用向食物發(fā)射微波，進(jìn)而將以微波形式存在的電磁能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能來對(duì)食物加熱的廚具．因?yàn)槲⒉�可以深入食物表面�?nèi)約5cm，因此與蒸烤類廚具比較，具有加熱更加迅速的特點(diǎn)．
小明家最近買了一個(gè)微波爐，他聽人們講利用微波爐對(duì)食物加熱，不僅加熱時(shí)間短，還具備加熱效率高的特點(diǎn)．為了驗(yàn)證后一種說法，他決定借助電能表、手表、溫度計(jì)等器材實(shí)際測(cè)量一下微波爐在高火擋燒水時(shí)的效率．
為此他查看了家中微波爐后面的銘牌，上面注明額定輸入功率為1200W，他又查看了他家的單相電子電能表，上面注明3200imp/kW?h（它表示每消耗電能1kW?h，該電能表上面的發(fā)光二極管閃爍3200次）．之后，他關(guān)閉其他所有家用電器，將體積為lL、溫度為20℃的水放入微波爐并用高火開始加熱，同時(shí)用鐘表計(jì)時(shí)并記錄電能表上面的發(fā)光二極管閃爍的次數(shù)，歷時(shí)4min，電能表上面的發(fā)光二極管閃爍了256次，此時(shí)取出并測(cè)得水的溫度為72℃，請(qǐng)你幫助小明計(jì)算微波爐燒水時(shí)的效率．
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，請(qǐng)回答這個(gè)微波爐是如何僅僅利用這只微波管實(shí)現(xiàn)在不同擋位工作的昵？

Answer 1

分析：（1）微波爐的效率等于水吸收的熱量與微波爐消耗的電能之比；
①已知發(fā)光二極管閃爍的次數(shù)，根據(jù)“3200imp/kW?h（它表示每消耗電能1kW?h，該電能表上面的發(fā)光二極管閃爍3200次）”可計(jì)算出在4min內(nèi)微波爐消耗的電能；
②已知水的體積，利用m=ρV可以計(jì)算出水的體積；
③已知水的質(zhì)量，水的初溫、末溫、利用Q=cm△t計(jì)算出水吸收的熱量；
（2）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(shí)間比調(diào)整功率．

解答：解：（1）①4min微波爐消耗的電能：W=

256imp

3200imp/kW?h

=

256

3200

×3.6×10⁶J=2.88×10⁵J；
②水的質(zhì)量：m=ρV=1.0×10³kg/m³×10^-3m³=1kg；
③水吸收的熱量：Q=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×1kg×（72℃-20℃）=2.18×10⁵J；
微波爐的效率：η=

Q

W

×100%=

2.18×105J

2.88×105J

×100%=76%；
（2）微波爐是間斷性工作的：
①當(dāng)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(shí)，設(shè)定為高火檔；
②當(dāng)微波爐中的微波管在額定電壓下以額定功率間歇工作時(shí)，設(shè)定為非高火檔；
③并且工作時(shí)間與不工作時(shí)間的比值越小，微波爐的檔位越低．
答：（1）微波爐燒水時(shí)的效率為76%；
（2）通過調(diào)整微波爐的工作與停止的時(shí)間比調(diào)整功率．

點(diǎn)評(píng)：本題是一道電學(xué)與熱學(xué)的綜合應(yīng)用題，利用所學(xué)知識(shí)解決生活中的疑難問題，使學(xué)生覺得學(xué)了物理有用，有意義！