Question

3．電磁爐是一種新型灶具，如圖所示是電磁爐的原理圖：爐子的內(nèi)部有一個(gè)金屬線圈，當(dāng)電流通過(guò)線圈時(shí)會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，這個(gè)變化的磁場(chǎng)又會(huì)引起電磁爐上面的鐵質(zhì)鍋底內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流（即渦流），渦流使鍋體鐵分子高速無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，分子互相碰撞、摩擦而產(chǎn)生熱能，從而迅速使鍋體及食物的溫度升高．所以電磁爐煮食的熱源來(lái)自于鍋具本身而不是電磁爐本身發(fā)熱傳導(dǎo)給鍋具，它是完全區(qū)別于傳統(tǒng)的靠熱傳導(dǎo)來(lái)加熱食物的廚具．
請(qǐng)問(wèn)：
（1）電磁爐與普通的電爐相比，誰(shuí)的熱效率更高？為什么？
（2）某同學(xué)用功率為2000W的電磁爐，將1㎏初溫為25℃的水加熱到100℃，需要的時(shí)間為2分55秒，則消耗的電能是多少？電磁爐的熱效率是多少？（水的比熱容為4.2×10³J/（kg﹒℃） ）

Answer 1

分析 （1）電磁爐煮食的熱源來(lái)自于鍋具本身而不是電磁爐本身發(fā)熱傳導(dǎo)給鍋具，它是完全區(qū)別于傳統(tǒng)的靠熱傳導(dǎo)來(lái)加熱食物的廚具，熱散失少，電磁爐的熱效率更高；
（2）知道水的質(zhì)量、水的比熱容、水的初溫和末溫，利用吸熱公式Q_吸=cm△t求水吸收的熱量（有用能量）；知道電磁爐的電功率和加熱時(shí)間，利用W=Pt求消耗的電能（總能量），再利用效率公式求電磁爐的熱效率．

解答 解：
（1）因?yàn)殡姶艩t是利用鍋體本身發(fā)熱來(lái)加熱食物，沒(méi)有爐具向鍋體傳熱的過(guò)程，熱散失少，所以電磁爐的熱效率更高；
（2）因?yàn)镻=$\frac{W}{t}$，
所以加熱水消耗的電能：W=Pt=2000W×175s=3.5×10⁵J；
水吸收的熱量：Q_吸=cm_水△t=4.2×10³J/（kg•℃）×1kg×（100℃-25℃）=3.15×10⁵J，
電磁爐的熱效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%=$\frac{3.15×1{0}^{5}J}{3.5×1{0}^{5}J}$×100%=90%．
答：
（1）電磁爐的效率高；因?yàn)殡姶艩t對(duì)周?chē)�不產(chǎn)生熱的輻射，所以效率高；
（2）消耗的電能是3.5×10⁵J，電磁爐的熱效率是90%．

點(diǎn)評(píng) 本題是一道電學(xué)與熱學(xué)的綜合應(yīng)用題，與實(shí)際生活相聯(lián)系，使學(xué)生覺(jué)得學(xué)了物理有用，認(rèn)真閱讀題干內(nèi)容，了解電磁爐的加熱原理是本題的突破口．