Question

14．電磁爐是一種新型灶具，它高效、環(huán)保、節(jié)能．如圖所示是電磁爐的原理圖：

（1）爐子的內(nèi)部有一個(gè)金屬線圈，當(dāng)電流通過線圈時(shí)會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，這是由于電流有磁效應(yīng)，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），這是電磁感應(yīng)現(xiàn)象；電流使鐵鍋溫度迅速升高，這是由于電流有熱效應(yīng)，從而使鍋內(nèi)食物的溫度升高．所以電磁爐煮食的熱源來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)來加熱食物的廚具．則電磁爐與普通的電爐相比電磁爐的熱效率更高．
（2）電磁爐使用后，由于發(fā)熱體（鐵鍋底）因發(fā)熱而升溫，使用后溫度在100℃-300℃左右，及時(shí)排熱是保障線路板正常運(yùn)轉(zhuǎn)的唯一途徑．電磁爐采用的是智能風(fēng)扇，會(huì)將殘余的熱量及時(shí)放出．電磁爐啟動(dòng)后電風(fēng)扇就開始工作，隨后加熱裝置工作（注：電磁爐加熱裝置用電熱絲代替）；電風(fēng)扇不工作時(shí)，電熱絲怎么也不會(huì)發(fā)熱；當(dāng)電磁爐加熱裝置停止工作后，電風(fēng)扇還會(huì)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)．則在圖所示的四個(gè)電路圖中符合要求的是C．
（3）某型號(hào)電磁爐性能參數(shù)如下表所示

型號(hào)	額定電壓	額定頻率	功率范圍	溫度設(shè)定范圍	熱效率
Sc-16	220V	1500W	250W-1500W	50℃-300℃	＞90%

由表數(shù)據(jù)，電磁爐在額定電壓下，單獨(dú)工作30min，能使電能表（銘牌標(biāo)有2000J/kwh）的轉(zhuǎn)盤傳1500轉(zhuǎn)．
（4）由表數(shù)據(jù)，若電磁爐在功率調(diào)節(jié)和溫度調(diào)節(jié)的范圍內(nèi)，其功率隨設(shè)定的溫度變化規(guī)律如圖3所示．利用該電磁爐在1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下燒開一鍋質(zhì)量為1kg，初溫為10℃的水，水需要吸收3.78×10⁵J的熱量，若燒開這鍋水最多需要多少min？

Answer 1

分析 （1）①電流流過導(dǎo)體時(shí)導(dǎo)體發(fā)熱，這種現(xiàn)象是電流的熱效應(yīng)；電流流過導(dǎo)體時(shí)導(dǎo)體周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，這種現(xiàn)象是電流的磁效應(yīng)；
②閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種現(xiàn)象是電磁感應(yīng)現(xiàn)象；
③電磁爐煮食的熱源來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)來加熱食物的廚具，熱散失少，電磁爐的熱效率更高；
（2）當(dāng)電磁爐加熱裝置停止工作后，電風(fēng)扇還會(huì)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，說明加熱裝置和電風(fēng)扇可以獨(dú)立工作即為并聯(lián)；電風(fēng)扇不工作時(shí)，電熱絲怎么也不會(huì)發(fā)熱，說明一個(gè)開關(guān)控制干路，一個(gè)開關(guān)控制加熱裝置；
（3）2000r/kW•h表示電能表每消耗1kW•h的電能轉(zhuǎn)動(dòng)2000r，先根據(jù)P=$\frac{W}{t}$求出電磁爐在額定電壓下單獨(dú)工作30min消耗的電能，然后求出電能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)數(shù)；
（4）1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)是100℃，根據(jù)Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的熱量；燒開這鍋水最多需要的時(shí)間應(yīng)使用設(shè)定溫度為100℃時(shí)對(duì)應(yīng)的功率500W進(jìn)行計(jì)算，因?yàn)槿粼O(shè)定溫度低于100℃則水無(wú)法燒開，若設(shè)定溫度高于100攝氏度則時(shí)間不是最長(zhǎng)時(shí)間，根據(jù)效率公式求出消耗的電能，利用P=$\frac{W}{t}$求出加熱時(shí)間．

解答 解：（1）電流通過爐子內(nèi)部的金屬線圈時(shí)，由于電流的磁效應(yīng)，會(huì)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)又會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，這是電磁感應(yīng)現(xiàn)象；由于電流有熱效應(yīng)，從而使鍋內(nèi)食物的溫度升高；電磁爐煮食的熱源來自于鍋具本身而不是電磁爐本身發(fā)熱傳導(dǎo)給鍋具，熱散失少，電磁爐的熱效率更高；
（2）根據(jù)題意可得：①電磁爐起動(dòng)后電風(fēng)扇就開始工作，隨后加熱裝置工作；②電風(fēng)扇不工作時(shí)，電熱絲怎么也不會(huì)發(fā)熱；③當(dāng)電磁爐加熱裝置停止工作后，電風(fēng)扇還會(huì)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)；
AB．開關(guān)閉合時(shí)加熱裝置和電動(dòng)機(jī)同時(shí)工作，開關(guān)斷開時(shí)兩者同時(shí)不工作，不符合題意；
C．干路開關(guān)閉合時(shí)電動(dòng)機(jī)工作，再閉合加熱裝置的開關(guān)時(shí)加熱裝置工作，斷開加熱裝置的開關(guān)時(shí)加熱裝置不工作，電動(dòng)機(jī)還可以工作，符合題意；
D．干路開關(guān)閉合時(shí)電熱絲即開始工作，不符合題意．
（3）由P=$\frac{W}{t}$可得，電磁爐在額定電壓下，單獨(dú)工作30min消耗的電能：
W=Pt=1500×10^-3kW×$\frac{30}{60}$h=0.75kW•h，
電能表轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)數(shù)：
N=0.75kW•h×2000r/kW•h=1500r；
（4）1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)是100℃，水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×1kg×（100℃-10℃）=3.78×10⁵J，
燒開這鍋水最多需要的時(shí)間應(yīng)使用設(shè)定溫度為100℃時(shí)對(duì)應(yīng)的功率500W進(jìn)行計(jì)算，因?yàn)槿粼O(shè)定溫度低于100℃則水無(wú)法燒開，若設(shè)定溫度高于100攝氏度則時(shí)間不是最長(zhǎng)時(shí)間，
由η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%可得，消耗的電能：
W=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{3.78×1{0}^{5}J}{90%}$=4.2×10⁵J，
由P=$\frac{W}{t}$可得，加熱的最長(zhǎng)時(shí)間：
t=$\frac{W}{P′}$=$\frac{4.2×1{0}^{5}J}{500W}$=840s=14min．
故答案為：
（1）磁；電磁感應(yīng)；熱；電磁爐；
（2）C；
（3）1500；
（4）3.78×10⁵；燒開這鍋水最多需要14min．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電磁爐的工作原理、電路圖的設(shè)計(jì)、電能表轉(zhuǎn)數(shù)的計(jì)算、熱量和加熱時(shí)間的計(jì)算等，得出加熱時(shí)間組成時(shí)電磁爐的功率是關(guān)鍵．