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）爐子的內部有一個金屬線圈，當電流通過線圈時會產生磁場，這是由于電流有磁效應，這個變化的磁場又會引起電磁爐上面的鐵質鍋底內產生感應電流（即渦流），這是電磁感應現象；電流使鐵鍋溫度迅速升高，這是由于電流有熱效應，從而使鍋內食物的溫度升高．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)熱傳導給鍋具，它是完全區(qū)別于傳統的靠熱傳導來加熱食物的廚具．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，及時排熱是保障線路板正常運轉的唯一途徑．電磁爐采用的是智能風扇，會將殘余的熱量及時放出．電磁爐啟動后電風扇就開始工作，隨后加熱裝置工作（注：電磁爐加熱裝置用電熱絲代替）；電風扇不工作時，電熱絲怎么也不會發(fā)熱；當電磁爐加熱裝置停止工作后，電風扇還會繼續(xù)轉動．則在圖所示的四個電路圖中符合要求的是C．
（3）某型號電磁爐性能參數如下表所示

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

由表數據，電磁爐在額定電壓下，單獨工作30min，能使電能表（銘牌標有2000J/kwh）的轉盤傳1500轉．
（4）由表數據，若電磁爐在功率調節(jié)和溫度調節(jié)的范圍內，其功率隨設定的溫度變化規(guī)律如圖3所示．利用該電磁爐在1標準大氣壓下燒開一鍋質量為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電流流過導體時導體發(fā)熱，這種現象是電流的熱效應；電流流過導體時導體周圍產生磁場，這種現象是電流的磁效應；
②閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動，導體中產生感應電流，這種現象是電磁感應現象；
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)熱傳導給鍋具，它是完全區(qū)別于傳統的靠熱傳導來加熱食物的廚具，熱散失少，電磁爐的熱效率更高；
（2）當電磁爐加熱裝置停止工作后，電風扇還會繼續(xù)轉動，說明加熱裝置和電風扇可以獨立工作即為并聯；電風扇不工作時，電熱絲怎么也不會發(fā)熱，說明一個開關控制干路，一個開關控制加熱裝置；
（3）2000r/kW•h表示電能表每消耗1kW•h的電能轉動2000r，先根據P=$\frac{W}{t}$求出電磁爐在額定電壓下單獨工作30min消耗的電能，然后求出電能表的轉盤轉動的轉數；
（4）1標準大氣壓下水的沸點是100℃，根據Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的熱量；燒開這鍋水最多需要的時間應使用設定溫度為100℃時對應的功率500W進行計算，因為若設定溫度低于100℃則水無法燒開，若設定溫度高于100攝氏度則時間不是最長時間，根據效率公式求出消耗的電能，利用P=$\frac{W}{t}$求出加熱時間．

解答 解：（1）電流通過爐子內部的金屬線圈時，由于電流的磁效應，會產生變化的磁場，變化的磁場又會產生感應電流，這是電磁感應現象；由于電流有熱效應，從而使鍋內食物的溫度升高；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)熱傳導給鍋具，熱散失少，電磁爐的熱效率更高；
（2）根據題意可得：①電磁爐起動后電風扇就開始工作，隨后加熱裝置工作；②電風扇不工作時，電熱絲怎么也不會發(fā)熱；③當電磁爐加熱裝置停止工作后，電風扇還會繼續(xù)轉動；
AB．開關閉合時加熱裝置和電動機同時工作，開關斷開時兩者同時不工作，不符合題意；
C．干路開關閉合時電動機工作，再閉合加熱裝置的開關時加熱裝置工作，斷開加熱裝置的開關時加熱裝置不工作，電動機還可以工作，符合題意；
D．干路開關閉合時電熱絲即開始工作，不符合題意．
（3）由P=$\frac{W}{t}$可得，電磁爐在額定電壓下，單獨工作30min消耗的電能：
W=Pt=1500×10^-3kW×$\frac{30}{60}$h=0.75kW•h，
電能表轉盤的轉數：
N=0.75kW•h×2000r/kW•h=1500r；
（4）1標準大氣壓下水的沸點是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間應使用設定溫度為100℃時對應的功率500W進行計算，因為若設定溫度低于100℃則水無法燒開，若設定溫度高于100攝氏度則時間不是最長時間，
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，加熱的最長時間：
t=$\frac{W}{P′}$=$\frac{4.2×1{0}^{5}J}{500W}$=840s=14min．
故答案為：
（1）磁；電磁感應；熱；電磁爐；
（2）C；
（3）1500；
（4）3.78×10⁵；燒開這鍋水最多需要14min．

點評 本題考查了電磁爐的工作原理、電路圖的設計、電能表轉數的計算、熱量和加熱時間的計算等，得出加熱時間組成時電磁爐的功率是關鍵．