Question

如圖為一種電磁爐的原理示意圖．它是利用高頻電流在電磁爐內(nèi)部線(xiàn)圈中產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁化鐵磁材料制成的烹飪鍋，在鍋體形成無(wú)數(shù)小的渦流（感應(yīng)電流）而產(chǎn)生焦耳熱．同時(shí)，被磁化的鐵磁材料分子因摩擦、碰撞而發(fā)熱，從而使鍋體自身發(fā)熱達(dá)到加熱食物的目的．
（1）使用電磁爐加熱食物時(shí)，不產(chǎn)生明火，無(wú)煙尖，無(wú)廢氣、清潔、安全、高效、節(jié)能．請(qǐng)寫(xiě)出電磁爐在使用中可能涉及的物理知識(shí)（只寫(xiě)名稱(chēng)不寫(xiě)內(nèi)容，不少于5個(gè)．示例：磁場(chǎng)、分子熱運(yùn)動(dòng)）．

電流的磁效應(yīng)、電流的熱效應(yīng)（焦耳熱）、阻抗（電阻）、磁場(chǎng)、磁化

．
（2）在使用電磁爐時(shí)，爐和鍋之間的熱是由

鍋

傳遞給

電磁爐

的．電磁爐加熱食物的過(guò)程中消耗

電

能轉(zhuǎn)化為

內(nèi)

能；若用該電磁爐1次蒸熟5個(gè)饅頭需用時(shí)間25min那么，1次只蒸熟1個(gè)同樣大小的饅頭大約需要

25

min．
（3）某款電磁爐性能參數(shù)如表所示：

型號(hào)	額定電壓	額定功率	功率調(diào)節(jié)范圍	溫度調(diào)節(jié)范圍	熱效率
SC-16	220V50Hz	1600W	450W-1600W	70℃-240℃	（大于）90%

根據(jù)上表數(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)，加熱溫度隨功率調(diào)節(jié)的變化圖象是一直線(xiàn)，電磁爐工作電壓正常，在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，燒開(kāi)一鍋質(zhì)量為3kg、溫度為22℃的水最多需要多少時(shí)間（不計(jì)鍋吸熱及熱散失）？

Answer 1

分析：（1）因?yàn)楦哳l電流在電磁爐內(nèi)部線(xiàn)圈中產(chǎn)生磁場(chǎng)，說(shuō)明利用了電流的磁效應(yīng)，磁場(chǎng)的變化使鍋體形成無(wú)數(shù)小的渦流，說(shuō)明發(fā)生了電磁感應(yīng)，因?yàn)殄侒w產(chǎn)生電流而產(chǎn)生了熱，利用了電流的熱效應(yīng)；
（2）使用電磁爐時(shí)，在鍋體產(chǎn)生電流，由于電流的熱效應(yīng)而產(chǎn)生熱量，所以熱量是由鍋傳給爐，是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；
（3）根據(jù)題意求出溫度與功率的關(guān)系，由熱量公式求出水吸收的熱量，然后由電功公式求出加熱時(shí)間．

解答：解：（1）根據(jù)電磁爐的工作原理可知，電磁爐在使用中可能涉及到的物理知識(shí)有：電流的磁效應(yīng)、電流的熱效應(yīng)（焦耳熱）、阻抗（電阻）、磁場(chǎng)、磁化、磁感線(xiàn)、電磁感應(yīng)、能量轉(zhuǎn)化、分子熱運(yùn)動(dòng)、熱傳遞、內(nèi)能、分子電流、感應(yīng)電流、渦流．
（2）由于鍋體產(chǎn)生電流，電流的熱效應(yīng)而產(chǎn)生熱量，所以熱量產(chǎn)生于鍋體，所以熱量是由鍋傳給爐，電磁爐工作時(shí)，消耗了電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；蒸饅頭時(shí)要把水燒開(kāi)，水沸騰產(chǎn)生蒸汽，蒸汽把熱量傳給饅頭把饅頭蒸熟，蒸一個(gè)饅頭與蒸5個(gè)饅頭需要的時(shí)間相同，都是25min．
（3）取最低熱效率90%，溫度調(diào)節(jié)最低為100℃，電磁爐在功率調(diào)節(jié)和溫度調(diào)節(jié)的范圍內(nèi)，
加熱溫度隨功率調(diào)節(jié)的變化關(guān)系呈線(xiàn)性，此時(shí)電磁爐消耗的實(shí)際功率P與加熱溫度t_溫有下面的關(guān)系式：

t溫-70℃

P-450W

=

240℃-70℃

1600W-450W

   ①
可得：t_溫=

17℃

115W

（P-450W）+70℃，
當(dāng)t_溫=100℃時(shí)，P=653W  ②
水吸收的熱量：Q_吸=cm（t_溫-t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×3kg×（100℃-22℃）=9.828×10⁵J．
電磁爐做功被水吸收的能量：W=Ptη，電磁爐產(chǎn)生的熱量等于水吸收的熱量，
W=Q_吸=Ptη，
電磁爐的加熱時(shí)間：t=

W

Pη

=

9.828×105J

653W×90%

≈1672s；  ④
故答案為：（1）電流的磁效應(yīng)、電流的熱效應(yīng)（焦耳熱）、阻抗（電阻）、磁場(chǎng)、磁化；
（2）鍋；電磁爐；電；內(nèi)；
（3）在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，燒開(kāi)一鍋質(zhì)量為3kg、溫度為22℃的水最多需要1672s．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了熱量及效率的計(jì)算，是一道電熱綜合題，比較貼近生活，能使學(xué)生覺(jué)得學(xué)了物理有用，是一道好題．