Question

19．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(lái)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(shuō)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)5min，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68℃，請(qǐng)你幫助小明計(jì)算微波爐實(shí)際功率和燒水時(shí)的效率．

Answer 1

分析 （1）已知發(fā)光二極管閃爍的次數(shù)，根據(jù)“3200imp/kW•h”可計(jì)算出在5min內(nèi)微波爐消耗的電能（總能量），再根據(jù)P=$\frac{W}{t}$計(jì)算微波爐的實(shí)際功率；
（2）已知水的體積，利用m=ρV求水的質(zhì)量，再利用Q_吸=cm△t求水吸收的熱量（有用能量）；最后根據(jù)效率公式η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%求燒水時(shí)的效率．

解答 解：
（1）在5min內(nèi)微波爐消耗的電能：
W═$\frac{256imp}{3200imp/kW•h}$=0.08kW•h=0.08×3.6×10⁶J=2.88×10⁵J；
微波爐的實(shí)際功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{2.88×1{0}^{5}J}{5×60s}$=960W；
（2）水的體積：V=1L=1×10^-3m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得水的質(zhì)量：m=ρV=1×10³kg/m³×1×10^-3m³=1kg；
水的溫度由20℃上升到68℃，則水吸收的熱量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×1kg×（68℃-20℃）=2.016×10⁵J；
微波爐燒水時(shí)的效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%═$\frac{2.016×1{0}^{5}J}{2.88×1{0}^{5}J}$×100%=70%．
答：微波爐的實(shí)際功率為960W，燒水時(shí)的效率為70%．

點(diǎn)評(píng) 本題為電學(xué)、力學(xué)和熱學(xué)的綜合計(jì)算題，考查了利用電能表計(jì)算消耗的電能、功率公式、密度公式、吸熱公式、效率公式的靈活運(yùn)用，計(jì)算時(shí)要注意統(tǒng)一單位．