Question

4．小明家里的電磁爐的功率調(diào)節(jié)范圍是100～2200W．
（1）小明用電磁爐將質(zhì)量為2L的水從20℃加熱到100℃，消耗了0.22kW•h的電能．水吸收的熱量是多少？這時電磁爐的效率是多少？
（2）小明用電磁爐煮粥，先用大火將水燒開，后用小火煮．這段時間電功率隨時間變化如圖所示，在第8min通過電磁爐的電流是多少？[水的比熱容是4.2×10³J/（kg•℃），家庭電路的電源電壓為220V]．
（3）煮粥時為什么不一直用大火煮，而是水開后要改用小火煮，寫出小火煮粥的原因和好處？

Answer 1

分析 （1）知道水的體積，根據(jù)m=ρV求出水的質(zhì)量，又知道水的比熱容、水的初溫和末溫，利用吸熱公式Q_吸=cm（t-t₀）求水吸收的熱量，又知道消耗的電能，利用η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%求出電磁爐的效率；
（2）從電功率隨時間變化圖象上得出第8分鐘電磁爐的電功率，利用P=UI求此時通過電磁爐的電流；
（3）從沸騰的條件和特點(diǎn)以及節(jié)約能源的角度分析答題．

解答 解：（1）水的體積：
V=2L=2dm³=2×10^-3m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，水的質(zhì)量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×2×10^-3m³=2kg，
水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×2kg×（100℃-20℃）=6.72×10⁵J，
電磁爐消耗的電能：
W=0.22kW•h=0.22×3.6×10⁶J=7.92×10⁵J，
電磁爐的效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%=$\frac{6.72×1{0}^{5}J}{7.92×1{0}^{5}J}$×100%≈84.8%；
（2）由圖知，第8分鐘電磁爐的電功率P=800W，
由P=UI可得，通過電磁爐的電流：
I=$\frac{P}{U}$=$\frac{800W}{220V}$≈3.6A；
（3）煮粥時，并不是一直用大火煮，因?yàn)橹喾序v以后溫度不變，即使用大火，也不能提高粥的溫度，只是加快了水的汽化，浪費(fèi)了電能，粥開后改用小火煮，可以節(jié)省電能．
答：（1）水吸收的熱量是6.72×10⁵J，這時電磁爐的效率是84.8%；
（2）在第8min通過電磁爐的電流是3.6A；
（3）小火煮粥的原因是：粥沸騰以后，溫度不在升高；好處是：可以節(jié)約電能．

點(diǎn)評 本題是一道電學(xué)與熱學(xué)的綜合計算題，考查了熱量的計算、電磁爐的效率、電功率公式P=UI的應(yīng)用以及沸騰的特點(diǎn)等，從P-t圖象得出相關(guān)信息是解本題的關(guān)鍵之一．