Question

4．電磁爐是一種新型灶具．小明在探究“家用電器”的綜合實踐活動中，以家里的電磁爐為觀察研究對象，在表中記錄了有關數據．

觀察對象	有關記錄和相關活動
觀察電磁爐銘牌	U額=220V   P額=2kW
觀察電能表銘牌	220V 10（40）A 50Hz 2000r/（kW•h）
用電磁爐加熱m=1kg．初溫t=25℃的水	關閉家里其它用電器，只將電磁爐接入電路中工作，觀察電能表，表盤在2.5min內轉了150r，此時用溫度計測得的水溫為85℃

請你解答下列問題：[水的比熱容為4.2×10³J/（kg•℃）]
（1）加熱2.5min水所吸收的熱量是多少？
（2）電磁爐工作2.5min消耗的電能是多少？比較（1）（2）兩問的結果，說明了什么問題？
（3）電磁爐的實際功率是多少？請你將求解結果與表中的額定功率進行比較，發現了什么問題？并解釋原因．

Answer 1

分析 （1）知道水壺內水的質量、水的密度、水溫度的變化，利用吸熱公式求水吸收的熱量；
（2）知道只將電磁爐接入電路燒水觀察電能表，表盤在2.5min內轉了150r，利用電能表的參數“2000r/kWh”求電磁爐工作2.5min消耗的電能；和（1）中水吸收的熱量值比較可以看出，消耗的電能并沒有被水吸收，有熱損耗；
（3）知道電磁爐工作5min消耗的電能，利用P=$\frac{W}{t}$求電磁爐的實際功率；將計算的電磁爐的實際功率與額定功率比較進行分析．

解答 解：（1）水吸收的熱量
Q_吸=c_水m△t=4.2×10³J/（kg•℃）×1kg×（85℃-25℃）=2.52×10⁵J；
（2）電磁爐工作2.5min消耗的電能：
W_電=$\frac{150r}{2000r/kW•h}$=$\frac{150}{2000}$×3.6×10⁶J=2.7×10⁵J；
和水吸收的熱量比較，W_電＞Q_吸，可見消耗的電能并沒有被水吸收，有熱損耗；
（3）電磁爐的功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{2.7×1{0}^{5}J}{2.5×60s}$=1800W；
因為P=1800W＜P_額，
所以電磁爐兩端的電壓比額定電壓要低，電磁爐沒有正常工作．
答：（1）加熱2.5min，水所吸收的熱量為2.52×10⁵J；
（2）電磁爐工作2.5min消耗的電能為2.7×10⁵J，有熱損耗；
（3）電磁爐的功率為1800W；電磁爐的實際功率小于額定功率，這說明電磁爐兩端的電壓比額定電壓要低，電磁爐沒有正常工作．

點評 本題是一道電學與熱學的綜合應用題，與生活相聯系，涉及到了實際電壓、實際功率、額定電壓、額定功率、消耗電能的計算，對電能表參數的理解、電功率的計算、熱量公式的運用，屬于難題．