Question

微波爐是一種利用向食物發射微波，進而將以微波形式存在的電磁能轉化為內能來對食物加熱的廚具．因為微波可以深入食物表面內約5cm，因此與蒸烤類廚具比較，具有加熱更加迅速的特點．
小明家最近買了一個微波爐，他聽人們講利用微波爐對食物加熱，不僅加熱時間短，還具備加熱效率高的特點．為了驗證后一種說法，他決定借助電能表、手表、溫度計等器材實際測量一下微波爐在高火擋燒水時的效率．
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．之后，他關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，同時用鐘表計時并記錄電能表上面的發光二極管閃爍的次數，歷時4min，電能表上面的發光二極管閃爍了256次，此時取出并測得水的溫度為72℃，請你幫助小明計算微波爐燒水時的效率．
微波爐中發射微波的器件叫做微波管，若某微波爐內的微波管只有一只，且該微波管只能在額定電壓下以額定功率工作，請回答這個微波爐是如何僅僅利用這只微波管實現在不同擋位工作的昵？

Answer 1

【答案】分析：（1）微波爐的效率等于水吸收的熱量與微波爐消耗的電能之比；
①已知發光二極管閃爍的次數，根據“3200imp/kW?h（它表示每消耗電能1kW?h，該電能表上面的發光二極管閃爍3200次）”可計算出在4min內微波爐消耗的電能；
②已知水的體積，利用m=ρV可以計算出水的體積；
③已知水的質量，水的初溫、末溫、利用Q=cm△t計算出水吸收的熱量；
（2）現在的微波爐是間斷性工作的，通過調整工作與停止的時間比調整功率．
解答：解：（1）①4min微波爐消耗的電能：W==×3.6×10⁶J=2.88×10⁵J；
②水的質量：m=ρV=1.0×10³kg/m³×10^-3m³=1kg；
③水吸收的熱量：Q=cm（t-t）=4.2×10³J/（kg?℃）×1kg×（72℃-20℃）=2.18×10⁵J；
微波爐的效率：η=×100%=×100%=76%；
（2）微波爐是間斷性工作的：
①當微波爐中的微波管在額定電壓下以額定功率連續工作時，設定為高火檔；
②當微波爐中的微波管在額定電壓下以額定功率間歇工作時，設定為非高火檔；
③并且工作時間與不工作時間的比值越小，微波爐的檔位越低．
答：（1）微波爐燒水時的效率為76%；
（2）通過調整微波爐的工作與停止的時間比調整功率．
點評：本題是一道電學與熱學的綜合應用題，利用所學知識解決生活中的疑難問題，使學生覺得學了物理有用，有意義！