Question

微波炉是一种利用向食物发射微波，进而将以微波形式存在的电磁能转化为内能来对食物加热的厨具．因为微波可以深入食物表面内约5cm，因此与蒸烤类厨具比较，具有加热更加迅速的特点．
小明家最近买了一个微波炉，他听人们讲利用微波炉对食物加热，不仅加热时间短，还具备加热效率高的特点．为了验证后一种说法，他决定借助电能表、手表、温度计等器材实际测量一下微波炉在高火挡烧水时的效率．
为此他查看了家中微波炉后面的铭牌，上面注明额定输入功率为1200W，他又查看了他家的单相电子电能表，上面注明3200imp/kW?h（它表示每消耗电能1kW?h，该电能表上面的发光二极管闪烁3200次）．之后，他关闭其他所有家用电器，将体积为lL、温度为20℃的水放入微波炉并用高火开始加热，同时用钟表计时并记录电能表上面的发光二极管闪烁的次数，历时4min，电能表上面的发光二极管闪烁了256次，此时取出并测得水的温度为72℃，请你帮助小明计算微波炉烧水时的效率．
微波炉中发射微波的器件叫做微波管，若某微波炉内的微波管只有一只，且该微波管只能在额定电压下以额定功率工作，请回答这个微波炉是如何仅仅利用这只微波管实现在不同挡位工作的昵？

Answer 1

分析：（1）微波炉的效率等于水吸收的热量与微波炉消耗的电能之比；
①已知发光二极管闪烁的次数，根据“3200imp/kW?h（它表示每消耗电能1kW?h，该电能表上面的发光二极管闪烁3200次）”可计算出在4min内微波炉消耗的电能；
②已知水的体积，利用m=ρV可以计算出水的体积；
③已知水的质量，水的初温、末温、利用Q=cm△t计算出水吸收的热量；
（2）现在的微波炉是间断性工作的，通过调整工作与停止的时间比调整功率．

解答：解：（1）①4min微波炉消耗的电能：W=

256imp

3200imp/kW?h

=

256

3200

×3.6×10⁶J=2.88×10⁵J；
②水的质量：m=ρV=1.0×10³kg/m³×10^-3m³=1kg；
③水吸收的热量：Q=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×1kg×（72℃-20℃）=2.18×10⁵J；
微波炉的效率：η=

Q

W

×100%=

2.18×105J

2.88×105J

×100%=76%；
（2）微波炉是间断性工作的：
①当微波炉中的微波管在额定电压下以额定功率连续工作时，设定为高火档；
②当微波炉中的微波管在额定电压下以额定功率间歇工作时，设定为非高火档；
③并且工作时间与不工作时间的比值越小，微波炉的档位越低．
答：（1）微波炉烧水时的效率为76%；
（2）通过调整微波炉的工作与停止的时间比调整功率．

点评：本题是一道电学与热学的综合应用题，利用所学知识解决生活中的疑难问题，使学生觉得学了物理有用，有意义！