Question

17．某节物理课，小明听老师介绍微波炉是如何加热食品后，回家观察一下家中的微波炉：电源线插头有三个脚，且中间的脚稍长如图所示，其铭牌如表所示．他很想知道：

防触电保护类型1类	电源频率50HZ
型号NN-S313WF	最大加热功率1100W
质量12Kg	额定容积20L
额定电压220V	加热效率＞92%

（1）微波炉用最大功率加热时，电路中的电流是多少？
（2）加热率真能大于92%吗？他进行如下实验：用容积是250mL的矿泉水瓶装满初温为20℃水，放入微波炉中．让微波炉在正常工作状态下用最大加热功率加热1min，取出后测得温度79℃．那么这台微波炉的实际加热效率是多少？[C_水=4.2×10³J/（kg•℃）]
（3）电源线插头的三个脚，为什么要设计中间的脚E稍长？

Answer 1

分析 （1）根据P=UI求出微波炉用最大功率加热时电路中的电流；
（2）根据m=ρV求出水的质量，然后根据Q_吸=cm（t-t₀）求出吸收的热量，再由W=Pt求出电流做的功，最后根据η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%求出微波炉的效率；
（3））家用电器都使用三孔插座，是由于这些用电器的外壳是金属，金属是导体；当用电器漏电时，会使外壳带电，若接上地线，一旦有漏电现象，电流也就通过地线，流入大地，从而防止了触电事故的发生．

解答 解：（1）由P=UI可得，微波炉用最大功率加热时电路中的电流：
I=$\frac{P}{U}$=$\frac{1100W}{220V}$=5A；
（2）水的体积：
V=250mL=250cm³=2.5×10^-4m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，水的质量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×2.5×10^-4m³=0.25kg，
水吸收的热量：
Q_吸=cm（t-t₀）
=4.2×10³J/（kg•℃）×0.25kg×（79℃-20℃）
=6.195×10⁴J，
由P=$\frac{W}{t}$可得，消耗的电能：
W=Pt=1100W×60s=6.6×10⁴J，
微波炉的效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%=$\frac{6.195×1{0}^{4}J}{6.6×1{0}^{4}J}$×100%≈93.9%；
（3）脚E是把微波炉的外壳与地线相连接，而且脚E稍长一些可保证在插入插座和拔出插座时更安全．原因是插入插座时外壳先接触地线，拔出插座时外壳后脱离地线．
答：（1）微波炉用最大功率加热时，电路中的电流是5A；
（2）这台微波炉的实际加热效率是93.9%；
（3）稍长的脚E是把微波炉的外壳与地线相连接，脚E稍长可以在插入插座时外壳先接地线，拔出插座时外壳后脱离地线，即使微波炉因绝缘不好而漏电时，人也不会触电．

点评 本题是一道电学与热学的综合应用题．重点还是相关公式的灵活应用，并且还能从相关数据中找出有用的．注意计算时的单位变换要正确．