题目内容
16．电磁炉以其高效、节能、价廉、安全、操作简便等优点成为现代厨房的新宠．小铭学习了电学的相关知识后，想知道自家的电磁炉性能如何，他关闭了家中其他用电器，在只有电磁炉正常工作的情况下，做了以下测试：用快速烧水模式（额定功率为2kW）将锅里3L水从20℃加热至沸腾，记录时间为20min．观察家中的电能表，看到上面标有“3000r/（kW•h）”．请回答下列有关问题：（1）若外界大气压为1标准大气压下，加热过程中锅内的水至少吸收多少热量？[水的密度为1.0×103kg/m3，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）]
（2）该电磁炉的效率是多少？
（3）加热过程中电能表转了多少圈？
分析 （1）知道水的体积，利用m=ρV求水的质量，又知道水的比热容、水温度的变化，利用吸热公式求水吸收的热量（有用能量）；
（2）知道电磁炉的电功率和工作时间，利用电功率定义式可以求电流做功W总（消耗的电能）；利用效率公式求电磁炉的效率；
（3）根据电热水壶消耗的电能及电能表铭牌参数可以求出电能表转盘转过的圈数．
解答 解：
（1）水的体积V=3L=0.003m3，
由ρ=$\frac{m}{V}$得水质量：
m=ρV=1.0×103kg/m3×0.003m3=3kg，
在标准大气压下，水的沸点为100℃，水吸收的热量：
Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×3kg×（100℃-20℃）=1.008×106J；
（2）2kW的电磁炉正常工作20min，电流做功：
W总=Pt=2000W×20×60s=2.4×106J=$\frac{2}{3}$kW•h；
电磁炉的效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%=$\frac{1.008{×10}^{6}J}{2.4×1{0}^{6}J}$×100%=42%；
（3）电能表的转盘转过的圈数：
n=3000r/（kW•h）×$\frac{2}{3}$kW•h=2000r．
答：（1）若外界大气压为1标准大气压下，加热过程中锅内的水至少吸收1.008×106J的热量．
（2）该电磁炉的效率是42%；
（3）加热过程中电能表转了2000圈．
点评 本题是一道电学与热学的综合应用题，与生活相联系，使学生觉得学了物理有用，且加强了学生的节能环保意识．
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