题目内容

19.电磁炉是种新型炊具,它具有加热快、效率高、节能环保、使用方便等特点.小华在一次课外活动中,对家用电磁炉进行了相关的观察和研究,并记录了有关数据,如表:
观察对象有关记录和相关活动
观察电磁炉铭牌U额=220V    P额=1kW
观察电能表的铭牌220V  10(40)A   50Hz  2000r/kW•h
用电磁炉加热一壶水(水的质量m=2kg,初温t=30℃)关闭家里其他用电器,只将电磁炉接入电路烧水观察电能表,表盘在5min内转了150r,此时用温度计测得的水温为50℃.
请你就他在活动中获得的有关资料,求解或提出有关问题:已知煤气的热值q=4.2×107J/kg,水的比热容c=4.2×103J/(kg•℃).
(1)加热5min,水所吸收的热量;
(2)若利用煤气灶烧水,不计热损失,则电磁炉加热5min,水所吸收的热量需要通过燃烧多少煤气才能获得.
(3)电磁炉的实际电功率;
(4)请你将(3)的结果与他在活动中的有关数据进行比较,发现了什么新问题?并解释可能的原因.

分析 (1)知道水壶内水的质量、水的比热容、水温度的变化,利用吸热公式求水吸收的热量;
(2)不计热损失,利用Q吸=Q放=mq可求得需要通过燃烧多少煤气;
(3)知道只将电磁炉接入电路烧水观察电能表,表盘在5min内转了150r,利用电能表的参数“2000r/kWh”求电磁炉工作5min消耗的电能,然后利用P=$\frac{W}{t}$求电磁炉的功率;
(4)将计算的电磁炉的实际功率与额定功率比较进行分析.

解答 解:(1)Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg•℃)×2kg×(50℃-30℃)=1.68×105J;
(2)计热损失,利用Q吸=Q放=1.68×105J;
由Q放=mq可得,需要的煤气质量m=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{1.68×1{0}^{5}J}{4.2×1{0}^{7}J/kg}$=0.004kg,
(3)电磁炉工作5min消耗的电能:
W=$\frac{150r}{2000r/kW•h}$=$\frac{3}{40}$×3.6×106J=2.7×105J;
电磁炉的功率:P=$\frac{W}{t}$=$\frac{2.7×1{0}^{5}J}{300s}$=900W;
(4)因为P=900W<P额,
所以电磁炉两端的电压比额定电压要低,电磁炉没有正常工作.
答:(1)加热5min,水所吸收的热量为1.68×105J;
(2)水所吸收的热量需要通过燃0.004kg煤气才能获得;
(3)电磁炉的功率为900W;
(4)电磁炉的实际功率小于额定功率,这说明电磁炉两端的电压比额定电压要低,电磁炉没有正常工作.

点评 本题是一道电学与热学的综合应用题,与生活相联系,涉及到了实际电压、实际功率、额定电压、额定功率、消耗电能的计算,对电能表参数的理解、电功率的计算、热量公式的运用,属于难题.

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