Question

4．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．小雷决定测量一下微波炉在高火档烧水时的效率．他查看他家的单相电子电能表（如图）．他关闭其他所有家用电器，将体积为1L、温度为20℃的水放入微波炉并用高火档开始加热，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6min，电能表上面的发光二极管闪烁了270次，此时取出并测得水的温度为70℃．
（1）微波炉不是（选填“是”或“不是”）利用电流的热效应工作的．
（2）在小雷的测量过程中，微波炉的消耗的电能是3.24×10⁵J，微波炉的电功率是900W．水吸收的热量是2.1×10⁵J．微波炉在高火档的效率是64.8%．
（3）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，这个微波炉是如何仅仅利用这只微波管实现在高火、中火、低火档位工作？

Answer 1

分析 （1）根据微波炉工作的原理可判断其是否利用了电流的热效应；
（2）根电能表的参数和题干提供的数据，可计算消耗的电能；再利用P=$\frac{W}{t}$可计算微波炉的电功率；同时根据吸热公式计算水吸收的热量，最后利用η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%计算其效率的大小；
（3）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）由微波炉的工作原理可知，微波炉工作时，向食物发射微波，微波会引起食物内部分子的振动，产生内能，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，这不属于电流的热效应，因此，微波炉不是利用电流的热效应工作的；
（2）微波炉的消耗的电能：W=$\frac{270imp}{3000imp/kW•h}$=0.09kW•h=3.24×10⁵J；
微波炉的电功率：P=$\frac{W}{t}$=$\frac{3.24×1{0}^{5}J}{6×60s}$=900W；
由公式ρ=$\frac{m}{V}$得，水的质量：m=ρV=1.0×10³kg/m³×1×10^-3m³=1kg，
水吸收的热量是：Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×1kg×（70℃-20℃）=2.1×10⁵J；
微波炉在高火档的效率是：η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%=$\frac{2.1×1{0}^{5}J}{3.24×1{0}^{5}J}$×100%≈64.8%；
（3）微波炉是间断性工作的：
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；
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，设定为中火或低火档，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．
故答案为：（1）不是；（2）3.24×10⁵J；900；2.1×10⁵；64.8%．
（3）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；
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，设定为中火或低火档．

点评 本题以微波炉这内容，考查了其原理，电功、电功率、热量、效率等的计算，以及对其不同档位设置的了解，综合性强．尤其是题目中有一连串的计算，较为繁琐，应细心作答．