Question

電磁爐是一種新型灶具，如圖所示是電磁爐的原理圖：爐子的內部有一個金屬線圈，當電流通過線圈時會產生磁場，這個變化的磁場又會引起電磁爐上面的鐵質鍋底內產生感應電流（即渦流），渦流使鍋體鐵分子高速無規則熱運動，分子互相碰撞、摩擦而產生熱能，從而迅速使鍋體及食物的溫度升高．所以電磁爐煮食的熱源來自于鍋具本身而不是電磁爐本身發熱傳導給鍋具，它是完全區別于傳統的靠熱傳導來加熱食物的廚具．請問：
（1）電磁爐與普通的電爐相比，誰的熱效率更高？為什么？
（2）某同學用功率為2000W的電磁爐，將1㎏初溫為25℃的水加熱到100℃，需要的時間為2分55秒，則消耗的電能是多少？電磁爐的熱效率是多少？（水的比熱容為4.2×10³J/（kg?℃） ）

Answer 1

解：（1）因為電磁爐是利用鍋體本身發熱來加熱食物，沒有爐具向鍋體傳熱的過程，熱散失少，所以電磁爐的熱效率更高；
（2）加熱水消耗的電能：
W=Pt=2000W×175s=3.5×10⁵J，
水吸收的熱量：
Q_吸=cm_水△t
=4.2×10³J/（kg?℃）×1kg×（100℃-25℃）
=3.15×10⁵J，
電磁爐的熱效率：
η=×100%=×100%=90%．
答：（1）電磁爐與普通的電爐相比，電磁爐的熱效率更高；
（2）消耗的電能是3.5×10⁵J，電磁爐的熱效率是90%．
分析：（1）電磁爐煮食的熱源來自于鍋具本身而不是電磁爐本身發熱傳導給鍋具，它是完全區別于傳統的靠熱傳導來加熱食物的廚具，熱散失少，電磁爐的熱效率更高；
（2）知道水的質量、水的比熱容、水的初溫和末溫，利用吸熱公式Q_吸=cm△t求水吸收的熱量（有用能量）；知道電磁爐的電功率和加熱時間，利用W=Pt求消耗的電能（總能量），再利用效率公式求電磁爐的熱效率．
點評：本題是一道電學與熱學的綜合應用題，與實際生活相聯系，使學生覺得學了物理有用，認真閱讀題干內容，了解電磁爐的加熱原理是本題的突破口．