Question

电磁炉是一种新型灶具，如图所示是电磁炉的原理图：炉子的内部有一个金属线圈，当电流通过线圈时会产生磁场，这个变化的磁场又会引起电磁炉上面的铁质锅底内产生感应电流（即涡流），涡流使锅体铁分子高速无规则热运动，分子互相碰撞、摩擦而产生热能，从而迅速使锅体及食物的温度升高．所以电磁炉煮食的热源来自于锅具本身而不是电磁炉本身发热传导给锅具，它是完全区别于传统的靠热传导来加热食物的厨具．请问：
（1）电磁炉与普通的电炉相比，谁的热效率更高？为什么？
（2）某同学用功率为2000W的电磁炉，将1㎏初温为25℃的水加热到100℃，需要的时间为2分55秒，则消耗的电能是多少？电磁炉的热效率是多少？（水的比热容为4.2×10³J/（kg?℃） ）

Answer 1

解：（1）因为电磁炉是利用锅体本身发热来加热食物，没有炉具向锅体传热的过程，热散失少，所以电磁炉的热效率更高；
（2）加热水消耗的电能：
W=Pt=2000W×175s=3.5×10⁵J，
水吸收的热量：
Q_吸=cm_水△t
=4.2×10³J/（kg?℃）×1kg×（100℃-25℃）
=3.15×10⁵J，
电磁炉的热效率：
η=×100%=×100%=90%．
答：（1）电磁炉与普通的电炉相比，电磁炉的热效率更高；
（2）消耗的电能是3.5×10⁵J，电磁炉的热效率是90%．
分析：（1）电磁炉煮食的热源来自于锅具本身而不是电磁炉本身发热传导给锅具，它是完全区别于传统的靠热传导来加热食物的厨具，热散失少，电磁炉的热效率更高；
（2）知道水的质量、水的比热容、水的初温和末温，利用吸热公式Q_吸=cm△t求水吸收的热量（有用能量）；知道电磁炉的电功率和加热时间，利用W=Pt求消耗的电能（总能量），再利用效率公式求电磁炉的热效率．
点评：本题是一道电学与热学的综合应用题，与实际生活相联系，使学生觉得学了物理有用，认真阅读题干内容，了解电磁炉的加热原理是本题的突破口．