解题思路:(1)因为高频电流在电磁炉内部线圈中产生磁场,说明利用了电流的磁效应,磁场的变化使锅体形成无数小的涡流,说明发生了电磁感应,因为锅体产生电流而产生了热,利用了电流的热效应;
(2)使用电磁炉时,在锅体产生电流,由于电流的热效应而产生热量,所以热量是由锅传给炉,是电能转化为内能;
(3)根据题意求出温度与功率的关系,由热量公式求出水吸收的热量,然后由电功公式求出加热时间.
(1)根据电磁炉的工作原理可知,电磁炉在使用中可能涉及到的物理知识有:电流的磁效应、电流的热效应(焦耳热)、阻抗(电阻)、磁场、磁化、磁感线、电磁感应、能量转化、分子热运动、热传递、内能、分子电流、感应电流、涡流.
(2)由于锅体产生电流,电流的热效应而产生热量,所以热量产生于锅体,所以热量是由锅传给炉,电磁炉工作时,消耗了电能转化为内能;蒸馒头时要把水烧开,水沸腾产生蒸汽,蒸汽把热量传给馒头把馒头蒸熟,蒸一个馒头与蒸5个馒头需要的时间相同,都是25min.
(3)取最低热效率90%,温度调节最低为100℃,电磁炉在功率调节和温度调节的范围内,
加热温度随功率调节的变化关系呈线性,此时电磁炉消耗的实际功率P与加热温度t温有下面的关系式:
t温−70℃
P−450W=[240℃−70℃/1600W−450W] ①
可得:t温=[17℃/115W](P-450W)+70℃,
当t温=100℃时,P=653W ②
水吸收的热量:Q吸=cm(t温-t0)=4.2×103J/(kg•℃)×3kg×(100℃-22℃)=9.828×105J.
电磁炉做功被水吸收的能量:W=Ptη,电磁炉产生的热量等于水吸收的热量,
W=Q吸=Ptη,
电磁炉的加热时间:t=[W/Pη]=
9.828×105J
653W×90%≈1672s; ④
故答案为:(1)电流的磁效应、电流的热效应(焦耳热)、阻抗(电阻)、磁场、磁化;
(2)锅;电磁炉;电;内;
(3)在1个标准大气压下,烧开一锅质量为3kg、温度为22℃的水最多需要1672s.
点评:
本题考点: 电功与热量的综合计算.
考点点评: 本题考查了热量及效率的计算,是一道电热综合题,比较贴近生活,能使学生觉得学了物理有用,是一道好题.