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电磁炉的热效率更高。因为电磁炉煮食的热源来自锅具本身而不是电磁炉本身发热传导给锅具,减少了热量损失,所以热效率更高。
解:
消耗的电能:$W=Pt=2000\ \mathrm{W} × 175\ \mathrm{s}=3.5 × 10^5\ \mathrm{J}$
水吸收的热量:$Q_{\mathrm{吸}}=cm\Delta t=4.2 × 10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)} × 1\ \mathrm{kg} × (100℃-25℃)=3.15 × 10^5\ \mathrm{J}$
电磁炉的热效率:$\eta=\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{W} × 100\%=\frac{3.15 × 10^5\ \mathrm{J}}{3.5 × 10^5\ \mathrm{J}} × 100\%=90\%$
【分析】
对于问题(1),需要对比电磁炉和普通电炉的加热原理,分析热量损失情况来判断热效率高低;对于问题(2),先根据电能公式$W=Pt$计算消耗的电能,再利用吸热公式$Q_{\mathrm{吸}}=cm\Delta t$计算水吸收的热量,最后根据热效率公式$\eta=\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{W}×100\%$计算热效率,按此思路逐步求解。
【解析】
(1) 电磁炉的热效率更高。
原因:电磁炉煮食的热源来自锅具本身,热量直接由锅体产生,减少了热量在传递过程中的损失;普通电炉是通过电炉本身发热再传导给锅具,热传导过程中会有较多热量散失,因此电磁炉热效率更高。
(2) ① 计算消耗的电能:
已知电磁炉功率$P=2000\ \mathrm{W}$,工作时间$t=175\ \mathrm{s}$,根据电能计算公式$W=Pt$,代入数据得:
$W=Pt=2000\ \mathrm{W} × 175\ \mathrm{s}=3.5 × 10^5\ \mathrm{J}$
② 计算水吸收的热量:
已知水的质量$m=1\ \mathrm{kg}$,比热容$c=4.2 × 10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}$,初温$t_0=25℃$,末温$t=100℃$,温度变化量$\Delta t=t-t_0=100℃-25℃=75℃$,根据吸热公式$Q_{\mathrm{吸}}=cm\Delta t$,代入数据得:
$Q_{\mathrm{吸}}=cm\Delta t=4.2 × 10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)} × 1\ \mathrm{kg} × 75℃=3.15 × 10^5\ \mathrm{J}$
③ 计算电磁炉的热效率:
根据热效率公式$\eta=\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{W}×100\%$,代入数据得:
$\eta=\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{W} × 100\%=\frac{3.15 × 10^5\ \mathrm{J}}{3.5 × 10^5\ \mathrm{J}} × 100\%=90\%$
【答案】
(1) 电磁炉热效率更高;因为电磁炉的热源来自锅具本身,减少了热量传递过程中的损失,普通电炉靠热传导加热,热量散失多。
(2) 消耗的电能为$3.5 × 10^5\ \mathrm{J}$,电磁炉的热效率为90%。
【知识点】
电能计算、热量计算、热效率计算
【点评】
本题结合生活中的电磁炉,将物理知识与实际应用结合,既考查了电能、热量、热效率的计算,又帮助理解新型厨具的工作原理,体现了物理的实用价值。
【难度系数】
0.6