小明家新买了一个微波炉,他听人们讲利用微波炉对食物加热,不仅加热时间短,还具备加热效率高的特点.为了验证后一种说法,他决定借助电能表、手表、温度计等器材实际测量一下微波炉在高火挡烧水时的效率.为此他查看了家中微波炉后面的铭牌,上面注明额定输入功率为1000W,他又查看了他家的单相电子电能表,上面注明3200imp/kW?h(它表示每消耗电能1kW?h,该电能表上面的发光二极管闪烁3200次).之后,他关闭其他所有家用电器,将体积为1L、温度为20°C的水放入微波炉并用高火开始加热,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4min,电能表上面的发光二极管闪烁了288次,此时取出并测得水的温度为76°C.则:
(1)4分钟微波炉消耗的电能是多少?
(2)微波炉烧水时的效率是多少?(保留一位小数)
解:(1)4min微波炉消耗的电能:
W==0.09kw?h=3.24×105J;
(2)V=1L=10-3m3;
①水的质量:
m=ρV=1.0×103kg/m3×10-3m3=1kg;
②水吸收的热量:
Q=cm△t=4.2×103J/(kg?℃)×1.0kg×(76-20)°C=2.352×105J;
③微波炉烧水时的效率:
η=×100%=×100%=72.6%.
答:(1)4分钟微波炉消耗的电能是3.24×105J;
(2)微波炉烧水时的效率是72.6%.
(1)已知发光二极管闪烁的次数为288次,根据“3200imp/kW?h(它表示每消耗电能1kW?h,该电能表上面的发光二极管闪烁3200次)”可计算出在4min内微波炉消耗的电能;
(2)①已知水的体积,利用m=ρV可以计算出水的质量;已知水的质量,水的初温、末温、利用Q=cm△t计算出水吸收的热量;
②微波炉的效率等于水吸收的热量与微波炉消耗的电能之比.
点评:本题是一道电学与热学的综合应用题,利用所学知识解决生活中的疑难问题,使学生觉得学了物理有用,有意义!
联系生活——学习物理妙招:杠杆平衡条件:静止不动匀转动,力乘力臂积相等,支点受力画力线,作出力臂是关键。