解析全国应用物理知识竞赛获奖题

上传者：罗芳琼
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上传时间：2015-05-07
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解析全国应用物理知识竞赛获奖题

第２６卷第４期

２００５年

物理教师

ＰＨＹＳＩＣＳＴＥＡＣＨＥＲ

Ｖｄ．２６、ｋ，４

（２０（】５Ｊ

解析全国应用物理知识竞赛获奖题

刘洪群

（枣庄市第三十中学，山东枣庄２７７１００）

题目：电磁炉是利用高频电流在电磁炉内部线圈中产生磁场，磁化铁质锅底，使之形成无数个小涡流，加快锅底分子运动，锅底自身高速发热达到加热食品的目的，其工作原理如图ｌ所示．

微晶玻璃陶瓷面板

Ｉ

线圈产生磁忐线

的磁感线

图１

．

（１）使用微电脑控制的电磁炉加热时不产生明火、无烟尘、无废气、清洁、安全、高效节能，是现代家庭中理想的灶具．请写出电磁炉在使用中触及到的物理知识（只写名称不写内容，不少于５个可得满分）？

热是由——传递给——；使用电磁炉加热食（２）在使用电磁炉加热食物时，电磁炉和锅之间的

物的过程中要消耗——能得到——能；若每

次使用电磁炉蒸８个馒头用时２５ｍｉｎ，则蒸一个镘头

大约需要

ｍｉｎ．（３）ＢＡＪＦＥＩ（柏菲）牌电磁炉某一款式性能参数如表ｌ所示．

表１

型号

额定额定功率调

温度调电压功率

节范围

节范围热效率ＳＣ一２２０Ｖ１６００４５０——７０℃一（大于）

１６

５０Ｉ－ｔｚＷ

ｌ６００

Ｗ

２４０℃

９０％

若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图像恰是一段直线．正常情况下，烧开一锅３ｋｇ２２℃的水最多需要多少ｍｉｎ？（不计锅吸热及热散失；计算结果保留整数）

该题是作者在使用“柏菲牌”微电脑电磁炉时偶感所得，题目旨在向学生介绍电磁炉这一现代家庭中不可缺少的新型灶具，它具有清洁方便、安全可靠、节能环保等优点．与传统灶具的最大区别就是灶具本身不产生热，革新人们传统的加热意识，促进科技知识在日常生活中的普及．该题在２００４年全国初中应用物理知识竞赛试题征集评比活动中荣获个人第一名．

万　

方数据解析：（１）该问没有固定答案，属于开放性试题类型，给学生留有宽松的思维空间；但该问也有基本依据，在以下参考中凡是答出５个或以上者均得满分．参考答案有：电流的磁效应、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、感应电动势、自感、涡流……；学生答案中若有另类，酌情处理．

（２）前两个空分别填“锅”和“电磁炉”，这与人们的

传统意识是不同的，但又是必须接受的事实．三、四两空是基础知识应该填“电”和“内”．最后一个空考查学生的生活常识，有脑筋急转弯之意，答案当然是“２５”．

（３）该问是该题的核心，属于数理结合型，具有较大的难度，要求学生必须具有较强的理解能力、判断能力、分析能力、数学解题能力和物理思维能力．解答时首先考虑电磁炉的加热温度随功率调节的变化“图像”恰是一段“直线”，可能要用到直线方程．“正常情况下”意指：电磁炉工作电压正常，气压为１ａｔｍ．求烧开水最多需要的时间？应该取最低效率为９０９ｂ，温度调节最低为１００℃，否则要么不能将水烧开，要么不是最长时间．电磁炉的加热温度调节为ｔ，此时电磁炉消耗的实际功率Ｐ，由两点式：

￡二２Ｑ要

一

￡＝垒§Ｑ堕

一ｎ

７０℃一２４０℃一４５０Ｗ一１６００Ｗ’ＩＸｌＪ

上盟：』三孚‰，可得一

２４０

４５０一１６００’“”

￡＝茉（Ｐ一４５０）十７０，

即温度随功率变化的直线方程．

把烧开水的温度ｔ＝１００℃代入上式，当ｔ＝ｌｏｏ℃时。电磁炉消耗的功率Ｐ＝６５３Ｗ．此时有：

Ｐ?Ｔ?ｒ／＝俐（ｔ—ｔｏ）．