题目

题型：不详难度：来源：

家用微波炉是一种利用微波的电磁能加热食物的新型灶具，主要由磁控管、波导管、微波加热器、炉门、直流电源、冷却系统、控制系统、外壳组成.接通电源后，220 V交流电经一变压器，一方面在次级产生3.4 V交流对磁控管加热，同时在次级产生2 000 V高压经整流加到磁控管的阴、阳两极之间，使磁控管产生频率为2 450 MHz的微波，微波输送至金属制成的加热器(炉腔)，被来回反射，微波的电磁作用使食物分子高频地运动而内外同时生热，迅速熟透，并能最大限度地保存食物中的维生素.
(1)试计算微波炉变压器的高压变压比；
(2)微波炉产生的高频微波若发生泄漏会造成电磁辐射污染，直接伤害人的肌体，试说明其中的原因；
(3)正常工作时微波炉的炉门对微波起着很好的反射和屏蔽作用，开门前务必先让微波发生电路停止工作.为了方便微波炉的操作，需要设计一保护开关，它能在炉门被打开前自动断电.为了防止微波大量泄漏，该开关必须保证在炉门被打开之前的一定时间内完成断电动作，这一时间称为保护开关动作的时间提前量Δt.假设微波在食品以及在空气中的速度都差不多，微波炉炉腔对角线约50 cm.且微波束每次穿过炉中食品仅被吸收1/1 000，若要求炉门打开时炉内微波强度至少应衰减到正常工作时的百万分之一，请估算保护开关动作的时间提前量Δt的数量级，并根据估算结果发表讨论.(lg0.999=-4.345×10^-4)

答案

(1)100/11 (2)微波能对人体组织内外加热而受伤  (3)2.3×10^-5 s

解析

(1)由变压器规律可知：.
(2)微波对人体内外同时发生“加热”作用，如同对食物加热一样，使人的肌体组织受到破坏.
(3)①设要使微波强度减为正常工作时的百万分之一，微波束要穿过食品n次，由题意，微波束每次穿过炉中食品仅被吸收1/1 000，则微波束第一次穿过食品时，强度将减为原来的1-="999/1" 000；微波束第二次穿过食品时，强度将减为原来的(1-)²=()²……依此类推，第n次穿过食品时，微波强度减为原来的()ⁿ，则()ⁿ=10^-6得n≈1.4×10⁴.
微波炉炉腔对角线长50 cm，即微波每经过0.5 m就要穿过食品一次，这样要使微波衰减达到要求，它总共要走过的路程：
s=1.4×10⁴×0.5 m=7.0×10³ m.
所以微波要衰减到要求值，必须经过=2.3×10^-5 s
这就是说保护开关动作的时间提前量Δt大约是2.3×10^-5 s.