Question

同學(xué)們?cè)诩依锿ㄟ^實(shí)驗(yàn)探究“燒水過程中能量轉(zhuǎn)化效率”的問題時(shí)，選用了如圖所示的電水壺．

××牌電水壺
額定電壓	220V
額定功率	1500W
容積	3L

（1）若請(qǐng)你參加該實(shí)驗(yàn)探究，實(shí)驗(yàn)中你需要用到的測(cè)量工具是

 

；
（2）寫出你的實(shí)驗(yàn)探究過程；根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)量出的數(shù)據(jù)，寫出電水壺?zé)�水過程中能量轉(zhuǎn)化效率的數(shù)學(xué)表達(dá)式：

 

（3）根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)及表達(dá)式，指出影響電水壺?zé)�水過程中能量轉(zhuǎn)化效率的因素．

 

．

Answer 1

分析：（1）實(shí)驗(yàn)過程中需要測(cè)量加熱時(shí)間和水的溫度，需要的測(cè)量工具：秒表、溫度計(jì)；
（2）由銘牌可知電熱水壺的電功率，測(cè)出加熱時(shí)間，利用P=

W

t

求消耗的電能；由銘牌知道容積，利用密度公式求水的質(zhì)量，用溫度計(jì)測(cè)量水的初溫和末溫，再利用吸熱公式求水吸收的熱量；再利用效率公式求解；據(jù)此設(shè)計(jì)步驟并求解；
（3）由于水的體積（是否裝滿）、水的溫度、加熱時(shí)間、電功率（所加電壓不一定等于額定電壓，實(shí)際功率不一定等于額定功率）的數(shù)值可能不準(zhǔn)確，影響能量轉(zhuǎn)化效率．

解答：解：（1）實(shí)驗(yàn)中需要用到的測(cè)量工具：電能表、溫度計(jì)，
（2）實(shí)驗(yàn)探究過程：
a．觀察電水壺銘牌得到額定功率P（P=1500W），容積V（v=3L=3×10^-3m³）；
b．電水壺中盛滿水，用溫度計(jì)測(cè)出水的初溫t₀；
c．關(guān)閉家中其它用電器，將此水壺單獨(dú)接入電路中，用秒表計(jì)時(shí)，記錄用時(shí)t（s）和水的末溫t（℃）．
計(jì)算過程：
①消耗的電能（總能量）：
W_電=Pt，
②被水吸收的能量（有用）：
Q_吸=cm（t-t₀）=cρv（t-t₀）
③電水壺?zé)�水過程中能量轉(zhuǎn)化效率：
η=

Q吸

W電

=

cρv(t-t0)

Pt

；
故答案為：

cρv(t-t0)

Pt

，
（3）能量轉(zhuǎn)化效率影響因素：①水的體積（質(zhì)量）；②水的溫度差；③加熱時(shí)間；④電水壺的電功率．

點(diǎn)評(píng)：本題綜合考查了消耗電能的計(jì)算、熱量的計(jì)算，根據(jù)計(jì)算能量轉(zhuǎn)化效率的計(jì)算方法設(shè)計(jì)、計(jì)算是本題的關(guān)鍵．