Question

同學們在家里通過實驗探究“燒水過程中能量轉化效率”的問題時，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）若請你參加該實驗探究，實驗中你需要用到的測量工具是 ________；
（2）寫出你的實驗探究過程；根據實驗測量出的數據，寫出電水壺燒水過程中能量轉化效率的數學表達式：________
（3）根據測量數據及表達式，指出影響電水壺燒水過程中能量轉化效率的因素． ________．

Answer 1

解：（1）實驗中需要用到的測量工具：電能表、溫度計，
（2）實驗探究過程：
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，用溫度計測出水的初溫t₀；
c．關閉家中其它用電器，將此水壺單獨接入電路中，用秒表計時，記錄用時t（s）和水的末溫t（℃）．
計算過程：
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電水壺燒水過程中能量轉化效率：
η==；
故答案為：，
（3）能量轉化效率影響因素：①水的體積（質量）；②水的溫度差；③加熱時間；④電水壺的電功率．
分析：（1）實驗過程中需要測量加熱時間和水的溫度，需要的測量工具：秒表、溫度計；
（2）由銘牌可知電熱水壺的電功率，測出加熱時間，利用P=求消耗的電能；由銘牌知道容積，利用密度公式求水的質量，用溫度計測量水的初溫和末溫，再利用吸熱公式求水吸收的熱量；再利用效率公式求解；據此設計步驟并求解；
（3）由于水的體積（是否裝滿）、水的溫度、加熱時間、電功率（所加電壓不一定等于額定電壓，實際功率不一定等于額定功率）的數值可能不準確，影響能量轉化效率．
點評：本題綜合考查了消耗電能的計算、熱量的計算，根據計算能量轉化效率的計算方法設計、計算是本題的關鍵．