Question

同学们在家里通过实验探究“烧水过程中能量转化效率”的问题时，选用了如图所示的电水壶．

××牌电水壶
额定电压	220V
额定功率	1500W
容积	3L

（1）若请你参加该实验探究，实验中你需要用到的测量工具是

 

；
（2）写出你的实验探究过程；根据实验测量出的数据，写出电水壶烧水过程中能量转化效率的数学表达式：

 

（3）根据测量数据及表达式，指出影响电水壶烧水过程中能量转化效率的因素．

 

．

Answer 1

分析：（1）实验过程中需要测量加热时间和水的温度，需要的测量工具：秒表、温度计；
（2）由铭牌可知电热水壶的电功率，测出加热时间，利用P=

W

t

求消耗的电能；由铭牌知道容积，利用密度公式求水的质量，用温度计测量水的初温和末温，再利用吸热公式求水吸收的热量；再利用效率公式求解；据此设计步骤并求解；
（3）由于水的体积（是否装满）、水的温度、加热时间、电功率（所加电压不一定等于额定电压，实际功率不一定等于额定功率）的数值可能不准确，影响能量转化效率．

解答：解：（1）实验中需要用到的测量工具：电能表、温度计，
（2）实验探究过程：
a．观察电水壶铭牌得到额定功率P（P=1500W），容积V（v=3L=3×10^-3m³）；
b．电水壶中盛满水，用温度计测出水的初温t₀；
c．关闭家中其它用电器，将此水壶单独接入电路中，用秒表计时，记录用时t（s）和水的末温t（℃）．
计算过程：
①消耗的电能（总能量）：
W_电=Pt，
②被水吸收的能量（有用）：
Q_吸=cm（t-t₀）=cρv（t-t₀）
③电水壶烧水过程中能量转化效率：
η=

Q吸

W电

=

cρv(t-t0)

Pt

；
故答案为：

cρv(t-t0)

Pt

，
（3）能量转化效率影响因素：①水的体积（质量）；②水的温度差；③加热时间；④电水壶的电功率．

点评：本题综合考查了消耗电能的计算、热量的计算，根据计算能量转化效率的计算方法设计、计算是本题的关键．