Question

為了測量電水壺燒水時功率，同學們正在分組實驗．
（l）甲實驗組的同學利用家中的電能表和秒表進行測量．
請你設計出實驗操作的過程，并用測出的和已知的物理量表示電水壺的實際功率；
（2）乙實驗組的同學在實驗室里取出其他器材進行實驗．他們設計出另外二種實驗方法，請你寫出其中的一種測量方法，要求畫出電路圖，簡述實驗步驟；
（3）同學們認為這幾種測量都不可避免地有誤差，有的方法誤差較大，為了減小誤差，請說明實驗時要注意的問題．（只寫其中一種即可）
（4）根據(jù)實驗測量出的數(shù)據(jù)，可以測出電水壺燒水過程中能量轉化效率．請依據(jù)上述同學的一種測量方法，寫出能量轉化效率的數(shù)學表達式．

Answer 1

分析：（1）用電能表測出電熱水壺消耗的電能，用秒表測出電熱水壺的做功時間，由電功率公式求出電水壺的功率．
（2）可用伏安法測電熱水壺的功率，用電壓表測電熱水壺的電壓，用電流表測通過電熱水壺的電流，
然后由功率公式P=UI求出熱水壺的實際功率．
（3）從減小其它用電器的影響、電表讀數(shù)誤差、多次測量求平均值等方面提出減小誤差的措施．
（4）用電能表測功率時，由電能表求出電熱水壺消耗的電能，由熱量公式求出水所吸收的熱量，
然后由效率公式求出電熱水壺的效率．

解答：解：（1）①斷開家中其它所有的用電器，電路中只接入電水壺，
用秒表測出時間t內(nèi)，電能表轉盤轉過的圈數(shù)n；
②由電能表銘牌找出電路消耗1kW?h的電能表轉盤轉過的圈數(shù)N
則電熱水壺消耗的電能W=

1kW?h

N轉

×n轉=

n

N

×1kW?h=3.6×10⁶J×

n

N

，
電熱水壺的實際功率P=

W

t

=

3.6×106×n

Nt

（W）．
（2）把電熱水壺與電流表串聯(lián)接入電路，用電壓表測出電熱水壺的電壓，
由電功率公式P=UI求出電熱水壺的功率；電路圖如圖所示．
實驗步驟：①根據(jù)電路圖，連接電路圖；②閉合開關，讀出電壓表U與電流表I的示數(shù)；
③由電功率公式P=UI求出電熱水壺的實際功率．
（3）用電能表測熱水壺的實際功率時，要把電路中其它所有用電器關閉，可以減小測量誤差；
用伏安法測電熱水壺的實際功率時，對電表讀數(shù)時，視線要與刻度線垂直，讀數(shù)要準確，
另外可以進行多次測量，以便減小誤差．
（4）用電能表進行實驗時，測出水的質(zhì)量m，水的初溫t₀，水的末溫t，
由熱量公式Q=cm（t-t₀）求出水所吸收的熱量，則能量轉化的效率：
η=

Q

W

×100%=

cm(t-t0)

3.6×106J× n N

×100%=

cm(t-t0)N

3.6×106J×n

×100%．
故答案為：答案如上所述．

點評：本題是一道實驗設計題，知道測出電熱水壺消耗的能與做功時間可以求出電功率，測出電熱水壺的電壓與電流也可以測出電熱水壺的功率是正確解題的前提與關鍵．