Question

為了測(cè)量電水壺?zé)�水時(shí)功率，同學(xué)們正在分組實(shí)驗(yàn)．
（l）甲實(shí)驗(yàn)組的同學(xué)利用家中的電能表和秒表進(jìn)行測(cè)量．
請(qǐng)你設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)操作的過程，并用測(cè)出的和已知的物理量表示電水壺的實(shí)際功率；
（2）乙實(shí)驗(yàn)組的同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室里取出其他器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．他們?cè)O(shè)計(jì)出另外二種實(shí)驗(yàn)方法，請(qǐng)你寫出其中的一種測(cè)量方法，要求畫出電路圖，簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)步驟；
（3）同學(xué)們認(rèn)為這幾種測(cè)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(qǐng)說明實(shí)驗(yàn)時(shí)要注意的問題．（只寫其中一種即可）
（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)量出的數(shù)據(jù)，可以測(cè)出電水壺?zé)�水過程中能量轉(zhuǎn)化效率．請(qǐng)依據(jù)上述同學(xué)的一種測(cè)量方法，寫出能量轉(zhuǎn)化效率的數(shù)學(xué)表達(dá)式．

Answer 1

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(cè)出時(shí)間t內(nèi)，電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)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(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過的圈數(shù)N
則電熱水壺消耗的電能W=×n轉(zhuǎn)=×1kW?h=3.6×10⁶J×，
電熱水壺的實(shí)際功率P==（W）．
（2）把電熱水壺與電流表串聯(lián)接入電路，用電壓表測(cè)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(shí)驗(yàn)步驟：①根據(jù)電路圖，連接電路圖；②閉合開關(guān)，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(shí)際功率．
（3）用電能表測(cè)熱水壺的實(shí)際功率時(shí)，要把電路中其它所有用電器關(guān)閉，可以減小測(cè)量誤差；
用伏安法測(cè)電熱水壺的實(shí)際功率時(shí)，對(duì)電表讀數(shù)時(shí)，視線要與刻度線垂直，讀數(shù)要準(zhǔn)確，
另外可以進(jìn)行多次測(cè)量，以便減小誤差．
（4）用電能表進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，測(cè)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(zhuǎn)化的效率：
η=×100%=×100%=×100%．
故答案為：答案如上所述．
分析：（1）用電能表測(cè)出電熱水壺消耗的電能，用秒表測(cè)出電熱水壺的做功時(shí)間，由電功率公式求出電水壺的功率．
（2）可用伏安法測(cè)電熱水壺的功率，用電壓表測(cè)電熱水壺的電壓，用電流表測(cè)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(shí)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(cè)量求平均值等方面提出減小誤差的措施．
（4）用電能表測(cè)功率時(shí)，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．
點(diǎn)評(píng)：本題是一道實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題，知道測(cè)出電熱水壺消耗的能與做功時(shí)間可以求出電功率，測(cè)出電熱水壺的電壓與電流也可以測(cè)出電熱水壺的功率是正確解題的前提與關(guān)鍵．