Question

在物理实践活动中，小明探究一个电热杯正常工作时烧水的效率．下表是记录的实验数据．

时间（min）	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
水温（℃）	8	11	16	22	30	38	48	58	67	76	86	95	95

请对表中的实验数据作分析论证：
（1）在整个加热过程中，每分钟电热杯内水温升高的值是否相同？
（2）O-5min和5-10min内水吸收的热量分别为Q₁和Q₂，电热杯在这两段时间内产生的热量均为Q，烧水的效率分别为η₁和η₂．请比较Q₁、Q₂以及η₁、η₂的大小．
（3）要测出某一段时间内电热杯烧水的效率值，除表格内的数据外，还应知道哪些物理量值？
（4）小明发现这个电热杯烧水的效率总是小于1，这是为什么？

Answer 1

解：（1）由表中数据可知，每分钟电热杯内水温升高的值不相同；
（2）由表中数据知道O-5min水温度升高△t₁=30℃，在5-10min内水温度升高△t₂=48℃，
∵Q_吸=cm△t，可知，△t₁＜△t₂，
∴水吸收的热量：
Q₁＜Q₂，
又∵η=，电热杯在这两段时间内产生的热量Q相同，
∴烧水的效率：
η₁＜η₂；
（3）∵Q_吸=cm△t，W=Pt，知道水的比热容、水温度的变化值、加热时间，
∴还需要知道的物理量有水的质量m、电热水杯的电功率P；
（4）用电热水杯加热时，总有一部分热量损耗，所以电热杯烧水的效率总是小于1．
答：（1）在整个加热过程中，每分钟电热杯内水温升高的值是不相同；
（2）Q₁＜Q₂，η₁＜η₂；
（3）还应知道哪些物理量有水的质量m、电热水杯的电功率P；
（4）用电热水杯加热时，总有一部分热量损耗，所以电热杯烧水的效率总是小于1．
分析：（1）分析表中数据，得出每分钟电热杯内水温升高的值是否相同；
（2）由表中数据知道O-5min水温度升高30℃，在5-10min内水温度升高48℃，由Q_吸=cm△t可知，水吸收的热量（有用能量）Q₁＜Q₂，又知道电热杯在这两段时间内产生的热量（总能量）相同，根据效率公式得出η₁、η₂的大小关系；
（3）要计算电热杯烧水的热效率，需要求出水吸收的热量，还要知道水的质量；需要求出消耗的电能，还要知道电热水杯的电功率；
（4）电热水杯工作时消耗的电能并没有全部被水吸收，总有一部分热量损耗，所以电热杯烧水的效率总是小于1．
点评：本题考查了学生分析实验数据的能力，利用好吸热公式、电功公式W=Pt、效率公式是本题的关键．