Question

小芳家有一只用来烧开水的电热水壶，铭牌上标着“220V，1000W”字样．请你帮她设计一种方法，用来测量这只水壶烧水时的效率．写出所用器材、测量步骤，导出计算公式．

Answer 1

分析：由电热水壶的铭牌可知电热水壶的额定电压和额定功率，可求电热水壶的电阻，利用交流电压表测出电热水壶两端的实际电压，求出电热水壶的实际功率，用钟表测出烧开一壶水用的时间，利用W=Pt求消耗的电能（总能量）；
用量杯量出水壶内的水，利用密度公式求水的质量，再测出水的初温和烧开时水的末温，利用吸热公式求水吸收的热量（有用能量）；
最后利用效率公式η=

Q吸

W

×100%求解．

解答：解：1．器材：温度计（量程为0℃～100℃），量杯，计时器（钟表），交流电压表（量程为250V）．
2．实验步骤：
由铭牌可得电热水壶的电阻R=

U 2 额

P额

=

(220V)2

1000W

=48.4Ω，
①用量杯量出适量体积的水V，则水的质量m=

ρ水

V

，
②用温度计测出水的初温t₀和水开时（末温）t，水吸收的热量Q_吸=c_水m（t-t₀）=c_水ρ_水V（t-t₀），
③用钟表测出烧开一壶水用的时间T，
④利用交流电压表测出电热水壶两端的实际电压U，电热水壶的实际功率P=

U2

R

=

U2

48.4Ω

；实际消耗的电能：W=Pt=

U2

48.4Ω

T，
⑤电热水壶的效率：
η=

Q吸

W

=

c水ρ水V(t-t0)

U2 48.4Ω T

=

c水ρ水V(t-t0)×48.4Ω

U2T

．
3．计算公式：η=

Q吸

W

=

c水ρ水V(t-t0)

U2 48.4Ω T

=

c水ρ水V(t-t0)×48.4Ω

U2T

．

点评：本题考查了学生对电功率公式、吸热公式Q_吸=cm△t的掌握及应用，本题涉及知识点多，要求灵活选择仪器测量水的体积、初温和末温、实际电压、加热时间．