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    13．电热水壶由于使用方便、高效，巳成为家庭常用的电器之一．下面是小明家新买的某电热水壶的铭牌．他根据自己所学的相关物理知识想对电热水壶进行一下验证，于是在家里做起了实验．他先把水倒入水壶标定容量处，用温度计测出水的初温是20℃，然后接通电源，同时开始记录时间，他发现5min50s水便烧开了（设当时的气压为一标准大气压）．
    ××牌电水壶
      额定电压    220V
      额定功率  1200W
      容  积   1L
    （1）烧开这壶水吸收了多少热量？【C水=4.2×103J/（Kg•℃）】
    （2）电热水壶消耗了多少电能？
    （3）比较（1）、（2）两问所得的数据，小明有了新的发现．于是小明猜想：除烧水时热量有损失和壶体本身要吸热外，还可能是因为电压低，电热水壶的实际功率变小，影响了电热水壶的热效率．怎么在家里通过实验探究电热水壶的热效率呢？小明利用温度计和家中的电能表，很快就测出了电热水壶的热效率．小明为完成了实验探究很高兴．请你①简述实验探究过程；②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表达式．

    分析 （1）由铭牌可知电水壶的标定容量即水的体积，利用密度公式变形即可求出水的质量，1标准大气压下水的沸点是100℃，再根据Q吸=cm（t-t0）求出水吸收的热量；
    （2）根据P=Wt求出电热水壶消耗的电能；
    （3）用电能表测功率时，由电能表求出电热水壶消耗的电能，由热量公式求出水所吸收的热量，然后由效率公式求出电热水壶的效率．

    解答 解：（1）壶内水的体积：
    V=1L=1dm3=1×10-3m3，
    根据ρ=$\frac{m}{V}$可得，水的质量：
    m=ρV=1×103kg/m3×1×10-3m3=1kg，
    1标准大气压下水的沸点是100℃，则水吸收的热量：
    Q吸=cm（t-t0）
    =4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（100℃-20℃）
    =3.36×105J；
    （2）电水壶正常工作时的功率为1200W，5min50s消耗的电能：
    W=Pt=1000W×（5×60s+50s）=4.2×105J；
    （3）①探究过程：
    a．观察电能表铭牌参数N（r/kW•h），电水壶容积V（m3）；
    b．电水壶中盛满水，用温度计测出水的初温t1；
    c．关闭家中其它用电器，使电热水壶单独工作，记录电能表转盘转过的转数n（r）和水的末温t2．
    ②水的质量m=ρV，
    水吸收的热量Q吸=c水m（t2-t1）=c水ρV（t2-t1），
    消耗的电能：W=$\frac{n}{N}$kW•h=$\frac{n}{N}$×3.6×106J，
    电水壶烧水过程中能量转化效率的表达式：
    η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%=$\frac{{c}_{水}ρV（{t}_{2}-{t}_{1}）}{\frac{n}{N}×3.6×1{0}^{6}J}$×100%=$\frac{{c}_{水}ρVN（{t}_{2}-{t}_{1}）}{n×3.6×1{0}^{6}J}$×100%．
    答：（1）烧开这壶水吸收了3.36×105J的热量；
    （2）电热水壶消耗了4.2×105J的电能；
    （3）①实验探究过程：
    a．观察电能表铭牌参数N（r/kW•h），电水壶容积V（m3）；
    b．电水壶中盛满水，用温度计测出水的初温t1；
    c．关闭家中其它用电器，使电热水壶单独工作，记录电能表转盘转过的转数n（r）和水的末温t2．
    ②电水壶烧水过程中能量转化效率的表达式：η=$\frac{{c}_{水}ρVN（{t}_{2}-{t}_{1}）}{n×3.6×1{0}^{6}J}$×100%．

    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．

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