Question

在物理實踐活動中，小明探究一個電熱杯正常工作時燒水的效率．下表是記錄的實驗數據．

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

請對表中的實驗數據作分析論證：
（1）在整個加熱過程中，每分鐘電熱杯內水溫升高的值是否相同？
（2）O-5min和5-10min內水吸收的熱量分別為Q₁和Q₂，電熱杯在這兩段時間內產生的熱量均為Q，燒水的效率分別為η₁和η₂．請比較Q₁、Q₂以及η₁、η₂的大小．
（3）要測出某一段時間內電熱杯燒水的效率值，除表格內的數據外，還應知道哪些物理量值？
（4）小明發現這個電熱杯燒水的效率總是小于1，這是為什么？

Answer 1

解：（1）由表中數據可知，每分鐘電熱杯內水溫升高的值不相同；
（2）由表中數據知道O-5min水溫度升高△t₁=30℃，在5-10min內水溫度升高△t₂=48℃，
∵Q_吸=cm△t，可知，△t₁＜△t₂，
∴水吸收的熱量：
Q₁＜Q₂，
又∵η=，電熱杯在這兩段時間內產生的熱量Q相同，
∴燒水的效率：
η₁＜η₂；
（3）∵Q_吸=cm△t，W=Pt，知道水的比熱容、水溫度的變化值、加熱時間，
∴還需要知道的物理量有水的質量m、電熱水杯的電功率P；
（4）用電熱水杯加熱時，總有一部分熱量損耗，所以電熱杯燒水的效率總是小于1．
答：（1）在整個加熱過程中，每分鐘電熱杯內水溫升高的值是不相同；
（2）Q₁＜Q₂，η₁＜η₂；
（3）還應知道哪些物理量有水的質量m、電熱水杯的電功率P；
（4）用電熱水杯加熱時，總有一部分熱量損耗，所以電熱杯燒水的效率總是小于1．
分析：（1）分析表中數據，得出每分鐘電熱杯內水溫升高的值是否相同；
（2）由表中數據知道O-5min水溫度升高30℃，在5-10min內水溫度升高48℃，由Q_吸=cm△t可知，水吸收的熱量（有用能量）Q₁＜Q₂，又知道電熱杯在這兩段時間內產生的熱量（總能量）相同，根據效率公式得出η₁、η₂的大小關系；
（3）要計算電熱杯燒水的熱效率，需要求出水吸收的熱量，還要知道水的質量；需要求出消耗的電能，還要知道電熱水杯的電功率；
（4）電熱水杯工作時消耗的電能并沒有全部被水吸收，總有一部分熱量損耗，所以電熱杯燒水的效率總是小于1．
點評：本題考查了學生分析實驗數據的能力，利用好吸熱公式、電功公式W=Pt、效率公式是本題的關鍵．