Question

在物理實(shí)踐活動(dòng)中，小明探究一個(gè)電熱杯正常工作時(shí)燒水的效率．下表是記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．

時(shí)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(qǐng)對(duì)表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作分析論證：
（1）在整個(gè)加熱過(guò)程中，每分鐘電熱杯內(nèi)水溫升高的值是否相同？
（2）O-5min和5-10min內(nèi)水吸收的熱量分別為Q₁和Q₂，電熱杯在這兩段時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量均為Q，燒水的效率分別為η₁和η₂．請(qǐng)比較Q₁、Q₂以及η₁、η₂的大�。�
（3）要測(cè)出某一段時(shí)間內(nèi)電熱杯燒水的效率值，除表格內(nèi)的數(shù)據(jù)外，還應(yīng)知道哪些物理量值？
（4）小明發(fā)現(xiàn)這個(gè)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(shù)據(jù)可知，每分鐘電熱杯內(nèi)水溫升高的值不相同；
（2）由表中數(shù)據(jù)知道O-5min水溫度升高△t₁=30℃，在5-10min內(nèi)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(shí)間內(nèi)產(chǎn)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(shí)間，
∴還需要知道的物理量有水的質(zhì)量m、電熱水杯的電功率P；
（4）用電熱水杯加熱時(shí)，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(gè)加熱過(guò)程中，每分鐘電熱杯內(nèi)水溫升高的值是不相同；
（2）Q₁＜Q₂，η₁＜η₂；
（3）還應(yīng)知道哪些物理量有水的質(zhì)量m、電熱水杯的電功率P；
（4）用電熱水杯加熱時(shí)，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(shù)據(jù)，得出每分鐘電熱杯內(nèi)水溫升高的值是否相同；
（2）由表中數(shù)據(jù)知道O-5min水溫度升高30℃，在5-10min內(nèi)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(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量（總能量）相同，根據(jù)效率公式得出η₁、η₂的大小關(guān)系；
（3）要計(jì)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(zhì)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(shí)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(diǎn)評(píng)：本題考查了學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)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(guān)鍵．