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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)123456789101112
水温(℃)8111622303848586776869595
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?
答案:
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. 解答: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.
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