为了测量电水壶烧水时功率，同学们正在分组实验．（l）甲实验组的同学利用家中的电能表和秒表进行测量．请你设计出实验操作的过程，并用测出的和已知的物理量表示电水壶的实际功率

Question

为了测量电水壶烧水时功率，同学们正在分组实验．
（l）甲实验组的同学利用家中的电能表和秒表进行测量．
请你设计出实验操作的过程，并用测出的和已知的物理量表示电水壶的实际功率；
（2）乙实验组的同学在实验室里取出其他器材进行实验．他们设计出另外二种实验方法，请你写出其中的一种测量方法，要求画出电路图，简述实验步骤；
（3）同学们认为这几种测量都不可避免地有误差，有的方法误差较大，为了减小误差，请说明实验时要注意的问题．（只写其中一种即可）
（4）根据实验测量出的数据，可以测出电水壶烧水过程中能量转化效率．请依据上述同学的一种测量方法，写出能量转化效率的数学表达式．

Answer 1

（1）①断开家中其它所有的用电器，电路中只接入电水壶，
用秒表测出时间t内，电能表转盘转过的圈数n；
②由电能表铭牌找出电路消耗1kW•h的电能表转盘转过的圈数N
则电热水壶消耗的电能W=(1kW•h)/(N转)×n转=(n)/(N)×1kW•h=3.6×10⁶J×(n)/(N)，
电热水壶的实际功率P=(W)/(t)=(3.6×106×n)/(Nt)（W）．
（2）把电热水壶与电流表串联接入电路，用电压表测出电热水壶的电压，
由电功率公式P=UI求出电热水壶的功率；电路图如图所示．
实验步骤：①根据电路图，连接电路图；②闭合开关，读出电压表U与电流表I的示数；
③由电功率公式P=UI求出电热水壶的实际功率．
（3）用电能表测热水壶的实际功率时，要把电路中其它所有用电器关闭，可以减小测量误差；
用伏安法测电热水壶的实际功率时，对电表读数时，视线要与刻度线垂直，读数要准确，
另外可以进行多次测量，以便减小误差．
（4）用电能表进行实验时，测出水的质量m，水的初温t₀，水的末温t，
由热量公式Q=cm（t-t₀）求出水所吸收的热量，则能量转化的效率：
η=(Q)/(W)×100%=(cm(t−t0))/(3.6×106J×(n)/(N))×100%=(cm(t−t0)N)/(3.6×106J×n)×100%．
故答案为：答案如上所述．