【培优导学案】浙教版科学九年级全册：16、电功与电功率 学案（含解析）

这是一份【培优导学案】浙教版科学九年级全册：16、电功与电功率 学案（含解析），共18页。

 电功与电功率
【回顾】
1．纯电阻用电器：通电后电能全部转化为内能，没有机械能等其他形式能的转化，比如电烙铁、电饭锅、电炉等，这时有W＝Q。由电功的表达式结合欧姆定律可推导出：W＝I2Rt和 W＝t，同理可得，P＝I2R和P＝。
2．非纯电阻用电器：电动机、电吹风、蓄电池等，其使用目的并不是产生热量。电流做功时只有少部分电能转化为内能，其余大部分电能转化为其他形式的能(如机械能、化学能等)，这时显然有W＞Q。此时，W＝UIt只能用来计算总功，产生的内能用焦耳定律计算，也就是Q＝I2Rt，产生的其他形式的能在数值上等于总功减去电热。
3．额定功率和实际功率
用电器铭牌上标出的电压值和电功率值指的是该用电器的额定电压和额定功率。用电器实际消耗的功率叫实际功率。实际功率的大小随用电器两端电压的改变而改变，只有当用电器两端的电压恰好等于该用电器的额定电压时，其实际功率才等于额定功率，一般情况下，两者是不相等的。


例1　远距离输电时，若输电线的电阻为10 Ω，输送的电功率为104 kW，为了使输电线上的热功率不超过其输送电功率的4%，输电电压至少应为多少？
[答案] 解：根据题意，输电功率：P＝UI＝104 kW＝107 W，
线路损失的功率：
Pr≤P×4%＝4×105 W，
由Pr＝I2r，r＝10 Ω，
得I≤2×102 A，
所以U＝≥＝5×104 V。
答：为了使输电线上的热功率不超过其输送电功率的4%，输电电压至少应为5×104 V。
[方法点拨] 由损失的最大功率可求出最大电流，从而求出最小电压。
例2　某一用直流电动机提升重物的装置，如图16－1所示，重物的质量为50 kg，电源电压为110 V，不计电源电阻及各处摩擦。当电动机转动，使物体以0.9 m/s的速度匀速上升时，电路中的电流大小为5 A。则电动机线圈的电阻大小为(g取10 N/kg)(　　)

图16－1
A．22 Ω B．11 Ω
C．16 Ω D．4 Ω
[答案] D
电动机对物体做功的电功率：P1＝＝＝Gv＝mgv＝50 kg×10 N/kg×0.9 m/s＝450 W，
电路总电功率：P＝UI＝110 V×5 A＝550 W，
电动机线圈电阻的发热功率：P2＝P－P1＝550 W－450 W＝100 W，
所以电动机线圈的电阻大小：R＝＝＝4 Ω。
[方法点拨] 对于非纯电阻电路的相关计算，可从能量守恒的角度分析：W总(电能)＝内能＋机械能。


1．将规格都是“220 V　100 W”的一台电风扇、一台电视机和一把电烙铁分别接入同一家庭电路中，通电时间相同，下列说法正确的是(　　)
A．三个用电器产生的热量相同
B．电风扇产生的热量最多
C．电烙铁产生的热量最多
D．电视机产生的热量最多
2．利用如图16－2所示电路可定性研究电热与电流、电阻和通电时间的关系，图中三个电阻的材料和质量相同，且R1＝R3＝5 Ω，R2＝10 Ω，三个电子温度计分别与之相连(图中未画出)，并能测量它们的温度。闭合开关后，每隔一定时间记录各电阻的温度，通过比较温度的变化来间接反映电阻产生电热的多少。下列有关分析与推断错误的是(　　)

图16－2
A．分析任意一个电阻的温度变化，可知电热与通电时间有关
B．分析比较R1和R2的温度及变化，可知电热与电阻有关
C．分析比较R1和R3的温度及变化，可知电热与电流有关
D．分析比较R2和R3的温度及变化，可知电热与电流和电阻有关
3．(多选)现有两个灯泡L1和L2，它们的电阻分别为R1和R2，两端的电压分别为U1和U2，通过两灯泡的电流分别为I1和I2，此时两灯泡的电功率分别为P1和P2。若R1＞R2，则下列各关系不可能成立的有(　　)
A．U1＝U2，I1＜I2，P1＞P2
B．U1＞U2，I1＜I2，P1＜P2
C．U1＜U2，I1＞I2，P1＞P2
D．U1＞U2，I1＞I2，P1＜P2
4．金华中考夏天来临，为了避免蚊虫的侵扰，许多家庭都会使用电热灭蚊器。图16－3甲为某品牌电热灭蚊器的简化电路，其中指示灯的电阻不随温度变化。


图16－3
(1)电热灭蚊器是根据_____________________________________________制成的。
(2)某次使用时，通过热敏发热体的电流与使用时间的关系如图乙所示，则热敏发热体两端电压的变化情况为________________________。
5．如图16－4甲所示，某同学在“测量小灯泡电功率”的实验中，误将电压表并联在了滑动变阻器两端。闭合开关，他从滑片置于最右端时开始记录第一组数据，调节滑片测得多组数据，描绘出的U－I图像如图乙所示。已知小灯泡的额定电压为2.5 V，电源电压为4.5 V。可求得小灯泡正常发光时的阻值为________Ω，额定功率为________W，变阻器最大阻值为________Ω。为使实验中小灯泡两端电压不超过3 V，则滑动变阻器接入电路的最小阻值为________Ω(保留一位小数)。

图16－4
6．在如图16－5所示的电路中，R1的阻值为5 Ω，R和R2的阻值均为10 Ω，AB间的电压U为10 V。则AB间的总电阻为________Ω，电阻R消耗的电功率为________W。

图16－5
7．如图16－6所示，R1～R6六个电阻完全相同，阻值都是R，将电压为U的电源接在C、D两点之间，则B、C两点间电阻R4的电功率为________。若将电源接在线路中的A、C两点之间，则________(填“R1”“R2”“R3”“R4”“R5”“R6”或“所有电阻”)中无电流流过。

图16－6
8．三个相同的金属圆环两两正交地连接成如图16－7所示的形状。若每个四分之一圆周金属丝电阻为R，测得A、B间电阻为RAB。现将A、B间一段金属丝改换成另一个电阻为的一段四分之一圆周的金属丝，并在A、B间加上恒定电压U，试求消耗的总功率。

　图16－7



9．小楼想测量某个仅标有“0.25 A”字样的灯泡的额定功率。电源电压为 6 V 且恒定。

图16－8
(1)检查器材时，小楼发现电压表存在如图16－8甲所示的两个问题：一是指针位置不对；二是部分刻度模糊。出现指针位置不对的原因是____________________________。
(2)小楼认为不更换电压表也能测出灯泡的额定功率，他进行了如下操作：
①解决了指针问题后，按规范步骤连接了部分电路(如图乙所示)，请你用笔画线代替导线帮他连接完整。
②连接好电路并检查无误后，闭合开关，在移动变阻器滑片时，眼睛要注视____________的变化，当灯泡正常发光时，滑片正好在变阻器的中点，在滑片移动过程中，电流表示数从0.2 A增大到0.25 A，而电压表示数从2.0 V开始增大。
(3)小楼的同桌根据实验数据计算如下：
解：R灯＝＝＝10 Ω；a
P额＝I额2R灯＝(0.25 A)2×10 Ω＝0.625 W。b
答：灯泡的额定功率是0.625 W。
小楼发现步骤 b 的结果有错，请你指出错误原因：____________________________，灯泡的额定功率是 ________W。
10．如图16－9甲所示是小明在“测量小灯泡电功率”实验中连接的实验电路，所用小灯泡的额定电压为4.0 V，电源是电压为6 V且保持不变的蓄电池组。

图16－9
(1)实验开始，当开关闭合，变阻器滑片P向右移动时，电流表示数________，电压表示数________。(均填“变大”“变小”或“不变”)
(2)同组的小红发现连线中有一处不符合实验要求，所以才出现上述现象，而且只需改动一根导线的连接，就可以顺利进行实验。请你在需要改动的导线上打“×”，并用笔画线代替导线画出正确的接线。
(3)电路连接正确后，小明正常进行实验并将实验数据记录在下表中。若第二次测量时电流表的示数如图乙所示，则此时电路电流为________A，可得小灯泡的额定功率为________W。分析表中数据，请写出你还能得出的一个结论： ______________________________________
________________________________________________________________________。

实验次数
1
2
3
电压/V
3.0
4.0
4.5
电流/A
0.36

0.45

(4)如果电压表的0～15 V量程被损坏，只有0～3 V量程能正常使用，实验室里也没有其他电压表可供更换，要求利用现有器材测出小灯泡的额定功率。请在图丙虚线框中画出你设计的电路图。
11．在“测量小灯泡电功率”的实验中，实验室所提供的器材有：电源(电压恒为6 V)，额定电压为2.5 V、电阻约为10 Ω的小灯泡，电流表、电压表、开关各一个，导线若干。滑动变阻器规格有“10 Ω　1 A”“50 Ω　1.5 A”两个。
(1)图16－10甲是小壮连接的部分实物图，请你用笔画线代替导线，将实物图连接完整。


图16－10

(2)检查电路连接无误后，应将滑动变阻器的滑片置于________(填“A或B”)端，闭合开关后，小壮发现因小灯泡发光过亮不能进行实验，为了完成实验，他接下来的操作是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)排除故障后，小壮闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，记下各组对应的电压表和电流表的示数，并绘制了如图乙所示的I－U图像，根据图像可知，小灯泡的额定功率是________________________________________________________________________W；
图中从原点到M点再到N点的曲线，反映了灯丝的电阻是________的。
(4)实验中，某同学的小灯泡先由暗变亮，然后发出耀眼的光后被烧坏，为了避免灯丝被烧断，请你提出在调节滑动变阻器的过程中应注意的事项：________________________________________________________________________。
12．现有两只小灯泡L1、L2，它们的额定电压分别为2.5 V和3.8 V。

图16－11
(1)如图16－11甲所示是小明测定小灯泡L1的额定功率的实物电路图(不完整)。
①请用笔画线代替导线将实物电路图连接完整。
②正确连接电路后，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片P移到________(填“A”或“B”)端。闭合开关后，移动滑片P，当电压表示数为2.5 V时，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡L1的额定功率为________W。
(2)小华利用如图丙所示的电路测出了小灯泡L2的额定功率。图中R为阻值已知的定值电阻，还缺两个开关和一只电表(电流表或电压表)，请在虚线框内补上这三个元件的符号，使电路完整，实验操作简单。

13．上实验课时，程东同学用“伏安法”测量某电阻R的阻值，并用被测电阻、滑动变阻器、电压表、电流表、三节干电池、开关和导线若干等器材做如下实验：

图16－12
(1)请根据如图16－12甲所示的电路图，用笔画线代替导线把图乙的电路连接完整。
(2)在连接电路的各元件时，开关应处于断开状态。闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片P置于________(填“A”或“B”)端。
(3)电路连接完整后，闭合开关S并移动滑动变阻器的滑片P，发现电流表和电压表的指针均没有发生偏转，发生此现象的原因是_____________________________________________。
(4)排除故障后，若某次测量的电压和电流大小如图丙所示：电压表的示数是________V，电流表的示数是________A，则本次所测电阻的阻值是________Ω。
(5)由于本实验所用的滑动变阻器上的铭牌字迹已模糊不清(可能是0～20 Ω或0～30 Ω)，请你利用本实验中的器材，包括已经通过多次测量取平均值得到阻值为R的电阻，在不使用电压表的前提下，设计一个实验，测出滑动变阻器的最大阻值R′max。(可画电路图帮助说明)
①写出实验步骤(用相应的符号代替物理量)。







②滑动变阻器最大阻值的表达式：R′max＝________。　

14．如图16－13所示，M为直流电动机，它的电阻r＝1.5 Ω，跟电动机串联的电阻R＝8.5 Ω，外加电压U＝41 V。当直流电动机转动稳定后，电压表示数UM＝24 V，求电动机的输入功率和其转化为机械能的效率。

　图16－13



15．如图16－14所示，电源两端电压不变，电阻R1的阻值为4 Ω。闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P位于左端时，电流表的示数为I1，电压表V1的示数为U1，变阻器的电功率为P1，R2的电功率为1 W。当滑动变阻器的滑片P位于中点时，电流表的示数为I2，电压表V2的示数为U2，变阻器的电功率为P2。已知：U1＝U2，P1∶P2＝8∶9。求：

　图16－14
(1)电流表的两次示数之比I1∶I2。
(2)电阻R2的阻值。
(3)移动滑动变阻器的滑片，电路所消耗的最大电功率P最大。







16．如图16－15所示是检测某种用电器的电路图，这种用电器上标有“6 V　1.8 W”的字样(该用电器可看作一个纯电阻电器)，滑动变阻器上标有“10 Ω　1 A”的字样，电流表的量程为0～0.6 A，电压表的量程为0～3 V。

图16－15
(1)为了确保电路各部分的安全，在a、b之间所加的电源电压的最大值是多少？
(2)如果该用电器的电阻变化超过标准值1 Ω，该用电器就会失去作用。实际检测时，将一个电压恒定的电源加在图中a、b之间，闭合开关S，调节滑动变阻器，改变电路中的电流，检测如下：

实验次数
电流表示数/A
电压表示数/V
第1次
0.18
1.68
第2次
0.22
0.90
如果不计检测电路对该用电器电阻的影响，你认为该用电器是否可以正常使用？此时在a、b之间所加的电压为多大？







答案
1．C　 因为U＝220 V，所以三种用电器的实际功率：P＝P额＝100 W，又因为W＝Pt，所以三种用电器消耗的电能相同。由于电视机和电风扇不是纯电阻电路，电视机将一部分电能转化为光能，电风扇中的电动机将电能大部分转化为机械能，而电烙铁将电能全部转化为内能。所以产生热量最多的是电烙铁。
2．D　 根据控制变量法可知，探究电热与电流、电阻以及通电时间是否有关时，变化的量只能有一个，其他因素均不变。
3．ACD　 (1)若U1＝U2，R1＞R2，根据I＝得，I1＜I2；根据P＝UI得，P1＜P2。
(2)若U1＞U2，R1＞R2，根据I＝可知，I1和I2的大小关系不确定。根据P＝UI可知，当 U1＞U2，I1＜I2时，P1和P2的大小关系不确定，当U1＞U2，I1＝I2或I1＞I2时，P1＞P2。(3)若U1＜U2，R1＞R2，根据I＝得，I1＜I2；根据P＝UI得，P1＜P2。
4．(1)电流的热效应　(2)先变大后不变
(1)电热灭蚊器通电时，消耗电能得到内能，是根据电流的热效应来工作的。(2)由甲图可知，指示灯与热敏发热体串联，由图乙可知，通过热敏发热体的电流随使用时间的增加先变小后不变。当通过热敏发热体的电流变小时，通过指示灯的电流也变小，由U＝IR可知，指示灯两端电压变小，由串联电路的电压特点可知，热敏发热体两端电压变大；当热敏发热体中的电流不变时，电路中电流不变，其两端电压也不变。所以热敏发热体两端电压先变大后不变。
5．12.5　0.5　40　6.9
小灯泡与滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，小灯泡的额定电压为 2.5 V，电源电压为4.5 V，即电压表示数为2 V 时，小灯泡正常发光；由图像可知，U滑＝2 V时，I＝0.2 A，故小灯泡正常发光时的电阻为RL＝＝＝12.5 Ω，额定功率为P额＝ U额I＝2.5 V×0.2 A＝0.5 W。滑动变阻器接入电路阻值最大时其两端电压最大，电路中的电流最小，由图像知，U滑最大＝4 V，I最小＝0.1 A，滑动变阻器的最大阻值为R最大＝＝＝40 Ω。为使小灯泡两端的电压不超过3 V，滑动变阻器分得的最小电压为U最小＝4.5 V－ 3 V＝1.5 V，由图像可知，此时I′＝0.22 A，即滑动变阻器接入电路的最小阻值为R最小＝ ＝＝6.9 Ω(只进不舍)。
6．10　2.5
该电路的最后，两个R1＝5 Ω串联后的总电阻为10 Ω，再和R2并联，并联后的总电阻为5 Ω；依次向前推导，CD右边的电阻也为10 Ω，再和R＝10 Ω并联，RCD＝×10 Ω＝5 Ω；
AB间的总电阻：RAB＝R1＋RCD＝5 Ω＋5 Ω＝10 Ω，I＝＝＝1 A。
R和CD右边的电阻并联(电阻相同)，
通过电阻R的电流：IR＝I＝×1 A＝0.5 A，
电阻R消耗的电功率：P＝IR2R＝(0.5 A)2×10 Ω＝2.5 W。　
7.　R5
(1)将电压为U的电源接在C、D两点之间时，从C点开始到D点结束，等效电路图如图所示。

由图可知：R2、R3和R4、R5构成电桥电路，由于它们的阻值相同，
所以UCB＝UBD＝UCA＝UAD，且UCB＋UBD＝U，
所以B、C两点间电阻R4两端的电压：UCB＝U；
R4的电功率：P＝＝＝。

图2－4
(2)若将电源接在线路中的A、C两点之间，等效电路图如图所示。
由图可知：R1、R4和R3、R6构成电桥电路，由于它们的阻值相同，
所以UAB＝UBC＝UAD＝UDC，且UAB＋UBC＝U，UAD＋UDC＝U，
则UAB＝UBC＝UAD＝UDC＝U，
即B、D两点间的电压为零。
因此电阻R5中无电流流过。
8．解：设去掉A、B间一段四分之一圆周的金属丝后剩余部分电阻为Rx，则RAB可等效为Rx与R的并联电阻。即 RAB＝， Rx＝。 现将R′＝的电阻丝并在AB端，从AB端看进去，此时电阻为R总＝＝， 电流所消耗的电功率为 P＝＝。
答：消耗的总功率为。
9．(1)电压表没有调零
(2)①如图所示

②电流表示数
(3)灯泡电阻随温度变化，不是定值　0.875
(1)电压表指针没有指零是由于没有对电压表调零。(2)①灯泡的额定电流为0.25 A，电流表应选择0～0.6 A量程，把电流表串联接入电路。②闭合开关，在移动变阻器滑片时，眼睛要注视电流表示数的变化，当电流表示数等于额定电流时，灯泡正常发光。(3)灯泡电阻受温度影响，小楼的计算没有考虑灯泡电阻随温度的变化，他的计算是错误的；闭合开关时，滑动变阻器阻值全部接入电路，滑动变阻器两端电压：U滑＝U－UV＝6 V－2 V＝4 V，滑动变阻器的最大阻值：R＝＝＝20 Ω，滑片在中间时，灯泡正常发光，此时滑动变阻器两端电压：U滑′＝I额R′＝0.25 A×＝2.5 V，灯泡的额定电压：U额＝U－U滑′＝6 V－ 2.5 V＝3.5 V，灯泡的额定功率：P＝U额I额＝3.5 V×0.25 A＝0.875 W。
10．(1)变小　不变
(2)如图所示

(3)0.42　1.68　小灯泡的实际电压越大，其实际功率就越大
(4)如图所示

(1)滑动变阻器和小灯泡串联，滑片向右移动时，其连入电路的电阻变大，电路中的电流变小，电流表示数变小；此时电压表测的是小灯泡和滑动变阻器的总电压，即电源电压，所以电压表的示数不变。(2)实物图正确的接法应该是电压表接在小灯泡的两端，而该题电压表却测量小灯泡和滑动变阻器两端的总电压，所以这里是错误的。(3)电流表的量程为0～ 0.6 A，分度值为0.02 A，读数是0.42 A，此电流就是小灯泡的额定电流，所以其额定功率为P＝UI＝4.0 V×0.42 A＝1.68 W；根据实验数据还能得出：小灯泡实际功率的大小取决于实际电压，实际电压越大，实际功率就越大。(4)由于该电压表的大量程坏了，所以要想测出4.0 V的电压，只需要将电压表接到滑动变阻器两端即可，电源电压是6 V，当电压表的示数为2.0 V时，小灯泡两端的电压恰好是4.0 V。
11．(1)如图所示

(2)A　断开开关，换接“50 Ω　1.5 A”的滑动变阻器重新实验
(3)0.625　变化(或变大)
(4)缓慢调节滑动变阻器的滑片，同时观察电压表的示数，使其不能超过小灯泡额定电压值的1.2倍
(1)在测量小灯泡的电功率时，除电压表与小灯泡并联外，其他电路元件都是串联的；小灯泡的额定电压为2.5 V，所以电压表的量程应该选择0～3 V；小灯泡的电阻约是10 Ω，所以小灯泡的额定电流约是0.25 A，故电流表应该选择0～0.6 A的量程。(2)闭合开关前，滑动变阻器的滑片应调至阻值最大处，以保护电路，所以检查电路连接无误后，应将滑动变阻器的滑片置于A端。滑动变阻器已经把最大阻值接入电路，但灯泡的亮度还是很亮，是因为电路中的电流过大，说明滑动变阻器的最大阻值较小，此时应该断开开关，换接阻值更大的滑动变阻器进行实验，即换接“50 Ω　1.5 A”滑动变阻器重新实验。(3)由图乙可知，当小灯泡两端的电压为2.5 V时，通过小灯泡的电流为0.25 A，所以小灯泡的额定功率为P额＝ U额I额＝2.5 V×0.25 A＝0.625 W；由从原点到M点再到N点的曲线可知，通过灯泡的电流与灯泡两端的电压不成比例的变化，电压变化比电流的大，所以根据欧姆定律I＝可知，灯丝的电阻是变化的(或变大的)。(4)小灯泡有额定电压和额定电流，若实际电压超过其额定电压的1.2倍，灯泡就很容易被烧坏，所以为了避免灯丝被烧断，应该缓慢调节滑动变阻器的滑片，同时观察电压表的示数，使其不能超过小灯泡额定电压的1.2倍。
12．(1)①如图所示

②A　0.8
(2)如图所示

(1)②为保护电路，闭合开关前，滑片P应处在使电路中电阻最大的位置，即A端。小灯泡L1的额定功率为P＝UI＝2.5 V×0.32 A＝0.8 W。(2)R与L2串联，可以通过开关转换分别测量出L2与R两端的总电压和L2两端电压，左边两虚线框内是开关，右边虚线框内是电压表。具体方法如下：①闭合中间的开关，断开左边的开关，用电压表测L2两端电压，移动滑片使电压表示数为3.8 V；②断开中间开关，滑片不动，测出L2与R两端的总电压，根据串联电路电压特点计算出R两端的电压；③由I＝计算出通过R的电流，即通过L2的电流，根据P＝UI计算出小灯泡L2的额定功率即可。
13．(1)如图所示


(2)B (3)除定值电阻和电压表以外的电路出现了断路
(4)2.6　0.26　10
(5)①如图所示，闭合开关，将滑片滑到最左端A，测得电流为I1；将滑片滑到最右端B，测得电流为I2　
②

(1)采用“电流流向法”，电流从电源正极出发，依次将开关S、电流表、待测电阻、滑动变阻器串联起来，再将电压表并联在待测电阻的两端。
(2)闭合开关前，应使滑动变阻器的阻值位于最大处，由图可知变阻器的滑片滑到B端时连入电路中的阻值最大。
(3)电路连接完整后，闭合开关S，并移动滑动变阻器的滑片P，发现电流表和电压表的指针均没有发生偏转，即说明此时电路是断路，且电压表不能测出电压，故可能是除定值电阻和电压表以外的某一部分出现了断路。
(4)电压表使用的量程为0～3 V，每一个大格代表1 V，每一个小格代表0.1 V，电压表示数为U＝2.6 V，电流表使用的量程为0～0.6 A，每一个大格代表0.2 A，每一个小格代表0.02 A，电流表示数为I＝0.26 A，R的阻值：R＝＝＝10 Ω。
(5)解法一：
①如图1所示，闭合开关，将滑片滑到最左端(A端)，测得电流为I1；将滑片滑到最右端(B端)，测得电流为I2。
②R′max＝。

解法二：
①如图2所示，闭合开关，当滑片在B端时分别用电流表测出电阻R支路的电流I1和滑动变阻器R′支路的电流I2。
②R′max＝。
14．解：直流电动机转动稳定后，电压表示数UM＝24 V，此时电阻R两端的电压为
UR＝U－UM＝41 V－24 V＝17 V，
所以流过R的电流为
IR＝＝＝2 A，
所以IM＝IR＝2 A，
则电动机的输入功率为
PM＝UMIM＝24 V×2 A＝48 W。
电动机的发热功率为
P热＝IM2r＝(2 A)2×1.5 Ω＝6 W，
电动机转化为机械能的效率为
η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝87.5%。
答：电动机的输入功率为48 W；其转化为机械能的效率为87.5%。
15．解：闭合开关S，当滑片P位于左端、中点和右端时，等效电路分别如图甲、乙、丙所示：

(1)由图甲、乙可得：＝＝，
解得：＝。
(2)因为U一定，根据图甲、乙，则I1(R1＋R2＋R3)＝I2，
＝＝①；
又因为U1＝U2，则I1(R1＋R3)＝I2；
＝＝②；
由①②式联立，将R1＝4 Ω代入解得：R2＝6 Ω，R3＝20 Ω。
(3)当滑片P在右端时，电路的总功率最大。根据图甲、丙：电压U一定，则I1(R1＋R2＋R3)＝ I3(R1＋R2)；
则＝，将R1、R2、R3的值代入解得：＝；
根据P＝I2R得：＝，
则P最大＝·PR2＝××1 W＝15 W。
答：(1)电流表的两次示数之比I1∶I2为2∶3；(2)电阻R2的阻值为6 Ω；(3)移动滑动变阻器的滑片，电路所消耗的最大电功率P最大为15 W。
16．解：(1)用电器上标有“6 V　1.8 W”的字样表示该用电器的额定电压为6 V，额定功率为1.8 W，所以该用电器的额定电流：I＝＝＝0.3 A，电阻大小：R额＝＝＝20 Ω。当电路中电流I＝I额＝0.3 A，变阻器连入电路中的电阻最大为R滑大＝10 Ω时，根据欧姆定律，电压表示数为U示＝IR滑大＝0.3 A×10 Ω＝3 V，不超过电压表的量程，所以电路中允许的最大电流为0.3 A；用电器两端的电压为6 V，变阻器全部电阻连入电路中时其两端电压U滑＝3 V，根据串联电路电压的规律，此时电源电压的最大值：U大＝6 V＋3 V＝9 V。
(2)设实际测量时电压为U，用电器的实际电阻为R电，由第1次实验记录的数据，根据欧姆定律和串联电路电压的规律有：U＝I1R电＋U1＝0.18 A×R电＋1.68 V①；
同理，由第2次实验记录的数据有：
U＝I2R电＋U2＝0.22 A×R电＋0.90 V②；
由①②得，R电＝19.5 Ω，U＝5.19 V。
用电器的电阻变化值ΔR＝20 Ω－19.5 Ω＝0.5 Ω＜1 Ω，所以这个用电器可正常使用，此时在a、b之间所加的电压为5.19 V。
答：(1)为了确保电路各部分的安全，在a、b之间所加的电源电压的最大值为9 V；(2)这个用电器可以正常使用，此时在a、b之间所加的电压为5.19 V。