Question

【題目】如圖甲是一臺(tái)落地電風(fēng)扇，電風(fēng)扇的參數(shù)見下表；乙圖是電風(fēng)扇的尺寸示意圖，由于電風(fēng)扇的質(zhì)量分布不均勻，它的重心在P點(diǎn)；電風(fēng)扇內(nèi)部的電路圖可簡化為丙圖，圖中的代表電動(dòng)機(jī)，R1、R2是限流電阻。

（1）小明想在電路中加一個(gè)“傾倒開關(guān)”，使電風(fēng)扇被碰傾倒時(shí)能自動(dòng)斷開電路。此開關(guān)應(yīng)該安裝在丙圖中的____（選填“A”、“B”或“C”）處。

（2）電風(fēng)扇在額定電壓下工作，當(dāng)旋轉(zhuǎn)開關(guān)調(diào)到2位置時(shí)，風(fēng)速檔位是____（選填“低檔”、“中檔”或“高檔”）；此時(shí)，電動(dòng)機(jī)兩端的電壓為100V，求R1的阻值______及電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率______和輸出有用功率______。

（3）將電風(fēng)扇H調(diào)到最大值120 cm，它的放置狀態(tài)如圖乙所示，風(fēng)扇重心P離電風(fēng)扇底座中軸線橫向距離a=15 cm，P點(diǎn)離地面的距離b=40 cm，。若電風(fēng)扇的風(fēng)速達(dá)到最大時(shí)，在水平方向扇葉受到空氣對它向左的作用力F=16N，為了使風(fēng)扇不傾倒，設(shè)計(jì)的底座半徑r至少為多少 cm？請通過計(jì)算說明。_______

Answer 1

【答案】A 中檔 300 3.2W 36.8W 17

【解析】

（1）圖丙中，使電風(fēng)扇被碰傾倒時(shí)能自動(dòng)斷開電路，避免更大的損壞，在電熱器被碰倒時(shí)，切斷火線，磁開關(guān)安裝在A點(diǎn)處；

（2）旋鈕開關(guān)接觸點(diǎn)“3”時(shí)電路中只有電動(dòng)機(jī)連入，電路中的電阻最小，電流最大，則電風(fēng)扇的風(fēng)速最大為高檔；
旋鈕開關(guān)接觸點(diǎn)“1”時(shí)電路中R1、R2、電動(dòng)機(jī)串聯(lián)連入電路，電阻最大，電流最小，則電風(fēng)扇的風(fēng)速最小低檔；
旋鈕開關(guān)接觸點(diǎn)“2”時(shí)電路中R1與電動(dòng)機(jī)串聯(lián)連入電路，則為中檔；
中檔電動(dòng)機(jī)兩端的電壓為100V，P電動(dòng)機(jī)=40W，因?yàn)?/span>P=UI，所以電路中電流：I=I電動(dòng)機(jī)===0.4A，所以：R1====300Ω；
電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生熱功率：P熱=I2R線圈=（0.4A）2×20Ω=3.2W，
電動(dòng)機(jī)的輸出功率：P熱=P電動(dòng)機(jī)-P熱=40W-3.2W=36.8W．

（3）如圖：

電風(fēng)扇重心在P點(diǎn)，離電風(fēng)扇中軸橫向距離a=15cm，
以最高檔（最大風(fēng)速）水平扇動(dòng)時(shí)，以O為支點(diǎn)，
為使電風(fēng)扇不翻倒，電風(fēng)扇在風(fēng)力與重力處于平衡，由杠桿平衡條件得：F×H=G×（R+a），
R=-a= =-15cm=17cm；
所以電風(fēng)扇工作時(shí)，為使電風(fēng)扇不翻倒，此時(shí)底座半徑r至少需要17cm，故電風(fēng)扇的風(fēng)速達(dá)到最大時(shí)不會(huì)翻倒．