Question

【題目】（8分）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，它的重力作用點(diǎn)在P點(diǎn)；電風(fēng)扇內(nèi)部的電路圖可簡(jiǎn)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）將電風(fēng)扇調(diào)到最高檔（最大風(fēng)速），H調(diào)到最大值，此時(shí)H=120cm，它的放置狀態(tài)如圖乙所示，在水平方向扇葉受到空氣對(duì)它向左的作用力F=16N，重力作用點(diǎn)P離電風(fēng)扇底座中軸線橫向距離a=15cm，P點(diǎn)離地面的距離b=40cm，底座半徑r為17 cm。當(dāng)電風(fēng)扇的風(fēng)速達(dá)到最大時(shí)，它會(huì)翻倒嗎？請(qǐng)用杠桿平衡原理計(jì)算說明。（g=10N/Kg）

（3）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)的輸出功率。

Answer 1

【答案】（1）A；（2）不會(huì)翻倒；（3）中檔，36.8W

【解析】試題分析：（1）開關(guān)應(yīng)該安裝在丙圖中的A處；（2）以底座的最左端與地面接觸的位置為支點(diǎn)，∵當(dāng)風(fēng)扇調(diào)到最高檔時(shí)，其在水平方向受到空氣的作用力F=16N，F的力臂為LF=H=120cm=1.2m，

整個(gè)風(fēng)扇的重力G=mg=6.0kg×10N/kg=60N，重力的力臂LG=r+a=17cm+15cm=32cm=0.32m

∴FL F="16N×1.2m=19.2" N·m ，GLG="60N×0.32m=19.2" N·m ，∴FL F= GLG，∴電風(fēng)扇不會(huì)翻倒；

（3）中檔；電風(fēng)扇于中檔時(shí)，旋鈕開關(guān)與觸點(diǎn)2接觸，R1與電動(dòng)機(jī)串聯(lián)。I1=P/U=40W/100V=0.4A

U1=U總-U電=220V-100V=120V，R1=120V/0.4A=300Ω，P熱=I2R線圈=（0.4A）2×20Ω=3.2W

P輸出=P電-P熱="40W" – 3.2W=36.8W。