Question

【題目】如圖甲是一臺落地電風扇，電風扇的參數見下表；乙圖是電風扇的尺寸示意圖，由于電風扇的質量分布不均勻，它的重心在P點；電風扇內部的電路圖可簡化為丙圖，圖中的代表電動機，R1、R2是限流電阻。

（1）小明想在電路中加一個“傾倒開關”，使電風扇被碰傾倒時能自動斷開電路。此開關應該安裝在丙圖中的____（選填“A”、“B”或“C”）處。

（2）電風扇在額定電壓下工作，當旋轉開關調到2位置時，風速檔位是____（選填“低檔”、“中檔”或“高檔”）；此時，電動機兩端的電壓為100V，求R1的阻值______及電動機的發(fā)熱功率______和輸出有用功率______。

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

Answer 1

【答案】A 中檔 300 3.2W 36.8W 17

【解析】

（1）圖丙中，使電風扇被碰傾倒時能自動斷開電路，避免更大的損壞，在電熱器被碰倒時，切斷火線，磁開關安裝在A點處；

（2）旋鈕開關接觸點“3”時電路中只有電動機連入，電路中的電阻最小，電流最大，則電風扇的風速最大為高檔；
旋鈕開關接觸點“1”時電路中R1、R2、電動機串聯(lián)連入電路，電阻最大，電流最小，則電風扇的風速最小低檔；
旋鈕開關接觸點“2”時電路中R1與電動機串聯(lián)連入電路，則為中檔；
中檔電動機兩端的電壓為100V，P電動機=40W，因為P=UI，所以電路中電流：I=I電動機===0.4A，所以：R1====300Ω；
電動機產生熱功率：P熱=I2R線圈=（0.4A）2×20Ω=3.2W，
電動機的輸出功率：P熱=P電動機-P熱=40W-3.2W=36.8W．

（3）如圖：

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