Question

【题目】（8分）如图甲是一台落地电风扇，电风扇的参数见下表；乙图是电风扇的尺寸示意图，由于电风扇的质量分布不均匀，它的重力作用点在P点；电风扇内部的电路图可简化为丙图，图中的代表电动机，R1、R2是限流电阻。

（1）小明想在电路中加一个“倾倒开关”，使电风扇被碰倾倒时能自动断开电路。此开关应该安装在丙图中的 （选填“A”、“B”或“C”）处。

（2）将电风扇调到最高档（最大风速），H调到最大值，此时H=120cm，它的放置状态如图乙所示，在水平方向扇叶受到空气对它向左的作用力F=16N，重力作用点P离电风扇底座中轴线横向距离a=15cm，P点离地面的距离b=40cm，底座半径r为17 cm。当电风扇的风速达到最大时，它会翻倒吗？请用杠杆平衡原理计算说明。（g=10N/Kg）

（3）电风扇在额定电压下工作，当旋转开关调到2位置时，风速档位是 （选填“低档”、“中档”或“高档”）；此时，电动机两端的电压为100V，求R1的阻值及电动机的输出功率。

Answer 1

【答案】（1）A；（2）不会翻倒；（3）中档，36.8W

【解析】试题分析：（1）开关应该安装在丙图中的A处；（2）以底座的最左端与地面接触的位置为支点，∵当风扇调到最高档时，其在水平方向受到空气的作用力F=16N，F的力臂为LF=H=120cm=1.2m，

整个风扇的重力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，∴电风扇不会翻倒；

（3）中档；电风扇于中档时，旋钮开关与触点2接触，R1与电动机串联。I1=P/U=40W/100V=0.4A

U1=U总-U电=220V-100V=120V，R1=120V/0.4A=300Ω，P热=I2R线圈=（0.4A）2×20Ω=3.2W

P输出=P电-P热="40W" – 3.2W=36.8W。