题目内容
【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。
【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。