题目内容
【题目】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,它的重心在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)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______及电动机的发热功率______和输出有用功率______。
(3)将电风扇H调到最大值120 cm,它的放置状态如图乙所示,风扇重心P离电风扇底座中轴线横向距离a=15 cm,P点离地面的距离b=40 cm,。若电风扇的风速达到最大时,在水平方向扇叶受到空气对它向左的作用力F=16N,为了使风扇不倾倒,设计的底座半径r至少为多少 cm?请通过计算说明。_______
【答案】A 中档 300 3.2W 36.8W 17
【解析】
(1)图丙中,使电风扇被碰倾倒时能自动断开电路,避免更大的损坏,在电热器被碰倒时,切断火线,磁开关安装在A点处;
(2)旋钮开关接触点“3”时电路中只有电动机连入,电路中的电阻最小,电流最大,则电风扇的风速最大为高档;
旋钮开关接触点“1”时电路中R1、R2、电动机串联连入电路,电阻最大,电流最小,则电风扇的风速最小低档;
旋钮开关接触点“2”时电路中R1与电动机串联连入电路,则为中档;
中档电动机两端的电压为100V,P电动机=40W,因为P=UI,所以电路中电流:I=I电动机===0.4A,所以:R1====300Ω;
电动机产生热功率:P热=I2R线圈=(0.4A)2×20Ω=3.2W,
电动机的输出功率:P热=P电动机-P热=40W-3.2W=36.8W.
(3)如图:
电风扇重心在P点,离电风扇中轴横向距离a=15cm,
以最高档(最大风速)水平扇动时,以O为支点,
为使电风扇不翻倒,电风扇在风力与重力处于平衡,由杠杆平衡条件得:F×H=G×(R+a),
R=-a= =-15cm=17cm;
所以电风扇工作时,为使电风扇不翻倒,此时底座半径r至少需要17cm,故电风扇的风速达到最大时不会翻倒.