Question

1．近来，云南天气炎热，于是小明家买了一个多档位落地电风扇，如图甲所示，表格中数据为其参数：g=10N/kg

风速	3档	最大功率	55W
扇叶直径	50cm	最小功率	20W
单台净重	6.0kg	额定电压	220V
最大风速	160米/分钟	最大风量	31.4米3/分钟

（1）假设电风扇内部的电路图可化简为图乙所示，要使电风扇的风速最大，旋钮开关应与接通3（选填“0”、“1”、“2”、“3”）．
（2）计算电风扇以最大功率档正常工作时的电流．
（3）若电风扇与地面的接触面积为0.2m²，计算电风扇对地面的压强．
（4）若小明想测量该电风扇的最大实际功率，于是，他让电风扇单独以最大功率档工作，观察电能表的转盘在1min内转了3转，则此时电风扇的实际电功率为多少瓦．（已知：他家电能表上标有3600R/kW•h）

Answer 1

分析 （1）要使电风扇的风速最大，电路中的电流最大，根据电路连接找出电路中的总电阻最小的状态即可；
（2）由数据中找出最大功率，利用P=UI求最大电流；
（3）由题知单台净重（质量），利用G=mg求其重力，对地面的压力等于其重力，知道受力面积，利用p=$\frac{F}{S}$求电风扇对地面的压强；
（4）知道电能表上标有3600R/kW•h，说明每消耗1kW•h的电能，电能表的表盘转动3600转，可求转动3转消耗的电能，根据公式P=$\frac{W}{t}$可求电风扇的电功率

解答 解：（1）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；
（2）由数据中可知最大功率P_max=55W，
则由P=UI得最大电流：
I_max=$\frac{{P}_{max}}{U}$=$\frac{55W}{220V}$=0.25A；
（3）由题知单台净重m=6.0kg，
对地面的压力：
F=G=mg=6.0kg×10N/kg=60N，
受力面积S=0.2m²，
电风扇对地面的压强：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{60N}{0.2{m}^{2}}$=300Pa；
（4）电能表的转盘转动3转消耗的电能：
W=$\frac{3}{3600}$kW•h=$\frac{1}{1200}$kW•h=3.6×10⁴J，
电风扇的电功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{\frac{1}{1200}kW•h}{\frac{1}{60}h}$=0.05kW=50W．
故答案为：（1）3；
（2）电风扇以最大功率档正常工作时的电流为0.25A；
（3）电风扇对地面的压强为300Pa；
（4）此时电风扇的实际电功率为50W．

点评 本题通过电风扇考查了电流、压强、电能和电功率的计算，关键是旋钮开关分别置于档位1、2、2时电路连接方式的判断和最大、最小电功率的判断，要学会从表格数据中得出有用信息．