Question

【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。_______

Answer 1

【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．