Question

下图所示的是一种用来煎烤食物的双面电饼铛，它的上、下盘既可以同时加热，也可以在把手处掀起上盘（是上盘转轴所在的位置），使用下盘单独加热。

（1）图甲中，若要用最小的力掀起电饼铛的上盘，请画出这个最小的力的示意图。

（________）

（2）若电饼铛的上盘可以近似地看成是一个质地均匀的圆盘，其直径为，质量为，则将上盘由图甲所示的位置掀起至图乙所示的竖直位置，人手克服上盘重力所做的功约是多少焦_______？

（3）电饼铛简化的内部电路如图丙所示。闭合电源开关，当温控开关接接线柱“2”时，下盘开始加热，再闭合开关，上盘也开始加热；当温度超过设定温度时，温控开关自动转接接线柱“1”，进入保温状态。电饼铛的部分参数如丁表所示，若某次煎烤食物时发现指示灯、和发光的时间分别为12、10和5，则此次煎烤食物的过程中，电饼铛消耗的电能是多少焦________？（不计电路中指示灯消耗的电能）

 

Answer

【解析】

（1）根据杠杆平衡条件，若要用力掀起电饼铛的上盘，在阻力和阻力臂一定时，动力臂最大，则动力最小。由图可知，当OA连线为力臂时，动力臂最大，此时动力最小。过A点作OA的垂线，方向向斜上方，如图：

（2）若电饼铛的上盘可以近似地看成是一个质地均匀的圆盘，其直径为24cm，将上盘由图甲所示的位置掀起至图乙所示的竖直位置，则重心在重力的方向上移动的距离为，

人手克服上盘重力所做的功。

（3）由题，闭合电源开关S1，当温控开关S2接接线柱“2”时，下盘开始加热，再闭合开关S3，上盘也开始加热；当温度超过设定温度时，温控开关S2自动转接接线柱“1”，进入保温状态。灯泡L1、L2、L3分别与电阻R1、R2、R3并联，三个灯泡的发光时间即为所并联电阻的工作时间，故此次煎烤食物的过程中，电饼铛消耗的电能

。