Question

【題目】電動自行車調速系統

常用電動自行車調速系統主要由磁鐵、霍爾傳感器、控制器和開關K四部分組成。

霍爾傳感器是將磁信號轉變成電信號的裝置，它產生的電壓U0隨磁場增強而增大。在轉動電動自行車手柄旋轉套時，旋轉套中磁鐵與固定在手柄中的霍爾傳感器的距離發生改變，使U0發生變化。

控制器的作用是將自身產生的電壓U1與霍爾傳感器的電壓U0比較后，輸出控制電壓UK，控制開關K的通斷，當U1小于U0時，UK＝1V，圖甲中開關K閉合；U1大于U0時，UK＝0，K斷開。

正常行駛時，電動自行車U1的大小隨時間周期性變化，如圖乙，控制器輸出的UK使開關交替通斷，每分鐘約一萬次。

（1）電動自行車在行駛過程中主要的能量轉化與_____相同。

A．發電機 B．揚聲器 C．話筒 D．電熱水壺

（2）當控制電壓UK＝0時，電動機中_____（選填“有”或“無”）電流通過。

（3）已知每次開關K閉合與斷開時間的比值增大，電動機的轉速也隨之增大。請結合圖乙判斷當U0增大時，電動機轉速_____（選填“增大”或“減小”）。

（4）如圖丙，將霍爾傳感器從條形磁鐵的S極附近水平移動到N極附近。在此過程中，霍爾傳感器產生電壓的變化情況是_____。

（5）圖丁中折線A和直線B分別是U1和U0隨時間變化的關系圖線，則圖中的四個時刻中_____時刻電動車獲得動力。

（6）U1的變化周期T約為_____。

A．6×10﹣6s B．6×10﹣3s C．6×10﹣2s D．6×10﹣1s

（7）當電動車在行駛過程中，轉動手柄旋轉套后，車速增大，與轉動前相比較，下列判斷正確的是：_____。

A．電動車蓄電池輸出功率變小

B．霍爾傳感器產生的電壓U0變小

C．磁鐵與霍爾傳感器距離變小

D．每次開關K閉合與斷開時間的比值變小

Answer 1

【答案】B 無 增大 先變小后變大 t4 B C

【解析】

（1）電動機是利用通電線圈在磁場里受力運動的原理制成的。

A、發電機是利用電磁感應現象來工作的；

B、揚聲器運用了通電線圈在磁場里受力運動的原理制成的；

C、話筒是利用電磁感應的原理，將聲信號轉化成電信號的；

D、電熱水壺是利用電流的熱效應原理制成的；

故選B；

（2）由材料可知UK＝0，K斷開，電路中無電流通過；

（3）U0變大時，U1小于U0的時間段變長，UK＝1V的時間變長，即K閉合時間變長，K閉合時間比斷開時間長，開關K閉合與斷開時間的比值增大，根據“每次開關K閉合與斷開時間的比值增大，電動機的轉速也隨之增大”知，電動機的轉速增大；

（4）已知條形磁鐵的磁性是兩端最強，中間弱；則霍爾傳感器從條形磁鐵的S極附近水平移動到N極附近過程中，根據磁場的磁性是由強變弱，然后由弱變強，所以根據U0隨磁場增強而增大的特點可知霍爾傳感器產生電壓U0變化是先變小后變大；

（5）當U1小于U0時，UK＝1V，圖甲中開關K閉合，電動車獲得動力，圖象中的t4時刻U1小于U0，電動車獲得動力；

（6）已知控制器輸出的UK使開關交替通斷，每分鐘約一萬次，則變化周期T＝=＝6×10﹣3s，故選B；

（7）電動車蓄電池的輸出功率是不變的，故A錯誤；

正常行駛時，電動自行車U1的大小隨時間周期性變化示意是一定的，則K閉合時間變長，即U1小于U0的時間段變長，UK＝1V的時間變長，U0變大，故B錯誤；

U0隨磁場增強而增大，所以霍爾傳感器周圍的磁性變強，即與磁鐵的距離減小，故C正確；

電動機的轉速與每次K閉合與斷開時間的比值相對應，電動機的轉速增大時，K閉合時間比斷開時間長，則K閉合與斷開時間的比值變大；故D錯誤。