Question

【題目】閱讀短文，回答問題： 電動自行車是如何調速的
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，如圖乙所示，控制器輸出的UK使開關交替通斷，每分鐘約一萬次．U0不同，每次開關K閉合與斷開時間的比值就不同，電動機的轉速與每次K閉合與斷開時間的比值相對應．

（1）控制電壓UK=1V時，電動機中（有/無）電流通過．
（2）如圖丙所示，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 ．
（3）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
（4）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，在圖戊中畫出UK隨時間變化的關系圖線．
（5）電動自行車在行駛過程中，轉動手柄旋轉套后，車速增大，與轉動前相比，下列判斷正確的是
A.霍爾傳感器產生的電壓U0減小
B.磁鐵與霍爾傳感器的距離減小
C.每次K閉合與斷開時間之比變小
D.每次K閉合與斷開時間之和變大．

Answer 1

【答案】
（1）有
（2）先減小后增大
（3）B
（4）解：
（5）B
【解析】解：（1.）由材料可知UK=0，K斷開，則UK=1V時，開關K閉合，即電動機工作，有電流通過． （2.）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變化是先減小后增大．
（3.）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．
（4.）∵當U1小于U0時，UK=1V，U1大于U0時，UK=0．
∴在0～t1、t2～t3、t4～t5、t6～3T內，UK=1．
在t1～t2、t3～t4、t5～t6內，UK=0．
則UK隨時間變化的關系圖線如下圖：

（5.）∵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；
∵電動自行車在行駛過程中，轉動手柄旋轉套后，車速增大，
∴每次K閉合與斷開時間的比值變大，故C錯誤，
由于變化周期T為每次K閉合與斷開時間之和，而變化周期T不變，故D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A錯誤；
∵U0隨磁場增強而增大，
∴霍爾傳感器周圍的磁性變強，即與磁鐵的距離減小，故B正確．
所以答案是：（1）有；（2）先減小后增大；（3）B；（4）圖略；（5）B．
【考點精析】掌握磁感線的概念和特點和歐姆定律及其應用是解答本題的根本，需要知道磁感線：描述磁場的強弱和方向而假想的曲線．磁體周圍的磁感線是從它北極出來，回到南極．（磁感線是不存在的，用虛線表示，且不相交）磁場中某點的磁場方向、磁感線方向、小磁針靜止時北極指的方向相同；歐姆定律的應用： ① 同一個電阻，阻值不變，與電流和電壓無關 但加在這個電阻兩端的電壓增大時，通過的電流也增大．（R=U/I） ② 當電壓不變時，電阻越大，則通過的電流就越小．（I=U/R） ③ 當電流一定時，電阻越大，則電阻兩端的電壓就越大．（U=IR）．