Question

【题目】电动自行车调速系统

常用电动自行车调速系统主要由磁铁、霍尔传感器、控制器和开关K四部分组成。

霍尔传感器是将磁信号转变成电信号的装置，它产生的电压U0随磁场增强而增大。在转动电动自行车手柄旋转套时，旋转套中磁铁与固定在手柄中的霍尔传感器的距离发生改变，使U0发生变化。

控制器的作用是将自身产生的电压U1与霍尔传感器的电压U0比较后，输出控制电压UK，控制开关K的通断，当U1小于U0时，UK＝1V，图甲中开关K闭合；U1大于U0时，UK＝0，K断开。

正常行驶时，电动自行车U1的大小随时间周期性变化，如图乙，控制器输出的UK使开关交替通断，每分钟约一万次。

（1）电动自行车在行驶过程中主要的能量转化与_____相同。

A．发电机 B．扬声器 C．话筒 D．电热水壶

（2）当控制电压UK＝0时，电动机中_____（选填“有”或“无”）电流通过。

（3）已知每次开关K闭合与断开时间的比值增大，电动机的转速也随之增大。请结合图乙判断当U0增大时，电动机转速_____（选填“增大”或“减小”）。

（4）如图丙，将霍尔传感器从条形磁铁的S极附近水平移动到N极附近。在此过程中，霍尔传感器产生电压的变化情况是_____。

（5）图丁中折线A和直线B分别是U1和U0随时间变化的关系图线，则图中的四个时刻中_____时刻电动车获得动力。

（6）U1的变化周期T约为_____。

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

（7）当电动车在行驶过程中，转动手柄旋转套后，车速增大，与转动前相比较，下列判断正确的是：_____。

A．电动车蓄电池输出功率变小

B．霍尔传感器产生的电压U0变小

C．磁铁与霍尔传感器距离变小

D．每次开关K闭合与断开时间的比值变小

Answer 1

【答案】B 无 增大 先变小后变大 t4 B C

【解析】

（1）电动机是利用通电线圈在磁场里受力运动的原理制成的。

A、发电机是利用电磁感应现象来工作的；

B、扬声器运用了通电线圈在磁场里受力运动的原理制成的；

C、话筒是利用电磁感应的原理，将声信号转化成电信号的；

D、电热水壶是利用电流的热效应原理制成的；

故选B；

（2）由材料可知UK＝0，K断开，电路中无电流通过；

（3）U0变大时，U1小于U0的时间段变长，UK＝1V的时间变长，即K闭合时间变长，K闭合时间比断开时间长，开关K闭合与断开时间的比值增大，根据“每次开关K闭合与断开时间的比值增大，电动机的转速也随之增大”知，电动机的转速增大；

（4）已知条形磁铁的磁性是两端最强，中间弱；则霍尔传感器从条形磁铁的S极附近水平移动到N极附近过程中，根据磁场的磁性是由强变弱，然后由弱变强，所以根据U0随磁场增强而增大的特点可知霍尔传感器产生电压U0变化是先变小后变大；

（5）当U1小于U0时，UK＝1V，图甲中开关K闭合，电动车获得动力，图象中的t4时刻U1小于U0，电动车获得动力；

（6）已知控制器输出的UK使开关交替通断，每分钟约一万次，则变化周期T＝=＝6×10﹣3s，故选B；

（7）电动车蓄电池的输出功率是不变的，故A错误；

正常行驶时，电动自行车U1的大小随时间周期性变化示意是一定的，则K闭合时间变长，即U1小于U0的时间段变长，UK＝1V的时间变长，U0变大，故B错误；

U0随磁场增强而增大，所以霍尔传感器周围的磁性变强，即与磁铁的距离减小，故C正确；

电动机的转速与每次K闭合与断开时间的比值相对应，电动机的转速增大时，K闭合时间比断开时间长，则K闭合与断开时间的比值变大；故D错误。