Question

【题目】阅读短文，回答问题： 电动自行车是如何调速的
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，如图乙所示，控制器输出的UK使开关交替通断，每分钟约一万次．U0不同，每次开关K闭合与断开时间的比值就不同，电动机的转速与每次K闭合与断开时间的比值相对应．

（1）控制电压UK=1V时，电动机中（有/无）电流通过．
（2）如图丙所示，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 ．
（3）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
（4）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，在图戊中画出UK随时间变化的关系图线．
（5）电动自行车在行驶过程中，转动手柄旋转套后，车速增大，与转动前相比，下列判断正确的是
A.霍尔传感器产生的电压U0减小
B.磁铁与霍尔传感器的距离减小
C.每次K闭合与断开时间之比变小
D.每次K闭合与断开时间之和变大．

Answer 1

【答案】
（1）有
（2）先减小后增大
（3）B
（4）解：
（5）B
【解析】解：（1.）由材料可知UK=0，K断开，则UK=1V时，开关K闭合，即电动机工作，有电流通过． （2.）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变化是先减小后增大．
（3.）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．
（4.）∵当U1小于U0时，UK=1V，U1大于U0时，UK=0．
∴在0～t1、t2～t3、t4～t5、t6～3T内，UK=1．
在t1～t2、t3～t4、t5～t6内，UK=0．
则UK随时间变化的关系图线如下图：

（5.）∵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；
∵电动自行车在行驶过程中，转动手柄旋转套后，车速增大，
∴每次K闭合与断开时间的比值变大，故C错误，
由于变化周期T为每次K闭合与断开时间之和，而变化周期T不变，故D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A错误；
∵U0随磁场增强而增大，
∴霍尔传感器周围的磁性变强，即与磁铁的距离减小，故B正确．
所以答案是：（1）有；（2）先减小后增大；（3）B；（4）图略；（5）B．
【考点精析】掌握磁感线的概念和特点和欧姆定律及其应用是解答本题的根本，需要知道磁感线：描述磁场的强弱和方向而假想的曲线．磁体周围的磁感线是从它北极出来，回到南极．（磁感线是不存在的，用虚线表示，且不相交）磁场中某点的磁场方向、磁感线方向、小磁针静止时北极指的方向相同；欧姆定律的应用： ① 同一个电阻，阻值不变，与电流和电压无关 但加在这个电阻两端的电压增大时，通过的电流也增大．（R=U/I） ② 当电压不变时，电阻越大，则通过的电流就越小．（I=U/R） ③ 当电流一定时，电阻越大，则电阻两端的电压就越大．（U=IR）．