Question

【題目】閱讀短文，回答問(wèn)題： 電動(dòng)自行車是如何調(diào)速的
常用電動(dòng)自行車調(diào)速系統(tǒng)主要由磁鐵、霍爾傳感器、控制器和開(kāi)關(guān)K四部分組成．
霍爾傳感器是將磁信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)的裝置，它產(chǎn)生的電壓U0隨磁場(chǎng)增強(qiáng)而增大．在轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)自行車手柄旋轉(zhuǎn)套時(shí)，旋轉(zhuǎn)套中磁鐵與固定在手柄中的 霍爾傳感器的距離發(fā)生改變，使U0發(fā)生變化．
控制器的作用是將自身產(chǎn)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(kāi)關(guān)K的通斷，當(dāng)U1小于U0時(shí)，UK=1V，圖甲中開(kāi)關(guān)K閉合；U1大于U0時(shí)，UK=0，K斷開(kāi)．
正常行駛時(shí)，電動(dòng)自行車U1的大小隨時(shí)間周期性變化，如圖乙所示，控制器輸出的UK使開(kāi)關(guān)交替通斷，每分鐘約一萬(wàn)次．U0不同，每次開(kāi)關(guān)K閉合與斷開(kāi)時(shí)間的比值就不同，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與每次K閉合與斷開(kāi)時(shí)間的比值相對(duì)應(yīng)．

（1）控制電壓UK=1V時(shí)，電動(dòng)機(jī)中（有/無(wú)）電流通過(guò)．
（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(dòng)到N極附近．在此過(guò)程中，霍爾傳感器產(chǎn)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(shí)間變化的關(guān)系圖線，在圖戊中畫出UK隨時(shí)間變化的關(guān)系圖線．
（5）電動(dòng)自行車在行駛過(guò)程中，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄旋轉(zhuǎn)套后，車速增大，與轉(zhuǎn)動(dòng)前相比，下列判斷正確的是
A.霍爾傳感器產(chǎn)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(kāi)時(shí)間之比變小
D.每次K閉合與斷開(kāi)時(shí)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(kāi)，則UK=1V時(shí)，開(kāi)關(guān)K閉合，即電動(dòng)機(jī)工作，有電流通過(guò)． （2.）已知條形磁鐵的磁性是兩端最強(qiáng)，中間弱；則霍爾傳感器從條形磁鐵的S極附近水平移動(dòng)到N極附近過(guò)程中，根據(jù)磁場(chǎng)的磁性是由強(qiáng)變?nèi)�，然后由弱變�?qiáng)，所以根據(jù)U0隨磁場(chǎng)增強(qiáng)而增大的特點(diǎn)可知霍爾傳感器產(chǎn)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(kāi)關(guān)交替通斷，每分鐘約一萬(wàn)次，則變化周期T= = =6×10﹣3s，故選B．
（4.）∵當(dāng)U1小于U0時(shí)，UK=1V，U1大于U0時(shí)，UK=0．
∴在0～t1、t2～t3、t4～t5、t6～3T內(nèi)，UK=1．
在t1～t2、t3～t4、t5～t6內(nèi)，UK=0．
則UK隨時(shí)間變化的關(guān)系圖線如下圖：

（5.）∵電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與每次K閉合與斷開(kāi)時(shí)間的比值相對(duì)應(yīng)，
∴電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速增大時(shí)，K閉合時(shí)間比斷開(kāi)時(shí)間長(zhǎng)，則K閉合與斷開(kāi)時(shí)間的比值變大；
∵電動(dòng)自行車在行駛過(guò)程中，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄旋轉(zhuǎn)套后，車速增大，
∴每次K閉合與斷開(kāi)時(shí)間的比值變大，故C錯(cuò)誤，
由于變化周期T為每次K閉合與斷開(kāi)時(shí)間之和，而變化周期T不變，故D錯(cuò)誤；
∵正常行駛時(shí)，電動(dòng)自行車U1的大小隨時(shí)間周期性變化示意是一定的，則K閉合時(shí)間變長(zhǎng)，即U1小于U0的時(shí)間段變長(zhǎng)，UK=1V的時(shí)間變長(zhǎng)，
∴U0變大，故A錯(cuò)誤；
∵U0隨磁場(chǎng)增強(qiáng)而增大，
∴霍爾傳感器周圍的磁性變強(qiáng)，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(diǎn)精析】掌握磁感線的概念和特點(diǎn)和歐姆定律及其應(yīng)用是解答本題的根本，需要知道磁感線：描述磁場(chǎng)的強(qiáng)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(lái)，回到南極．（磁感線是不存在的，用虛線表示，且不相交）磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁場(chǎng)方向、磁感線方向、小磁針靜止時(shí)北極指的方向相同；歐姆定律的應(yīng)用： ① 同一個(gè)電阻，阻值不變，與電流和電壓無(wú)關(guān) 但加在這個(gè)電阻兩端的電壓增大時(shí)，通過(guò)的電流也增大．（R=U/I） ② 當(dāng)電壓不變時(shí)，電阻越大，則通過(guò)的電流就越�。�（I=U/R） ③ 當(dāng)電流一定時(shí)，電阻越大，則電阻兩端的電壓就越大．（U=IR）．