Question

18．閱讀短文，回答問題：
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U_K，控制開關K的通斷，當U₁小于U₀時，U_K=1V，圖甲中開關K閉合；U₁大于U₀時，U_K=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U_K使開關交替通斷，每分鐘約一萬次．當U₀增大，每次開關K閉合與斷開時間的比值就增大，電動機的轉速也隨之增大．

（1）電動自行車在行駛過程中主要的能量轉化情況與下列哪種相同？B
A．發電機     B．揚聲器        C．話筒        D．電熱水壺
（2）當控制電壓U_K=0時，電動機中無（有/無）電流通過．
（3）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先變小后變大．
（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，則圖中的四個時刻中t₄時刻電動車獲得動力．
（5）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：C．
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

分析 （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．明確各選項所利用的原理可做出解釋；
（2）由材料判斷出U_K=1V時，開關的關閉狀態，即可知道電動機中有無電流通過；
（3）根據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，根據磁場的變化判斷出霍爾傳感器產生電壓變化；
（4）根據U₁和U₀的關系判斷開關的狀態，進而判斷電動車的運動情況；
（5）根據電動機的轉速與每次K閉合與斷開時間的比值相對應，先判斷時間的比值的變化，然后根據比值的變化判斷K閉合時間與斷開時間的長短，進而判斷U₀的變化．

解答 解：（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U_K=0，K斷開，電路中無電流通過；
（3）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；
（4）當U₁小于U₀時，U_K=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；
（5）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，U_K=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．
故答案為：（1）B；（2）無；（3）先變小后變大；（4）t₄；（5）C．

點評 本題是信息閱讀題，需要學生從材料中找出每項需要的數據和變化規律，然后根據規律分析判斷得出．