Question

7．阅读短文，回答问题：
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U_K，控制开关K的通断，当U₁小于U₀时，U_K=1V，图甲中开关K闭合；U₁大于U₀时，U_K=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U_K使开关交替通断，每分钟约一万次．当U₀增大，每次开关K闭合与断开时间的比值就增大，电动机的转速也随之增大．

（1）电动自行车在行驶过程中主要的能量转化情况与下列哪种相同？B
A．发电机     B．扬声器        C．话筒        D．电热水壶
（2）当控制电压U_K=0时，电动机中无（有/无）电流通过．
（3）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先变小后变大．
（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，则图中所示的四个时刻中t₄时刻电动车获得动力．
（5）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：C．
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

分析 （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．明确各选项所利用的原理可做出解释；
（2）由材料判断出U_K=1V时，开关的关闭状态，即可知道电动机中有无电流通过；
（3）根据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，根据磁场的变化判断出霍尔传感器产生电压变化；
（4）根据U₁和U₀的关系判断开关的状态，进而判断电动车的运动情况；
（5）根据电动机的转速与每次K闭合与断开时间的比值相对应，先判断时间的比值的变化，然后根据比值的变化判断K闭合时间与断开时间的长短，进而判断U₀的变化．

解答 解：（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U_K=0，K断开，电路中无电流通过；
（3）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；
（4）当U₁小于U₀时，U_K=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；
（5）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，U_K=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．
故答案为：（1）B；（2）无；（3）先变小后变大；（4）t₄；（5）C．

点评 本题是信息阅读题，需要学生从材料中找出每项需要的数据和变化规律，然后根据规律分析判断得出．