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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闭合与断开时间之比变大．





Answer 1

（1）由材料可知U_K=0，K断开，则U_K=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U_K使开关交替通断，每分钟约一万次，则变化周期T=

t

n

=

60s

10000

=6×10^-3s，故选B．
（4）∵当U₁小于U₀时，U_K=1V，U₁大于U₀时，U_K=0．
∴在0～t₁、t₂～t₃、t₄～t₅、t₆～3T内，U_K=1．
在t₁～t₂、t₃～t₄、t₅～t₆内，U_K=0．
则U_K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，D正确；
∵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．
故答案为：（1）有；（2）先减小后增大；（3）B；（4）图略；（5）BD．