Question

【題目】閱讀短文，問答問題：

2020年4月27日，“和諧號(hào)”動(dòng)車第一次駛過通滬鐵路張家港站，標(biāo)志著我市正式跨入“高鐵時(shí)代”，如圖甲。通滬鐵路全長約140km，設(shè)計(jì)時(shí)速200km/h。高鐵運(yùn)行時(shí)，每節(jié)車廂下的牽引電機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)車輪工作，所以可以使列車達(dá)到很高的時(shí)速。牽引電動(dòng)機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子組成，運(yùn)行時(shí)是由定子接收電流，使定子內(nèi)的定子繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，然后令轉(zhuǎn)子繞組在該磁場中產(chǎn)生感應(yīng)電流，最后作用轉(zhuǎn)子進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。

為了測量列車速度，可以采用“霍爾式”傳感器技術(shù)。如圖乙所示，將一非磁性圓盤固定裝在列車車輪轉(zhuǎn)軸上，周圍均勻安裝磁性較強(qiáng)的塊狀磁鋼60個(gè)，霍爾元件固定在磁塊附近當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，磁塊與霍爾元件靠近時(shí)，磁場較強(qiáng)，霍爾元件輸出低電流，反之輸出高電流，因此隨著車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，霍爾元件連續(xù)輸出脈沖信號(hào)。通過整形送單片機(jī)進(jìn)行信號(hào)處理即可算出車輪轉(zhuǎn)速。

(1)乘客候車時(shí)要在黃線以外才能保證安全，是由于空氣流速越大，________越小的原理；若“和諧號(hào)”按設(shè)計(jì)時(shí)速勻速跑完通滬鐵路全程，需用時(shí)________s；

(2)列車前進(jìn)時(shí)，牽引電動(dòng)機(jī)可以把________能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，其中“定子”在工作時(shí)相當(dāng)于________（選填“電磁鐵”、“發(fā)電機(jī)”）；

(3)利用“霍爾式”測速法，單片機(jī)信號(hào)輸出得到了圖丙所示的I-t圖像。已知列車車輪周長約240cm，請(qǐng)結(jié)合圖丙相關(guān)信息，計(jì)算列車的車輪轉(zhuǎn)速為________轉(zhuǎn)/min， 車速為________km/h。

Answer 1

【答案】壓強(qiáng) 2520 電 電磁鐵 1250 180

【解析】

(1)[1]人站在安全線以內(nèi)候車時(shí)，列車高速駛來，人和列車之間空氣流動(dòng)很快，壓強(qiáng)較小，安全線內(nèi)的人被外側(cè)的大氣壓壓向列車，非常危險(xiǎn)，故應(yīng)填壓強(qiáng)。

[2]由速度公式得

(2)[3]列車前進(jìn)時(shí)，牽引電動(dòng)機(jī)是通過通電導(dǎo)體在磁場中受力的原理使列車前進(jìn)，說明是電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的。

[4]牽引電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)是由定子接收電流，使定子內(nèi)的定子繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，然后令轉(zhuǎn)子繞組在該磁場中產(chǎn)生感應(yīng)電流，最后作用轉(zhuǎn)子進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，所以“定子”在工作時(shí)相當(dāng)于電磁鐵。

(3)[5][6]由題意知，列車車輪周長約240cm，即2.4m，車輪轉(zhuǎn)一周所用時(shí)間為

則車速為

那么1min車輪走過的路程為

則車輪轉(zhuǎn)速為