Question

【題目】閱讀短文，問答問題：

2020年4月27日，“和諧號”動車第一次駛過通滬鐵路張家港站，標志著我市正式跨入“高鐵時代”，如圖甲。通滬鐵路全長約140km，設(shè)計時速200km/h。高鐵運行時，每節(jié)車廂下的牽引電機同時驅(qū)動車輪工作，所以可以使列車達到很高的時速。牽引電動機主要由定子和轉(zhuǎn)子組成，運行時是由定子接收電流，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)子進行轉(zhuǎn)動。

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的塊狀磁鋼60個，霍爾元件固定在磁塊附近當車輪轉(zhuǎn)動，磁塊與霍爾元件靠近時，磁場較強，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，霍爾元件連續(xù)輸出脈沖信號。通過整形送單片機進行信號處理即可算出車輪轉(zhuǎn)速。

(1)乘客候車時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”按設(shè)計時速勻速跑完通滬鐵路全程，需用時________s；

(2)列車前進時，牽引電動機可以把________能轉(zhuǎn)化為動能，其中“定子”在工作時相當于________（選填“電磁鐵”、“發(fā)電機”）；

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

Answer 1

【答案】壓強 2520 電 電磁鐵 1250 180

【解析】

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

[2]由速度公式得

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

[4]牽引電動機運行時是由定子接收電流，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)子進行轉(zhuǎn)動，所以“定子”在工作時相當于電磁鐵。

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

則車速為

那么1min車輪走過的路程為

則車輪轉(zhuǎn)速為