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如图甲所示，小明在电动机的转动轴上固定一个“山”字形挡光板，利用槽形光耦传感器
来测量电动机的转速。槽形光耦传感器两侧分别装有红外发光二极管L，以及阻值为R的光敏电阻，当光敏电阻接收到二极管L发出的红外线时，电阻为0，未接收到红外线时，电阻很大，相当于断路。图乙为测量电路图，电源电压为5 V。
（1）闭合开关S后，二极管L正常发光，其两端的电压为1.2 V、电流为50 mA，则定值电阻的阻值$ R_1 $为
（2）a、b、c为电压检测口，图丙是电动机转动过程中，电压检测装置记录下的电压U随时间t的变化图像，则检测的电压U是
来测量电动机的转速。槽形光耦传感器两侧分别装有红外发光二极管L，以及阻值为R的光敏电阻，当光敏电阻接收到二极管L发出的红外线时，电阻为0，未接收到红外线时，电阻很大，相当于断路。图乙为测量电路图，电源电压为5 V。
（1）闭合开关S后，二极管L正常发光，其两端的电压为1.2 V、电流为50 mA，则定值电阻的阻值$ R_1 $为
76
Ω；当光敏电阻未接收到红外线时，阻值为$ R_2 $的定值电阻两端的电压$ U_{ab} $为0
。（2）a、b、c为电压检测口，图丙是电动机转动过程中，电压检测装置记录下的电压U随时间t的变化图像，则检测的电压U是
a、b
（选填“a、b”“a、c”或“b、c”）间的电压，此时电动机的转速为5
r/s。答案
(1)76 0
(2)a、b 5
【解析】(1)阻值为$ R_1 $的定值电阻与发光二极管串联，电路中的电流$ I = I_1 = 50\ \mathrm{mA} = 0.05\ \mathrm{A} $，此定值电阻两端的电压$ U_1 = U - U_L = 5\ \mathrm{V} - 1.2\ \mathrm{V} = 3.8\ \mathrm{V} $，阻值$ R_1 = \frac{U_1}{I_1} = \frac{3.8\ \mathrm{V}}{0.05\ \mathrm{A}} = 76\ \Omega $。当光敏电阻未接收到红外线时，相当于断路，阻值为$ R_2 $的定值电阻两端没有接入电路，电压$ U_{ab} $为0。
(2)当光敏电阻接收到二极管L发出的红外线时，电阻为0，相当于短路，此时b、c间的电压为0，a、b间的电压等于电源电压5 V，由于题图丙中电压为0的时间比电压不为0的时间短，结合挡光板挡光的时间很短可知，不接收红外线时的时间短，即a、b间电压为0的时间很短，因而选择a、b作为检测口；由于正常转动时，挡住光的时间为0.01 s，有光的时间为0.09 s，而山字形挡光板转动一圈挡光两次，故周期为$ 2×(0.01\ \mathrm{s} + 0.09\ \mathrm{s}) = 0.2\ \mathrm{s} $，即每秒转动$ \frac{1\ \mathrm{s}}{0.2\ \mathrm{s}} = 5\ \mathrm{r} $，转速为5 r/s。
(2)a、b 5
【解析】(1)阻值为$ R_1 $的定值电阻与发光二极管串联，电路中的电流$ I = I_1 = 50\ \mathrm{mA} = 0.05\ \mathrm{A} $，此定值电阻两端的电压$ U_1 = U - U_L = 5\ \mathrm{V} - 1.2\ \mathrm{V} = 3.8\ \mathrm{V} $，阻值$ R_1 = \frac{U_1}{I_1} = \frac{3.8\ \mathrm{V}}{0.05\ \mathrm{A}} = 76\ \Omega $。当光敏电阻未接收到红外线时，相当于断路，阻值为$ R_2 $的定值电阻两端没有接入电路，电压$ U_{ab} $为0。
(2)当光敏电阻接收到二极管L发出的红外线时，电阻为0，相当于短路，此时b、c间的电压为0，a、b间的电压等于电源电压5 V，由于题图丙中电压为0的时间比电压不为0的时间短，结合挡光板挡光的时间很短可知，不接收红外线时的时间短，即a、b间电压为0的时间很短，因而选择a、b作为检测口；由于正常转动时，挡住光的时间为0.01 s，有光的时间为0.09 s，而山字形挡光板转动一圈挡光两次，故周期为$ 2×(0.01\ \mathrm{s} + 0.09\ \mathrm{s}) = 0.2\ \mathrm{s} $，即每秒转动$ \frac{1\ \mathrm{s}}{0.2\ \mathrm{s}} = 5\ \mathrm{r} $，转速为5 r/s。
解析
【分析】
首先解决第一问：定值电阻$ R_1 $与发光二极管$ L $串联，根据串联电路电压规律算出$ R_1 $两端的电压，再利用欧姆定律计算$ R_1 $的阻值；当光敏电阻未接收到红外线时，其电阻极大相当于断路，此时$ R_2 $支路无电流，据此判断$ U_{ab} $的大小。
解决第二问：根据光敏电阻的特性，分析不同情况下$ a、b $间的电压，结合丙图电压变化确定检测口；再通过丙图的时间间隔算出电动机转动的周期，进而求出转速。
【解析】
（1）闭合开关后，$ R_1 $与$ L $串联，电路电流$ I = I_L = 50\ \mathrm{mA} = 0.05\ \mathrm{A} $。
根据串联电路电压规律，$ R_1 $两端电压：$ U_1 = U - U_L = 5\ \mathrm{V} - 1.2\ \mathrm{V} = 3.8\ \mathrm{V} $。
由欧姆定律得$ R_1 $的阻值：$ R_1 = \frac{U_1}{I} = \frac{3.8\ \mathrm{V}}{0.05\ \mathrm{A}} = 76\ \Omega $。
当光敏电阻未接收到红外线时，其阻值极大相当于断路，$ R_2 $支路中无电流，因此定值电阻$ R_2 $两端的电压$ U_{ab} = 0 $。
（2）当光敏电阻接收到红外线时，其电阻为0，此时$ b $点电位与$ c $点（电源负极）相同，$ a $点电位为电源正极电位，故$ U_{ab} = 0 $；当光敏电阻未接收到红外线时，其阻值极大相当于断路，$ R_2 $支路无电流，$ b $点电位与$ a $点相同，故$ U_{ab} = 5\ \mathrm{V} $，与图丙的电压变化一致，因此检测的电压是$ a、b $间的电压。
由图丙可知，电动机转动的周期$ T = 0.2\ \mathrm{s} $（每0.2 s重复一次电压变化），则转速$ n = \frac{1}{T} = \frac{1}{0.2\ \mathrm{s}} = 5\ \mathrm{r/s} $。
【答案】
(1)76；0
(2)a、b；5
【知识点】
欧姆定律；串联电路电压规律；转速计算
【点评】
本题结合槽形光耦传感器的特性，考查电路分析与图像解读，需要理解光敏电阻的工作原理，结合串联电路规律和周期计算转速，是电路知识的实际应用。
【难度系数】
0.5
首先解决第一问：定值电阻$ R_1 $与发光二极管$ L $串联，根据串联电路电压规律算出$ R_1 $两端的电压，再利用欧姆定律计算$ R_1 $的阻值；当光敏电阻未接收到红外线时，其电阻极大相当于断路，此时$ R_2 $支路无电流，据此判断$ U_{ab} $的大小。
解决第二问：根据光敏电阻的特性，分析不同情况下$ a、b $间的电压，结合丙图电压变化确定检测口；再通过丙图的时间间隔算出电动机转动的周期，进而求出转速。
【解析】
（1）闭合开关后，$ R_1 $与$ L $串联，电路电流$ I = I_L = 50\ \mathrm{mA} = 0.05\ \mathrm{A} $。
根据串联电路电压规律，$ R_1 $两端电压：$ U_1 = U - U_L = 5\ \mathrm{V} - 1.2\ \mathrm{V} = 3.8\ \mathrm{V} $。
由欧姆定律得$ R_1 $的阻值：$ R_1 = \frac{U_1}{I} = \frac{3.8\ \mathrm{V}}{0.05\ \mathrm{A}} = 76\ \Omega $。
当光敏电阻未接收到红外线时，其阻值极大相当于断路，$ R_2 $支路中无电流，因此定值电阻$ R_2 $两端的电压$ U_{ab} = 0 $。
（2）当光敏电阻接收到红外线时，其电阻为0，此时$ b $点电位与$ c $点（电源负极）相同，$ a $点电位为电源正极电位，故$ U_{ab} = 0 $；当光敏电阻未接收到红外线时，其阻值极大相当于断路，$ R_2 $支路无电流，$ b $点电位与$ a $点相同，故$ U_{ab} = 5\ \mathrm{V} $，与图丙的电压变化一致，因此检测的电压是$ a、b $间的电压。
由图丙可知，电动机转动的周期$ T = 0.2\ \mathrm{s} $（每0.2 s重复一次电压变化），则转速$ n = \frac{1}{T} = \frac{1}{0.2\ \mathrm{s}} = 5\ \mathrm{r/s} $。
【答案】
(1)76；0
(2)a、b；5
【知识点】
欧姆定律；串联电路电压规律；转速计算
【点评】
本题结合槽形光耦传感器的特性，考查电路分析与图像解读，需要理解光敏电阻的工作原理，结合串联电路规律和周期计算转速，是电路知识的实际应用。
【难度系数】
0.5
