《2025年同步解析与测评学考练九年级物理全一册人教版》

7. 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 R₁ 为______ Ω；当光敏电阻未接收到红外线时,阻值为 R₂ 的定值电阻两端的电压$ U_{ab} $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______(选填“a、b”“a、c”或“b、c”)间的电压,此时电动机的转速为______ r/s。
(1)76 0
(2)a、b 5

答案：
(1)76　0
(2)a、b　5
　[解析]
(1)阻值为R₁的定值电阻与发光二极管串联，电路中的电流I = I₁ = 50mA = 0.05A，此定值电阻两端的电压U₁ = U - Uₗ = 5V - 1.2V = 3.8V，阻值R₁ = U₁ / I₁ = 3.8V / 0.05A = 76Ω。当光敏电阻未接收到红外线时，相当于断路，阻值为R₂的定值电阻两端没有接入电路，电压Uₐᵦ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5V，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0.01s，有光的时间为0.09s，而山字形挡光板转动一圈挡光两次，故周期为2×(0.01s + 0.09s) = 0.2s，即每秒转动1s / 0.2s = 5r，转速为5r/s。