Question

16．圖甲是某型號(hào)視頻展示臺(tái)，其攝像頭中的鏡頭相當(dāng)于一個(gè)焦距可調(diào)的凸透鏡，使用時(shí)，將物品放在展示臺(tái)的攝影面板上．

（1）該視頻展示臺(tái)攝像頭的鏡頭焦距可調(diào)范圍為5.4mm-64.8mm，把一張照片放在投影面板上，鏡頭離投影面板的距離為40cm，照片通過鏡頭成的像是B
A．放大的實(shí)像     B．縮小的實(shí)像 C．放大的虛像       D．縮小的虛像
（2）與視頻展示臺(tái)配套使用的投影幕是依靠電動(dòng)機(jī)來(lái)控制升降的，小明用如圖乙所示的電路進(jìn)行模擬研究，電路中直流電動(dòng)機(jī)的線圈電阻為2Ω，Rφ為阻值是10Ω的定值電阻，電源電壓保持12V不變，閉合開關(guān)S，當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，勻速提升重為0.4N的物體，此時(shí)電壓表示數(shù)為6V，求：
①電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，通過電阻Rφ的電流是多大？
②電動(dòng)機(jī)正常工作2秒所消耗的電能是多少？
③若電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，有5%的機(jī)械能用來(lái)提升物體，物體在2秒內(nèi)上升的高度是多少？

Answer 1

分析 （1）凸透鏡成像的三種情況：
①u＞2f時(shí)，凸透鏡成倒立縮小的實(shí)像，2f＞V＞f，應(yīng)用于照相機(jī)和攝像頭．
②2f＞u＞f時(shí)，凸透鏡成倒立放大的實(shí)像，V＞2f，應(yīng)用于投影儀和幻燈機(jī)．
③u＜f時(shí)，凸透鏡成正立放大的虛像，應(yīng)用于放大鏡．
（2）①根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律求出電阻Rφ的電壓，根據(jù)歐姆定律求出電流；
②根據(jù)W=UIt算出電動(dòng)機(jī)正常工作2秒所消耗的電能；
③根據(jù)η=$\frac{W有用}{{W}_{電}}$算出機(jī)械能，根據(jù)W=Gh算出上升的高度．

解答 解：（1）攝像頭的鏡頭焦距可調(diào)范圍f為5.4mm-64.8mm，鏡頭離投影面板的距離u為40cm，攝像頭的鏡頭相當(dāng)于凸透鏡當(dāng)u＞2f時(shí)，凸透鏡成倒立縮小的實(shí)像，故B正確；
（2）①根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律知：Uφ=U-U_{電動(dòng)機(jī)}=12V-6V=6V；
根據(jù)歐姆定律知通過電阻Rφ的電流是：I=$\frac{{U}_{φ}}{{R}_{φ}}$=$\frac{6V}{10Ω}$=0.6A；
②電動(dòng)機(jī)正常工作2秒所消耗的電能是：W=U_{電動(dòng)機(jī)}It=6V×0.6A×2s=7.2J；產(chǎn)生的熱量Q=I²Rt=（0.6A）²×2Ω×2s=1.44J，W_有用=W-Q=7.2J-1.44J=5.76J；
③根據(jù)η=$\frac{W有用}{{W}_{電}}$得
電動(dòng)機(jī)的機(jī)械能：W_機(jī)械=ηW_電=5%×J=0.288J，
由W=Gh知，
物體在2秒內(nèi)上升的高度：h=$\frac{{W}_{機(jī)械}}{G}$=$\frac{0.288J}{0.4N}$=0.72m．
答：（1）B；
（2）①電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，通過電阻Rφ的電流是0.6A；
②電動(dòng)機(jī)正常工作2秒所消耗的電能是7.2J；
③若電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，有5%的機(jī)械能用來(lái)提升物體，物體在2秒內(nèi)上升的高度是0.72m．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了凸透鏡成像和電流的公式、電功的公式、機(jī)械效率的公式、功的公式等知識(shí)，是一道綜合題，但難度不大．