Question

20．如圖（1）為最新型的智能穿戴設(shè)備谷歌眼鏡（Google Project Glass）．它的外觀類似一個(gè)環(huán)繞式眼鏡，其中一個(gè)鏡片具有微型顯示屏的功能．眼鏡可將信息傳送至鏡片，并且允許穿戴用戶通過聲音控制．Google眼鏡包含了很多高科技，包括藍(lán)牙，Wi-Fi，骨傳導(dǎo)耳機(jī)，照相機(jī)，麥克風(fēng)，觸摸盤以及幫助你探測(cè)傾斜度的重力感應(yīng)和陀螺儀．
 
（1）下列關(guān)于谷歌眼鏡說法錯(cuò)誤的是：D．
A．谷歌眼鏡的耳機(jī)系統(tǒng)采用骨傳導(dǎo)是因?yàn)楣腆w能夠傳聲
B．wifi無線信號(hào)是通過電磁波來傳遞信息的
C．谷歌眼鏡是通過音色來辨別聲音是否由使用者發(fā)出
D．麥克風(fēng)是將電信號(hào)轉(zhuǎn)化成聲信號(hào)的裝置
（2）谷歌眼鏡中最為先進(jìn)的就是顯示系統(tǒng)．它主要由一個(gè)微型投影儀和一個(gè)透明的棱鏡組成（圖（2）），透明的棱鏡能將投影發(fā)出的光反射（填“反射”或“折射”）到人眼中，同時(shí)也能讓自然光線進(jìn)入人眼從而使眼鏡顯示信息融合于現(xiàn)實(shí)（圖（3））．
（3）谷歌眼鏡內(nèi)置一塊3.6v 容量為600mAh的電池，高負(fù)荷使用僅可以堅(jiān)持6個(gè)小時(shí)．并且在使用中因?yàn)殡娏鞯臒嵝��?yīng)會(huì)有明顯的發(fā)熱，給使用者帶來不適．試計(jì)算谷歌眼鏡在高負(fù)荷使用中的平均功率為多大？
（4）重力感應(yīng)裝置可以偵測(cè)到眼鏡佩戴者頭部的傾斜程度．如圖（4）為一種重力感應(yīng)裝置的部分結(jié)構(gòu)．其中A為高2mm重0.1g的柱形金屬重物，固定在長1cm的輕質(zhì)金屬桿中央，桿的兩頭桿粘連在BC兩個(gè)壓電感應(yīng)器上．當(dāng)裝置水平放置，若以B為支點(diǎn)，壓點(diǎn)感應(yīng)器C所受壓力為5×10^-4N．若壓電感應(yīng)器上產(chǎn)生的電壓與壓力成正比，試計(jì)算該裝置左端向下傾斜45°度（如圖（5））時(shí)，bc兩個(gè)壓電感應(yīng)器產(chǎn)生的電壓之比為？

Answer 1

分析 （1）A、聲音的傳播需要介質(zhì)；
B、無線信號(hào)是通過電磁波來傳遞信息的；
C、不同的聲音，有不同的音色；
D、麥克風(fēng)是將聲信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)的裝置；
（2）根據(jù)光的反射和折射原理以及光路圖進(jìn)行分析；
（3）電流通過用電器發(fā)熱的現(xiàn)象叫電流的熱效應(yīng)；根據(jù)W=UIt=UQ以及P=$\frac{W}{t}$即可求出谷歌眼鏡在高負(fù)荷使用中的平均功率；
（4）根據(jù)杠桿平衡的條件即可求出壓點(diǎn)感應(yīng)器C所受壓力；
根據(jù)幾何知識(shí)和杠桿平衡的條件分別表示出BC兩點(diǎn)的壓力，然后根據(jù)壓電感應(yīng)器上產(chǎn)生的電壓與壓力成正比即可求出電壓之比．

解答 解：（1）A．固體可以傳聲，因此谷歌眼鏡的耳機(jī)系統(tǒng)采用骨傳導(dǎo)是因?yàn)楣腆w能夠傳聲，故A正確；
B．wifi無線信號(hào)是通過電磁波來傳遞信息的，說法正確；
C．因?yàn)椴煌�聲音的音色不同，因此谷歌眼鏡是通過音色來辨別聲音是否由使用者發(fā)出，故C正確；
D．麥克風(fēng)是將聲信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)的裝置，故D錯(cuò)誤；
（2）根據(jù)圖2可知，光通過透明棱鏡的反射改變了光路，因此透明的棱鏡能將投影發(fā)出的光反射到人眼中，同時(shí)也能讓自然光線進(jìn)入人眼從而使眼鏡顯示信息融合于現(xiàn)實(shí)；
（3）谷歌眼鏡在使用中，由于電流的熱效應(yīng)會(huì)有明顯的發(fā)熱現(xiàn)象；
已知Q=600mAh=0.6Ah，則
谷歌眼鏡在高負(fù)荷使用中平均功率：P=$\frac{W}{t}$=$\frac{UQ}{t}$=$\frac{3.6V×0.6Ah}{6h}$=0.36W；
（4）由F₁L₁=F₂L₂可得，F(xiàn)_C×BC=G_A×$\frac{1}{2}$BC
即壓點(diǎn)感應(yīng)器C所受壓力：F_壓力=F_C=$\frac{1}{2}$G_A=$\frac{1}{2}$m_Ag=$\frac{1}{2}$×0.1×10^-3kg×10N/kg=5×10^-4N；
分別以B、C為支點(diǎn)，求出對(duì)應(yīng)壓力F_C、F_B；以B為支點(diǎn)，如圖所示：

其中AO=1mm，BO=$\frac{1}{2}$×10mm，由幾何知識(shí)可得OE=1mm，BE=5mm-1mm=4mm
所以重力的力臂為BD=BE•cos45°=4mm×$\frac{\sqrt{2}}{2}$=2$\sqrt{2}$mm；
根據(jù)杠桿平衡條件G×BD=F_C×BC可得，F(xiàn)_C′=$\frac{G×BD}{BC}$=$\frac{G×2\sqrt{2}mm}{10mm}$=$\frac{\sqrt{2}}{5}G$-----①
以C為支點(diǎn)，杠桿受重力G、B點(diǎn)垂直杠桿向上的支持力，如圖所示：

由幾何知識(shí)可得CE=10mm-4mm=6mm
所以重力的力臂為CF=CE•cos45°=6mm×$\frac{\sqrt{2}}{2}$=3$\sqrt{2}$mm；
根據(jù)杠桿平衡條件G×CF=F_B×BC可得，F(xiàn)_B=$\frac{G×CF}{BC}$=$\frac{G×3\sqrt{2}mm}{10mm}$=$\frac{3\sqrt{2}}{10}$G-----②
由題意可得，$\frac{{U}_{B}}{{U}_{C}}$=$\frac{{F}_{B}}{{F'}_{C}}$=$\frac{\frac{3\sqrt{2}G}{10}}{\frac{\sqrt{2}G}{5}}$=$\frac{3}{2}$．
故答案為：（1）D；（2）反射；（3）電流的熱；谷歌眼鏡在高負(fù)荷使用中的平均功率為0.36W；（4）5×10^-4；bc兩個(gè)壓電感應(yīng)器產(chǎn)生的電壓之比為3：2．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查了聲、光、電、力等知識(shí)點(diǎn)，關(guān)鍵是熟練應(yīng)用杠桿平衡的條件、對(duì)杠桿進(jìn)行受力分析，綜合性強(qiáng)，有一定的難度．