Question

20．如圖（1）為最新型的智能穿戴設備谷歌眼鏡（Google Project Glass）．它的外觀類似一個環繞式眼鏡，其中一個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，包括藍牙，Wi-Fi，骨傳導耳機，照相機，麥克風，觸摸盤以及幫助你探測傾斜度的重力感應和陀螺儀．
 
（1）下列關于谷歌眼鏡說法錯誤的是：D．
A．谷歌眼鏡的耳機系統采用骨傳導是因為固體能夠傳聲
B．wifi無線信號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出
D．麥克風是將電信號轉化成聲信號的裝置
（2）谷歌眼鏡中最為先進的就是顯示系統．它主要由一個微型投影儀和一個透明的棱鏡組成（圖（2）），透明的棱鏡能將投影發出的光反射（填“反射”或“折射”）到人眼中，同時也能讓自然光線進入人眼從而使眼鏡顯示信息融合于現實（圖（3））．
（3）谷歌眼鏡內置一塊3.6v 容量為600mAh的電池，高負荷使用僅可以堅持6個小時．并且在使用中因為電流的熱效應會有明顯的發熱，給使用者帶來不適．試計算谷歌眼鏡在高負荷使用中的平均功率為多大？
（4）重力感應裝置可以偵測到眼鏡佩戴者頭部的傾斜程度．如圖（4）為一種重力感應裝置的部分結構．其中A為高2mm重0.1g的柱形金屬重物，固定在長1cm的輕質金屬桿中央，桿的兩頭桿粘連在BC兩個壓電感應器上．當裝置水平放置，若以B為支點，壓點感應器C所受壓力為5×10^-4N．若壓電感應器上產生的電壓與壓力成正比，試計算該裝置左端向下傾斜45°度（如圖（5））時，bc兩個壓電感應器產生的電壓之比為？

Answer 1

分析 （1）A、聲音的傳播需要介質；
B、無線信號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、麥克風是將聲信號轉化成電信號的裝置；
（2）根據光的反射和折射原理以及光路圖進行分析；
（3）電流通過用電器發熱的現象叫電流的熱效應；根據W=UIt=UQ以及P=$\frac{W}{t}$即可求出谷歌眼鏡在高負荷使用中的平均功率；
（4）根據杠桿平衡的條件即可求出壓點感應器C所受壓力；
根據幾何知識和杠桿平衡的條件分別表示出BC兩點的壓力，然后根據壓電感應器上產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系統采用骨傳導是因為固體能夠傳聲，故A正確；
B．wifi無線信號是通過電磁波來傳遞信息的，說法正確；
C．因為不同聲音的音色不同，因此谷歌眼鏡是通過音色來辨別聲音是否由使用者發出，故C正確；
D．麥克風是將聲信號轉化成電信號的裝置，故D錯誤；
（2）根據圖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出的光反射到人眼中，同時也能讓自然光線進入人眼從而使眼鏡顯示信息融合于現實；
（3）谷歌眼鏡在使用中，由于電流的熱效應會有明顯的發熱現象；
已知Q=600mAh=0.6Ah，則
谷歌眼鏡在高負荷使用中平均功率：P=$\frac{W}{t}$=$\frac{UQ}{t}$=$\frac{3.6V×0.6Ah}{6h}$=0.36W；
（4）由F₁L₁=F₂L₂可得，F_C×BC=G_A×$\frac{1}{2}$BC
即壓點感應器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，求出對應壓力F_C、F_B；以B為支點，如圖所示：

其中AO=1mm，BO=$\frac{1}{2}$×10mm，由幾何知識可得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；
根據杠桿平衡條件G×BD=F_C×BC可得，F_C′=$\frac{G×BD}{BC}$=$\frac{G×2\sqrt{2}mm}{10mm}$=$\frac{\sqrt{2}}{5}G$-----①
以C為支點，杠桿受重力G、B點垂直杠桿向上的支持力，如圖所示：

由幾何知識可得CE=10mm-4mm=6mm
所以重力的力臂為CF=CE•cos45°=6mm×$\frac{\sqrt{2}}{2}$=3$\sqrt{2}$mm；
根據杠桿平衡條件G×CF=F_B×BC可得，F_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；谷歌眼鏡在高負荷使用中的平均功率為0.36W；（4）5×10^-4；bc兩個壓電感應器產生的電壓之比為3：2．

點評 本題綜合考查了聲、光、電、力等知識點，關鍵是熟練應用杠桿平衡的條件、對杠桿進行受力分析，綜合性強，有一定的難度．