Question

16．图甲是某型号视频展示台，其摄像头中的镜头相当于一个焦距可调的凸透镜，使用时，将物品放在展示台的摄影面板上．

（1）该视频展示台摄像头的镜头焦距可调范围为5.4mm-64.8mm，把一张照片放在投影面板上，镜头离投影面板的距离为40cm，照片通过镜头成的像是B
A．放大的实像     B．缩小的实像 C．放大的虚像       D．缩小的虚像
（2）与视频展示台配套使用的投影幕是依靠电动机来控制升降的，小明用如图乙所示的电路进行模拟研究，电路中直流电动机的线圈电阻为2Ω，Rφ为阻值是10Ω的定值电阻，电源电压保持12V不变，闭合开关S，当电动机正常工作时，匀速提升重为0.4N的物体，此时电压表示数为6V，求：
①电动机正常工作时，通过电阻Rφ的电流是多大？
②电动机正常工作2秒所消耗的电能是多少？
③若电动机正常工作时，有5%的机械能用来提升物体，物体在2秒内上升的高度是多少？

Answer 1

分析 （1）凸透镜成像的三种情况：
①u＞2f时，凸透镜成倒立缩小的实像，2f＞V＞f，应用于照相机和摄像头．
②2f＞u＞f时，凸透镜成倒立放大的实像，V＞2f，应用于投影仪和幻灯机．
③u＜f时，凸透镜成正立放大的虚像，应用于放大镜．
（2）①根据串联电路电压的规律求出电阻Rφ的电压，根据欧姆定律求出电流；
②根据W=UIt算出电动机正常工作2秒所消耗的电能；
③根据η=$\frac{W有用}{{W}_{电}}$算出机械能，根据W=Gh算出上升的高度．

解答 解：（1）摄像头的镜头焦距可调范围f为5.4mm-64.8mm，镜头离投影面板的距离u为40cm，摄像头的镜头相当于凸透镜当u＞2f时，凸透镜成倒立缩小的实像，故B正确；
（2）①根据串联电路电压的规律知：Uφ=U-U_电动机=12V-6V=6V；
根据欧姆定律知通过电阻Rφ的电流是：I=$\frac{{U}_{φ}}{{R}_{φ}}$=$\frac{6V}{10Ω}$=0.6A；
②电动机正常工作2秒所消耗的电能是：W=U_电动机It=6V×0.6A×2s=7.2J；产生的热量Q=I²Rt=（0.6A）²×2Ω×2s=1.44J，W_有用=W-Q=7.2J-1.44J=5.76J；
③根据η=$\frac{W有用}{{W}_{电}}$得
电动机的机械能：W_机械=ηW_电=5%×J=0.288J，
由W=Gh知，
物体在2秒内上升的高度：h=$\frac{{W}_{机械}}{G}$=$\frac{0.288J}{0.4N}$=0.72m．
答：（1）B；
（2）①电动机正常工作时，通过电阻Rφ的电流是0.6A；
②电动机正常工作2秒所消耗的电能是7.2J；
③若电动机正常工作时，有5%的机械能用来提升物体，物体在2秒内上升的高度是0.72m．

点评 本题考查了凸透镜成像和电流的公式、电功的公式、机械效率的公式、功的公式等知识，是一道综合题，但难度不大．