Question

【題目】近年來，多旋翼無人機(jī)發(fā)展迅速。由于其機(jī)動性和靈活性強(qiáng)，廣泛應(yīng)用在航拍領(lǐng)域、交通管理等方面。如圖所示為某品牌四旋翼無人機(jī)，它采用4個電機(jī)帶動旋翼（螺旋槳）轉(zhuǎn)動，對下方空氣施力的同時獲得升力。該無人機(jī)設(shè)有一鍵起降和返航、空中懸停等功能，攜帶的攝像機(jī)可以進(jìn)行高清拍攝并實(shí)時把信號傳到遙控器顯示器，它還擁有GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)。下表是該無人機(jī)的部分參數(shù)：

整機(jī)質(zhì)量	2kg	電池額定電壓	15V
最大起飛海拔高度	5000m	電池容量	5000mAh
最大上升速度	6m/s	電動機(jī)工作電壓	12V
最大下降速度	2m/s	懸停時每個電動機(jī)功率	50W
最大水平速度	16m/s	電動機(jī)數(shù)量	4

（1）根據(jù)上述內(nèi)容，下列說法中不正確的是_____

A．遙控?zé)o人機(jī)、衛(wèi)星定位都是通過電磁波來傳遞信息的B．無人機(jī)利用了空氣對旋翼的反作用力從而獲得升力

C．無人機(jī)在拍攝地面圖象時減小懸停高度可以使圖象變大D．無人機(jī)在懸停時不消耗電能

（2）電動機(jī)在工作時要保持其兩端電壓為12V不變，通過電子調(diào)速器（簡稱電調(diào)）來控制電動機(jī)的電流從而改變電動機(jī)的功率，每一個電動機(jī)連接一個電調(diào)，那么電動機(jī)和電調(diào)的連接方式是_____（選填“并聯(lián)”或“串聯(lián)”）,若電源電壓全部加在電動機(jī)和電調(diào)的兩端，則電動機(jī)和電調(diào)的功率之比為_____。

（3）在電池滿容量的情況下，該無人機(jī)參與某次火情的勘測時，需要從地面起飛，飛到火場上空60米高處，然后懸停觀測（整個過程四個電動機(jī)同時工作）。由于無人機(jī)機(jī)動性和靈活性強(qiáng)，這一過程可視為以最大速度勻速直線上升，且達(dá)到60米高處時立即靜止（懸停）。若無人機(jī)懸停觀測10分鐘，電動機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率為90%，無人機(jī)上升過程中所受的阻力為10N，通過計(jì)算回答下列問題：（g取10N/kg）

a．從起飛到懸停結(jié)束，電動機(jī)消耗多少電能________？電調(diào)部分消耗多少電能_________？

b．若無人機(jī)從60米高處返回到地面，要求電池容量至少剩余10%，若不計(jì)其他能量損失，該無人機(jī)完成懸停觀測后，能否安全返回 ________？

Answer 1

【答案】D 串 4：1 從起飛到懸停結(jié)束，電動機(jī)消耗122000J電能；電調(diào)部分消耗30500J電能 不計(jì)其他能量損失，該無人機(jī)完成懸停觀測后，能安全返回

【解析】

（1）①電磁波可以在真空中傳播，聲音的傳播需要介質(zhì)，不能在真空中傳播；

②力是物體對物體的作用，物體間力的作用是相互的；

③凸透鏡成實(shí)像時，根據(jù)“物近像遠(yuǎn)像變大，物遠(yuǎn)像近像變小”即可判斷；

④電動機(jī)工作時，消耗電能，將其轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；

（2）根據(jù)題意和串并聯(lián)電路的特點(diǎn)可判斷電動機(jī)和電調(diào)的連接方式；根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)和求出電動機(jī)和電調(diào)的功率之比。

（3）a、根據(jù)功的股數(shù)和效率公式求出上升過程中電動機(jī)消耗電能，然后根據(jù)求出懸停時電動機(jī)消耗電能，進(jìn)而得出起飛到懸停結(jié)束電動機(jī)共消耗電能；根據(jù)求出電調(diào)消耗電能；

b、根據(jù)求出電池滿容量儲存的電能，進(jìn)而得出開始返回前能消耗最大電能，再與現(xiàn)已消耗電能進(jìn)行比較即可判斷無人機(jī)完成懸停觀測后能否安全返回。

解答：（1）A、電磁波可以在真空中傳播，可以傳遞信息，遙控?zé)o人機(jī)、衛(wèi)星定位都是通過電磁波來傳遞信息的，故A正確；

B、四旋翼無人機(jī)，當(dāng)電機(jī)帶動旋翼（螺旋槳）轉(zhuǎn)動，對下方空氣施加向下的作用力，根據(jù)物體間力的作用是相互的，空氣對它施加向上的反作用力，即為升力，故B正確；

C、攝像機(jī)的鏡頭是凸透鏡，成倒立縮小的實(shí)像，當(dāng)拍攝地面圖象時減小懸停高度即物距減小，像距變大，所成的像也變大，故C正確；

D、無人機(jī)在懸停時電動機(jī)仍在工作，每個電動機(jī)功率為50W，仍要消耗電能，故D不正確。

故選：D。

（2）由題意知，每一個電動機(jī)連接一個電調(diào)，通過電子調(diào)速器（簡稱電調(diào)）來控制電動機(jī)的電流從而改變電動機(jī)的功率，故電動機(jī)和電調(diào)的連接方式是 串聯(lián)。根據(jù)串聯(lián)電路電壓規(guī)律可知，電調(diào)兩端的電壓：，則電動機(jī)和電調(diào)的電壓之比：，由得，電動機(jī)和電調(diào)的功率之比：。

（3）a、上升過程做功：，由得，上升過程中電動機(jī)消耗電能：，懸停時電動機(jī)總功率：，懸停時間，懸停時電動機(jī)消耗電能：，則起飛到懸停結(jié)束電動機(jī)共消耗電能：。因?yàn)?/span>所以電調(diào)消耗電能：。

b、，

電池滿容量儲存的電能：，

開始返回前能消耗最大電能：，現(xiàn)已消耗電能：因?yàn)?/span>W′＜W，所以無人機(jī)可以安全返回。

故答案為：(1). D (2). 串 (3). 4:1 (4). 122000J (5). 30500J (6). 可以安全返回