Question

【題目】閱讀短文，回答問題。

“無人機”多功能飛行器可通過無線電進行操控，其在拍攝調查、無人配送等方面具有廣闊的前景。如圖甲為某品牌“無人機”，由鋰電池供電，采用4個電機帶動旋翼轉動，對下方空氣施力的同時獲得升力。該無人機設有一鍵起降和返航、空中懸停等功能，其攜帶的攝像機可以進行高清拍攝并實時把信號傳到遙控器顯示器。下表是該無人機的部分參數：

無人機質量含攝像機	1.5kg	鋰電池額定電壓	12V
最大上升速度	6m/s	電動機工作電壓	10V
最大水平速度	15m/s	每個電動機最大輸出功率	50W
最大上升速度時受 到的空氣阻力	9N	電動機的能量轉化效率	95

（1）當“無人機”攜帶攝像機飛行在空中進行拍攝地面圖象時，下列說法中錯誤的是______

A.“無人機”升空時，獲得升力的施力物體是空氣

B.“無人機”中的電動機是將電能主要轉化為機械能

C. “無人機”在拍攝地面圖象時增加懸停高度可以使所成的像變大

D.“無人機”升空過程中所受到大氣壓變小

（2）為了保證電動機正常工作，通過電子調速器簡稱電調來控制電動機的電流從而改變電動機的功率，每一個電動機連接一個電調，那么電動機和電調的連接方式是_________（選填“并聯”或“串聯”）。

（3）已知“無人機”上升時受到的空氣阻力與上升速度的平方成正比。該“無人機”攜帶攝像機參與某次火情的勘測時，“無人機”以4m/s的速度從地面勻速豎直升空至100m高處，然后懸停觀測（整個過程四個電動機同時工作）。此時，“無人機”上升時受到的空氣阻力為______N，“無人機”上升過程中電動機做的功為________J，消耗的電能為____________J。

（4）該“無人機”攜帶的微型攝像機帶有自動拍攝功能，未出現火情時處于待機狀態，等到火情來臨產生一定強度的紅外線，攝像機將自主啟動進入工作狀態。小明利用紅外探測器設計了一個“模擬自啟系統”，如圖乙所示。該系統由“自啟電路”、“控制電路”等組成。其中電源由“無人機”的鋰電池提供，R是電阻箱，RP是紅外探測器，可視為可變電阻，它的阻值與紅外線強度變化的對應關系如下表所示。（E為紅外線強度，cd表示其單位）

E/cd	1.0	2.0	3.0	4.0	6.0
RP/	18	9	6	4.5	3

若a、b兩端電壓必須等于或大于9V時，控制電路才能啟動攝像機進入工作狀態。小明設定紅外線強度為4cd時啟動攝像機工作，電阻箱的阻值至少應調到______，為了能使控制電路在紅外線強度較弱時就能啟動攝像機進入工作狀態，最簡單的方法是將電阻箱R的阻值_________（填“調大”或“調小”）。

Answer 1

【答案】C 串 4 1900J 2000J 13.5 調大

【解析】

(1)[1]A．四旋翼無人機，當電機帶動旋翼（螺旋槳）轉動時，對下方空氣施加向下的作用力，根據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），所以獲得升力的施力物體是空氣，故A正確，不符合題意；

B．無人機”中的電動機工作原理通電線圈在磁場中受力而轉動（或磁場對電流的作用），將電能轉化為機械能，故B正確，不符合題意；

C．攝像機的鏡頭是凸透鏡，成倒立縮小的實像，在拍攝地面圖象時增加懸停高度，即物距增大，像距變小，所成的像也變小，故C錯誤，符合題意；

D．大氣壓隨高度的升高而減小，即“無人機”升空過程中所受到大氣壓變小，故D正確，不符合題意。

(2)[2]由題意知，每一個電動機連接一個電調，通過電子調速器（簡稱電調）來控制電動機的電流從而改變電動機的功率，故電動機和電調的連接方式是串聯；

(3)[3]由表格數據可知，無人機的最大上升速度為6m/s，此時受到的空氣阻力為9N，由題意知，“無人機”上升時受到的空氣阻力與上升速度的平方成正比，即：f=kv2，所以：

=

即：

=

解得：

f2=4N；

[4]由于“無人機”以4m/s的速度從地面勻速豎直升空，根據力的平衡條件可知，“無人機”獲得的升力：

F=f2+G= f2+mg=4N+1.5kg×10N/kg=19N

則升力做的功：

W機械=Fs=19N×100m=1900J；

[5]由=得，“無人機”上升過程中電動機消耗的電能：

W電===2000J；

(4)[6]表格數據可知，小明設定紅外線強度為4cd時，Rp=4.5，由題知，啟動攝像機工作時，a、b兩端的最小電壓（即電阻箱的最小電壓）UR=9V，則RP兩端的電壓：

UP=U-UR=12V-9V=3V

電路中的電流：

I===A

由I=得，電阻箱的最小阻值：

R===13.5；

[7]在紅外線強度較弱時，紅外探測器RP的阻值較大，其兩端的電壓將增大，為了保證a、b兩端電壓必須等于或大于9V不變，根據串聯電路電壓之比等于電阻之比，最簡單的方法是將電阻箱R的阻值調大。