Question

【題目】近年來，多旋翼無人機發展迅速。由于其機動性和靈活性強，廣泛應用在航拍領域、交通管理等方面。如圖所示為某品牌四旋翼無人機，它采用4個電機帶動旋翼（螺旋槳）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，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，它還擁有GPS衛星定位系統。下表是該無人機的部分參數：

整機質量	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	電動機工作電壓	12V
最大下降速度	2m/s	懸停時每個電動機功率	50W
最大水平速度	16m/s	電動機數量	4

（1）根據上述內容，下列說法中不正確的是_____

A．遙控無人機、衛星定位都是通過電磁波來傳遞信息的B．無人機利用了空氣對旋翼的反作用力從而獲得升力

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

（2）電動機在工作時要保持其兩端電壓為12V不變，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”）,若電源電壓全部加在電動機和電調的兩端，則電動機和電調的功率之比為_____。

（3）在電池滿容量的情況下，該無人機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同時工作）。由于無人機機動性和靈活性強，這一過程可視為以最大速度勻速直線上升，且達到60米高處時立即靜止（懸停）。若無人機懸停觀測10分鐘，電動機將電能轉化為機械能的效率為90%，無人機上升過程中所受的阻力為10N，通過計算回答下列問題：（g取10N/kg）

a．從起飛到懸停結束，電動機消耗多少電能________？電調部分消耗多少電能_________？

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

Answer 1

【答案】D 串 4：1 從起飛到懸停結束，電動機消耗122000J電能；電調部分消耗30500J電能 不計其他能量損失，該無人機完成懸停觀測后，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，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凸透鏡成實像時，根據“物近像遠像變大，物遠像近像變小”即可判斷；

④電動機工作時，消耗電能，將其轉化為機械能；

（2）根據題意和串并聯電路的特點可判斷電動機和電調的連接方式；根據串聯電路電壓特點和求出電動機和電調的功率之比。

（3）a、根據功的股數和效率公式求出上升過程中電動機消耗電能，然后根據求出懸停時電動機消耗電能，進而得出起飛到懸停結束電動機共消耗電能；根據求出電調消耗電能；

b、根據求出電池滿容量儲存的電能，進而得出開始返回前能消耗最大電能，再與現已消耗電能進行比較即可判斷無人機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，遙控無人機、衛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，當電機帶動旋翼（螺旋槳）轉動，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，故B正確；

C、攝像機的鏡頭是凸透鏡，成倒立縮小的實像，當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、無人機在懸停時電動機仍在工作，每個電動機功率為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。根據串聯電路電壓規律可知，電調兩端的電壓：，則電動機和電調的電壓之比：，由得，電動機和電調的功率之比：。

（3）a、上升過程做功：，由得，上升過程中電動機消耗電能：，懸停時電動機總功率：，懸停時間，懸停時電動機消耗電能：，則起飛到懸停結束電動機共消耗電能：。因為所以電調消耗電能：。

b、，

電池滿容量儲存的電能：，

開始返回前能消耗最大電能：，現已消耗電能：因為W′＜W，所以無人機可以安全返回。

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