Question

【题目】阅读短文，回答问题，

近年来，多旋翼无人机发展迅速，如图所示为某品牌四旋翼无人机，它采用4个电机带动旋翼（螺旋桨）转动，对下方空气施力的同时获得升力。该无人机设有一键起降和返航、空中悬停等功能，携带的摄像机可以进行高清拍摄并实时把信号传到遥控器显示器，它还拥有GPS卫星定位系统。下表是该无人机的部分参数：

整机质量	2kg	锂电池额定电压	15V
最大上升速度	6m/s	锂电池容量	5000mAh
最大下降速度	2m/s	电动机工作电压	12V
最大水平速度	16m/s	悬停时每个电动机功率	50W
最大速度上升时受到的阻力	10N	电动机的能量转化效率(电能转机械能)	90%

(1)根据上述内容，下列关于无人机说法中不正确的是_________；

A.它的遥控、卫星定位都是通过电磁波来传递信息的B.它悬停时也消耗电能

C.它在拍摄图像时减小悬停高度可以使图像变大D.它的电机工作原理是电磁感应

(2)电动机在工作时要保持其两端电压为12V不变，通过电子调速器（简称电调）来控制电动机的电流从而改变电动机的功率，每一个电动机连接一个电调，那么电动机和电调的连接方式是_________（选填“并联”或“串联”）；

(3)在电池满容量的情况下，该无人机参与某次火情的勘测时，需要从地面起飞，飞到火场上空60米高处，然后悬停观测（整个过程四个电动机同时工作），这一过程可视为以最大速度匀速直线上升，且达到60米高处时立即静止（悬停）。若无人机悬停观测15分钟，则从起飞到悬停结束，电动机消耗的电能是_________（g取10N/kg）；

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

(4)小明利用红外探测器设计了一个“模拟自启系统”，如图所示：该系统由“自启电路”、“控制电路”等组成，其中电源由“无人机”的锂电池提供，R是电阻箱，Rp是红外探测器，可视为可变电阻，它的阻值与红外线强度变化的对应关系如上表所示、（E为红外线强度，cd表示其单位）若a、b两端电压必须等于或大于10V时，控制电路才能启动摄像机进入工作状态。小明设定红外线强度为4.5cd时启动摄像机，电阻箱的阻值至少应调到________Ω；

(5)为了能使控制电路在红外线强度再稍强时才能启动摄像机进入工作状态，可采取的措施：_________（写一条合理措施）。

Answer 1

【答案】D 串联 1.82×105J 8 调低电阻箱R的电阻值 （或调低电源电压值）

【解析】

(1)[1]A．电磁波可以在真空中传播，可以传递信息，遥控无人机、卫星定位都是通过电磁波来传递信息的，故A正确，不符合题意；

B．无人机在悬停时电动机仍在工作，每个电动机功率为50W，仍要消耗电能，故B正确，不符合题意；

C．摄像机的镜头是凸透镜，成倒立缩小的实像，当拍摄地面图象时减小悬停高度即物距减小，像距变大，所成的像也变大，故C正确，不符合题意；

D．无人机中的电动机工作原理通电线圈在磁场中受力而转动(或磁场对电流的作用)，故D不正确，符合题意。

故选D。

(2)[2]由题意知，每一个电动机连接一个电调，通过电子调速器(简称电调)来控制电动机的电流从而改变电动机的功率，故电动机和电调的连接方式是串联。

(3)[3]上升过程做功

W=Fs=(G+f)s=(mg+f)s=(2kg×10N/kg+10N)×60m=1800J

由η=×100%得，上升过程中电动机消耗电能

W1===2000J

悬停时电动机总功率

P=50W×4=200W

悬停时间

t=15min=900s

悬停时电动机消耗电能

W2=Pt=200W×900s=1.8×105J

则起飞到悬停结束电动机共消耗电能

W电动机=W1+W2=2000J+1.8×105J=1.82×105J

电动机共消耗电能1.82×105J。

(4)[4]由表格数据可知，当红外线强度变为原来的几倍，红外探测器RP的阻值变为原来的几分之一，所以，红外探测器RP的阻值与红外线强度E成反比，则有

18Ω×1.0cd=RP×4.5cd

解得

Rp=4Ω

由题知，启动摄像机工作时，a、b两端的最小电压(即电阻箱的最小电压)UR=10V，则RP两端的电压

UP=UUR=15V10V=5V

电路中的电流

I===1.25A

由I=得，电阻箱的最小阻值

R===8Ω

电阻箱的阻值至少应调到8Ω。

(5)[5]在红外线强度较强时，红外探测器RP的阻值较小，其两端的电压将减小，为了能使控制电路在红外线强度再稍强时才能启动摄像机进入工作状态，可采取的措施：一是调低电阻箱R的电阻值；二是调低电源的电压值。