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【题目】利用无人机灵活机动的特点,交警部门开始利用无人机进行低空巡查和悬停抓拍交通违法行为。如图所示,为一架小型四旋翼无人机,它是一种能够垂直起降的小型遥控飞行器,无人机连同装备的质量为m=2kg,其动力系统所能提供的最大作用力为F0=36N,运动过程中所受空气阻力大小恒为f=4N,其余状态空气阻力不计。g10m/s2,求:

(1)无人机悬停在距地面某一高度处进行抓拍时,动力系统提供的作用力F1多大;

(2)无人机以最大作用力竖直向上起飞,求该无人机的加速度的大小;

(3)无人机在地面从静止开始,以最大作用力竖直向上起飞,要达到18m的高度,试从节能角度分析,该如何操作,何时关闭动力系统?

【答案】(1)20N。(2)6m/s2;(3)无人机在地面从静止开始,以最大作用力竖直向上起飞,要达到18m的高度,从节能角度考虑则到达最高点速度为零,2s后关闭系统。

【解析】

无人机悬停时合力为零,根据平衡条件求动力系统提供的作用力Fl无人机竖直向上做匀加速直线运动,由牛顿第二定律求出加速度以最大作用力竖直向上起飞,要达到18m的高度,从节能角度考虑则到达最高点速度为零,设t时间后关闭系统,则由运动学公式分阶段列式求解。

(l)无人机悬停时处于二力平衡状态,有:F1=mg

代入数据解得:F1=20N

(2)无人机竖直向上做匀加速直线运动,由牛顿第二定律得:F=F0mgf=ma

代入数据解得:a=6m/s2

(3)以最大作用力竖直向上起飞,要达到18m的高度,从节能角度考虑则到达最高点速度为零,设t时间后关闭系统,则由运动学公式得:v1=at

根据自由落体公式:h1=at2

关闭系统以后,无人机做减速运动,加速度为:

高度为:

h1+h2=h=18m

联立并代入数据解得t=2s

所以无人机在地面从静止开始,以最大作用力竖直向上起飞,要达到18m的高度,从节能角度考虑则到达最高点速度为零,2s后关闭系统。

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B. 电场中B点的电势为

C. 小球运动到B点时的动能为mgR

D. 小球运动到C点时,其动能与电势能的和为1.6mgR

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