Question

【題目】閱讀短文，回答問題，

近年來，多旋翼無人機發展迅速，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	鋰電池額定電壓	15V
最大上升速度	6m/s	鋰電池容量	5000mAh
最大下降速度	2m/s	電動機工作電壓	12V
最大水平速度	16m/s	懸停時每個電動機功率	50W
最大速度上升時受到的阻力	10N	電動機的能量轉化效率(電能轉機械能)	90%

(1)根據上述內容，下列關于無人機說法中不正確的是_________；

A.它的遙控、衛星定位都是通過電磁波來傳遞信息的B.它懸停時也消耗電能

C.它在拍攝圖像時減小懸停高度可以使圖像變大D.它的電機工作原理是電磁感應

(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”）；

(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），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15分鐘，則從起飛到懸停結束，電動機消耗的電能是_________（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)小明利用紅外探測器設計了一個“模擬自啟系統”，如圖所示：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上表所示、（E為紅外線強度，cd表示其單位）若a、b兩端電壓必須等于或大于10V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4.5cd時啟動攝像機，電阻箱的阻值至少應調到________Ω；

(5)為了能使控制電路在紅外線強度再稍強時才能啟動攝像機進入工作狀態，可采取的措施：_________（寫一條合理措施）。

Answer 1

【答案】D 串聯 1.82×105J 8 調低電阻箱R的電阻值 （或調低電源電壓值）

【解析】

(1)[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，不符合題意；

B．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，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，不符合題意；

D．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)，故D不正確，符合題意。

故選D。

(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]上升過程做功

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

由η=×100%得，上升過程中電動機消耗電能

W1===2000J

懸停時電動機總功率

P=50W×4=200W

懸停時間

t=15min=900s

懸停時電動機消耗電能

W2=Pt=200W×900s=1.8×105J

則起飛到懸停結束電動機共消耗電能

W電動機=W1+W2=2000J+1.8×105J=1.82×105J

電動機共消耗電能1.82×105J。

(4)[4]由表格數據可知，當紅外線強度變為原來的幾倍，紅外探測器RP的阻值變為原來的幾分之一，所以，紅外探測器RP的阻值與紅外線強度E成反比，則有

18Ω×1.0cd=RP×4.5cd

解得

Rp=4Ω

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=10V，則RP兩端的電壓

UP=UUR=15V10V=5V

電路中的電流

I===1.25A

由I=得，電阻箱的最小阻值

R===8Ω

電阻箱的阻值至少應調到8Ω。

(5)[5]在紅外線強度較強時，紅外探測器RP的阻值較小，其兩端的電壓將減小，為了能使控制電路在紅外線強度再稍強時才能啟動攝像機進入工作狀態，可采取的措施：一是調低電阻箱R的電阻值；二是調低電源的電壓值。