Question

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“无人机”多功能飞行器可通过无线电进行操控，其在拍摄调查、无人配送等方面具有广阔的前景。如图甲为某品牌“无人机”，由锂电池供电，采用4个电机带动旋翼转动，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，其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。下表是该无人机的部分参数：

无人机质量含摄像机	1.5kg	锂电池额定电压	12V
最大上升速度	6m/s	电动机工作电压	10V
最大水平速度	15m/s	每个电动机最大输出功率	50W
最大上升速度时受 到的空气阻力	9N	电动机的能量转化效率	95

（1）当“无人机”携带摄像机飞行在空中进行拍摄地面图象时，下列说法中错误的是______

A.“无人机”升空时，获得升力的施力物体是空气

B.“无人机”中的电动机是将电能主要转化为机械能

C. “无人机”在拍摄地面图象时增加悬停高度可以使所成的像变大

D.“无人机”升空过程中所受到大气压变小

（2）为了保证电动机正常工作，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）已知“无人机”上升时受到的空气阻力与上升速度的平方成正比。该“无人机”携带摄像机参与某次火情的勘测时，“无人机”以4m/s的速度从地面匀速竖直升空至100m高处，然后悬停观测（整个过程四个电动机同时工作）。此时，“无人机”上升时受到的空气阻力为______N，“无人机”上升过程中电动机做的功为________J，消耗的电能为____________J。

（4）该“无人机”携带的微型摄像机带有自动拍摄功能，未出现火情时处于待机状态，等到火情来临产生一定强度的红外线，摄像机将自主启动进入工作状态。小明利用红外探测器设计了一个“模拟自启系统”，如图乙所示。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，R_P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下表所示。（E为红外线强度，cd表示其单位）

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

若a、b两端电压必须等于或大于9V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4cd时启动摄像机工作，电阻箱的阻值至少应调到______，为了能使控制电路在红外线强度较弱时就能启动摄像机进入工作状态，最简单的方法是将电阻箱R的阻值_________（填“调大”或“调小”）。

Answer

C 串 4 1900J 2000J 13.5 调大

【解析】

(1)[1]A．四旋翼无人机，当电机带动旋翼（螺旋桨）转动时，对下方空气施加向下的作用力，根据物体间力的作用是相互的，空气对它施加向上的反作用力（即为升力），所以获得升力的施力物体是空气，故A正确，不符合题意；

B．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），将电能转化为机械能，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，在拍摄地面图象时增加悬停高度，即物距增大，像距变小，所成的像也变小，故C错误，符合题意；

D．大气压随高度的升高而减小，即“无人机”升空过程中所受到大气压变小，故D正确，不符合题意。

(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]由表格数据可知，无人机的最大上升速度为6m/s，此时受到的空气阻力为9N，由题意知，“无人机”上升时受到的空气阻力与上升速度的平方成正比，即：f=kv2，所以：

=

即：

=

解得：

f2=4N；

[4]由于“无人机”以4m/s的速度从地面匀速竖直升空，根据力的平衡条件可知，“无人机”获得的升力：

F=f2+G= f2+mg=4N+1.5kg×10N/kg=19N

则升力做的功：

W机械=Fs=19N×100m=1900J；

[5]由=得，“无人机”上升过程中电动机消耗的电能：

W电===2000J；

(4)[6]表格数据可知，小明设定红外线强度为4cd时，Rp=4.5，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=9V，则RP两端的电压：

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

电路中的电流：

I===A

由I=得，电阻箱的最小阻值：

R===13.5；

[7]在红外线强度较弱时，红外探测器RP的阻值较大，其两端的电压将增大，为了保证a、b两端电压必须等于或大于9V不变，根据串联电路电压之比等于电阻之比，最简单的方法是将电阻箱R的阻值调大。