题目内容
【题目】近年来，多旋翼无人机发展迅速。由于其机动性和灵活性强，广泛应用在航拍领域、交通管理等方面。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 | 电池额定电压 | 15V |
最大起飞海拔高度 | 5000m | 电池容量 | 5000mAh |
最大上升速度 | 6m/s | 电动机工作电压 | 12V |
最大下降速度 | 2m/s | 悬停时每个电动机功率 | 50W |
最大水平速度 | 16m/s | 电动机数量 | 4 |
（1）根据上述内容，下列说法中不正确的是_____
A．遥控无人机、卫星定位都是通过电磁波来传递信息的B．无人机利用了空气对旋翼的反作用力从而获得升力
C．无人机在拍摄地面图象时减小悬停高度可以使图象变大D．无人机在悬停时不消耗电能
（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”）,若电源电压全部加在电动机和电调的两端，则电动机和电调的功率之比为_____。
（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）。由于无人机机动性和灵活性强，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10分钟，电动机将电能转化为机械能的效率为90%，无人机上升过程中所受的阻力为10N，通过计算回答下列问题：（g取10N/kg）
a．从起飞到悬停结束，电动机消耗多少电能________？电调部分消耗多少电能_________？
b．若无人机从60米高处返回到地面，要求电池容量至少剩余10%，若不计其他能量损失，该无人机完成悬停观测后，能否安全返回 ________？
【答案】D 串 4：1 从起飞到悬停结束，电动机消耗122000J电能；电调部分消耗30500J电能 不计其他能量损失，该无人机完成悬停观测后，能安全返回
【解析】
（1）①电磁波可以在真空中传播，声音的传播需要介质，不能在真空中传播；
②力是物体对物体的作用，物体间力的作用是相互的；
③凸透镜成实像时，根据“物近像远像变大，物远像近像变小”即可判断；
④电动机工作时，消耗电能，将其转化为机械能；
（2）根据题意和串并联电路的特点可判断电动机和电调的连接方式；根据串联电路电压特点和
求出电动机和电调的功率之比。
（3）a、根据功的股数和效率公式求出上升过程中电动机消耗电能，然后根据
求出悬停时电动机消耗电能，进而得出起飞到悬停结束电动机共消耗电能；根据
求出电调消耗电能；
b、根据
求出电池满容量储存的电能，进而得出开始返回前能消耗最大电能，再与现已消耗电能进行比较即可判断无人机完成悬停观测后能否安全返回。
解答：（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；
B、四旋翼无人机，当电机带动旋翼（螺旋桨）转动，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，故B正确；
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；
D、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D不正确。
故选：D。
（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。根据串联电路电压规律可知，电调两端的电压：
，则电动机和电调的电压之比：
，由得，电动机和电调的功率之比：
。
（3）a、上升过程做功：
，由
得，上升过程中电动机消耗电能：
，悬停时电动机总功率：
，悬停时间
，悬停时电动机消耗电能：
，则起飞到悬停结束电动机共消耗电能：
。因为
所以电调消耗电能：
。
b、
，
电池满容量储存的电能：
，
开始返回前能消耗最大电能：
，现已消耗电能：
因为W′＜W，所以无人机可以安全返回。
故答案为：(1). D (2). 串 (3). 4:1 (4). 122000J (5). 30500J (6). 可以安全返回
