题目内容
【题目】如图所示为某品牌四旋翼无人机,该无人机具有一键起降和返航、空中悬停、高清拍摄、GPS定位等功能,下表是该无人的部分参数:
整机质量 | 2kg | 电池额定电压 | 15V |
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 |
在某次火灾中,该无人机参与火情的勘测,它先以最大速度匀速直线上升,且达到60m高处时,再以最大速度水平匀速直线飞行到达1.6km远处的火场上空。若无人机整个过程四个电动机同时工作,电动机将电能转化为机械能的效率为90%,假设无人机以最大速度匀速直线上升时,受到的阻力大小为10N,通过计算回答下列问题:(g取10N/kg)
(1)无人机从起飞到火场上空,这一过程共耗时多少秒?
(2)无人机到达火场上空后,悬停观测10分钟,则10分钟内电动机消耗多少电能?
(3)无人机以最大速度匀速直线上升60m,这个过程中消耗多少电能?
【答案】(1)110s(2)1.2×105J(3)2000J
【解析】
(1)利用s=vt求出匀速上升需要时间、水平匀速直线飞行时间,进而求出起飞到到达火场需要时间;
(2)求出悬停时电动机总功率(4个电动机),利用W=Pt求悬停时消耗电能;
(3)无人机上升过程的升力等于重力加上阻力,利用W=Fs求升力做的有用功,利用效率的公式求消耗的电能。
(1)匀速上升需要的时间:,
水平匀速直线飞行的时间:,
无人机从起飞到火场上空,这一过程共耗时:t=t1+t2=10s+100s=110s;
(2)悬停时电动机总功率:P=50W×4=200W,
悬停时消耗电能:W=Pt=200W×10×60s=1.2×105J;
(3)无人机匀速上升过程的升力:F=G+f=mg+f=2kg×10N/kg+10N=30N,
做的有用功:W有用=Fh=30N×60m=1800J,
消耗的电能:。
【题目】某品牌易步车的部分参数如下表所示。质量为60kg的小红从家骑行该品牌易步车去商场(如图),以最大速度匀速行驶10min到达商场,行驶中易步车所受阻力始终为人和车总重的0.1倍,设该过程中电机始终以额定功率工作。(取g=10N/kg)。求:
电池 | 4AH锂电池 |
电机额定功率 | 500W |
最大速度 | 18km/h |
单轮胎触地面积 | 25cm2 |
轮胎个数 | 2 |
车身自重 | 20kg |
(1)小红家到商场的距离;
(2)小红在水平路面上骑易步车时,车对地面的压强;
(3)小红去商场过程中,易步车电机的效率。