题目内容

15.如图所示为某型“无人机”,它具有4个旋翼,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.
(1)制作无人机的材料应具有密度小、硬度大的特点,起飞时,增大四个旋翼的转速,使吹向下方的风量增加,无人机就会上升,这是因为力的作用是相互的.在空中飞行时,只要增加右侧两个旋翼的转速,就能使无人机右侧抬升,向左倾斜飞行.
(2)该机一个旋翼的电动机额定功率为30W,额定电压为15V,电动机正常工作时,通过的电流为多少A?
(3)该机所需的能量是由一块输出电压为15V,容量为5000mA•h的电池提供.若电能的80%用于飞行,飞行时的实际功率为100W,则该机最多能飞行多少时间?

分析 (1)在体积相同时,减小材料的密度可减小物体的质量;物体间力的作用是相互的;流体的压强跟流速有关,流速越大,压强越小.据此分析即可解答;
(2)根据P=UI求解额定电流;
(3)利用W=UIt计算电池储存的能量,然后利用效率公式计算电能转化为的机械能,再利用P=$\frac{W}{t}$计算时间.

解答 解:(1)为了减轻无人机的质量,在体积一定时,制作无人机的材料应具有密度小的特点;
增大四个旋翼的转速,使吹向下方的风量增加,无人机就会上升,这是因为力的作用是相互的;
根据流体压强和流速的关系可知,流速越大,压强越小,要使无人机右侧抬升,需要增加右方的风量,减小右方的压强,因此应该增加侧两个旋翼的转速.
(2)电动机的额定电压是220V,额定功率为1.1KW,故额定电流为:
I=$\frac{P}{U}$=$\frac{30W}{15V}$=2A;
(3)电池储存的能量:
W=UIt=15V×5A×3600s=2.7×105J,
根据η=$\frac{{W}_{机}}{W}$可得,电能转为的机械能:
W机=W×80%=2.7×105J×80%=2.16×105J,
根据P=$\frac{W}{t}$可得,该机最多能飞行的时间:
t=$\frac{W}{P}$=$\frac{2.16×1{0}^{5}j}{100W}$=2160s.
答:(1)密度;相互的;右;
(2)通过的电流为2A;
(3)该机最多能飞行2160s.

点评 此题考查密度的应用、力的作用的相互性、流体压强和流速的关系、电功、效率和功率公式的应用,涉及到的知识点较多,综合性较强,关键是公式的灵活运用.

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