题目内容
19．
如图所示的小型四旋翼无人机是一种能够垂直起降的小型遥控飞行器．若质量m=2kg的无人机从地面上由静止开始竖直向上起飞，20s末无人机离地高度h=50m，整个运动过程中电动机提供升力F=24N，所受空气阻力f大小不变，且无人机动能增加量△E=25J．已知动力系统的电动机工作电压U=25V，电流I=3A．求：（1）无人机上升过程中受到的空气阻力f．（g=10N/kg）
（2）该电动机的线圈电阻R．（保留1位小数）
分析 （1）根据能量守恒定律得W机=E动+E重+W内能，据此求出阻力f的值；
（2）电动机消耗的电能=输出的机械能+线圈产生的热量，根据W=UIt算出消耗的电能，根据能量守恒定律可得：W电=Q+W机算出电阻R．
解答 解：
（1）无人机从地面上由静止开始竖直向上运动到高度h=50m的过程中，
重力势能的增加量：E重=mgh=2kg×10N/kg×50m=1000J；
电动机输出的机械能（升力所做的功）：W机=Fh=24N×50m=1200J，
根据能量守恒定律可得：电动机输出的机械能（升力所做的功）=动能增加量+重力势能增加量+内能增加量（克服阻力做的功），即W机=E动+E重+W内能，
则克服阻力做的功：W内能=W机-E重-E动=1200J-1000J-25J=175J，
由W内能=fh可得空气阻力：
f=$\frac{{W}_{内能}}{h}$=$\frac{175J}{50m}$=3.5N；
（2）无人机在20s内，电动机消耗的电能：
W电=UIt=25V×3A×20s=1500J；
根据能量守恒定律可得，电动机消耗的电能=输出的机械能+线圈产生的热量；
则电流通过线圈产生的热量：Q=W电-W机=1500J-1200J=300J；
由焦耳定律Q=I2Rt可得，线圈电阻：
R=$\frac{Q}{{I}^{2}t}$=$\frac{300J}{（3A）^{2}×20s}$≈1.7Ω．
答：（1）无人机上升过程中受到的空气阻力f为3.5N；
（2）该电动机的线圈电阻R为1.7Ω．
点评 本题的关键是利用能量守恒定律解答问题，是一道难题．
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植树节里，小红提了5L水给刚栽的树苗浇水．如图所示，已知桶的质量为lkg．手的受力面积为1.0×10-3m2．则人手受到的压强是6×104Pa，若水深为20cm，则水产生的压强是2×103Pa．（ρ水=1.0×103kg/m3，g=10N/kg）
4．
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：
（1）根据上述内容，下列说法中不正确的是D
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串联（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4：1．
（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？
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 | 5000mA•h |
| 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 |
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串联（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4：1．
（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？
11．下列物理学家及其成就对应错误的是（ ）
| A． | 欧姆--欧姆定律 I=$\frac{U}{R}$ | |
| B． | 焦耳--焦耳定律 Q=I2Rt | |
| C． | 阿基米德--阿基米德原理 F浮=G排 | |
| D． | 托里拆利--杠杆平衡条件 F1L1=F2L2 |
