题目内容
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：| 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？
分析 （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P=UI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W=Pt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W电动机：W电调=P电动机t：P电调t=P电动机：P电调求出电调消耗电能；
b、根据W电池=UIt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 解：（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：
U电调=U-U电动机=15V-12V=3V，
则电动机和电调的电压之比：
U电动机：U电调=12V：3V=4：1，
由P=UI得，电动机和电调的功率之比：
P电动机：P电调=U电动机I：U电调I=U电动机：U电调=4：1．
（3）a、上升过程做功：
W=Fs=（G+f）s=（mg+f）s=（2kg×10N/kg+10N）×60m=1800J，
由η=$\frac{{W}_{1}}{W}$×100%得，上升过程中电动机消耗电能：
W1=$\frac{W}{η}$=$\frac{1800J}{90%}$=2000J，
悬停时电动机总功率：P=50W×4=200W，
悬停时间t=10min=600s，
悬停时电动机消耗电能：
W2=Pt=200W×600s=1.2×105J，
则起飞到悬停结束电动机共消耗电能：
W电动机=W1+W2=2000J+1.2×105J=122000J．
因为W电动机：W电调=P电动机t：P电调t=P电动机：P电调=4：1，
所以电调消耗电能：
W电调=$\frac{1}{4}$W电动机=$\frac{1}{4}$×122000J=30500J．
b、Q=5000mAh=5A×3600s
电池满容量储存的电能：
W电池=UIt=15V×5A×3600s=270000J，
开始返回前能消耗最大电能：
W=W电池•（1-10%）=270000J×（1-10%）=243000J，
现已消耗电能：W′=W电动机+W电调=122000J+30500J=152500J，
因为W′＜W，所以无人机可以安全返回．
答：（1）D；（2）串；4：1；
（3）a．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；
b．不计其他能量损失，该无人机完成悬停观测后，能安全返回．
点评 本题是一道以多旋翼无人机为背景的信息给予题，涉及到的知识点较多，关键能从题干中获取有用的信息，熟练运用已学的知识即可正确解题，综合性强，难度较大．
| A． |  线圈通电后吸引大头针 | B． |  导线左右运动时产生电流 | ||
| C． |  闭合开关后小磁针偏转 | D． |  直导线通电时发生运动 |
在“得了滑轮组的机械效率”实验中，小丽用如图所示的同一滑轮组提升不同钩码的方法，分别做了甲、乙、丙3次实验，实验数据记录如表：| 实验次数 | 钩码所受的重力 G/N | 提升高度 h/m | 拉力 F/N | 绳端移动的距离 s/m | 机械效率 η |
| 1 | 2 | 0.05 | 1.0 | 0.15 | 66.7% |
| 2 | 4 | 0.05 | 1.7 | 0.15 | 78.4% |
| 3 | 6 | 0.05 | 0.15 |
（2）计算、分析以上装置中和表格中三组实验数据，写出计算分析过程并得出：同一滑轮组的机械效率与哪个因素的具体关系．
（3）若将此滑轮组换一种绕绳方法，不计摩擦及绳重，提升相同的物体时，滑轮组的机械效率不变（变大/变小/不变）．
根据小磁针的N、S极标出通电路线管的N、S极，及电源正负极．
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：
复习“科学探究：浮力的大小”时，小文又一次进行了体验和思考．
在“探究浮力大小与排开液体所受重力的关系”实验中，小明利用弹簧测力计、石块、水、大烧杯、小桶和细线等器材进行如图所示的A、B、C、D四次测量，正确操作，测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4．
如图所示是小朋友们喜爱的一项运动--玩滑板．小朋友一只脚踏上滑板之后与踏上之前相比，滑板对地面的压强会变大；小朋友的另一只脚用力蹬地，使踏板向前滑动起来，脚离地后，由于惯性，滑板车将继续向前滑行．