Question

15．阅读短文，回答问题
无人机作为空中平台，以高分辨率高速摄像机、轻型光学相机、激光扫描仪等设备获取信息，用计算机对图象信息进行处理，并按照一定精度要求制作成图象．无人机航拍影像具有高清晰、高现实性的优点．下表是某小型无人机的部分参数：

参数名称	最大飞行 半径/km	最大巡航速度/km•h-l	电池电压/V	电池容量/mAh	电动机额定功率/W	拍摄速度/帧•秒-1
数据	5	50	24	2500	20	11000

（电池容量=放电电流×放电时间，例如，1mAh是指以1mA的电流能连续工作1h．帧•秒^-1是指每秒拍摄的画面数）

（1）人们是利用遥控器通过电磁波传输信息操控无人机的，其有效操控距离至少为5km．
（2）小轿车在高速公路上限速120km/h．如图甲所示，交警部门利用无人机进行高速公路通行情况的实时监测．一辆小轿车在通行0.5m的过程中，高速摄像机拍摄帧数为110帧，据此判断小轿车是否超速？是（是/否）．
（3）如图乙，是无人机竖直向上运动的v-t图象，由图象可知，在0～5s内，无人机受到的升力＞（＞/=/＜）重力．
（4）电动机是控制无人机飞行状态的关键动力设备，当它正常工作时，12s内消耗的电能是240J．已知电动机消耗的功率是电源总功率的50%，则无人机在空中以额定功率飞行的时间不能超过1.5h．
（5）为增大小型无人机的巡航时间，请从研制方面，提出一条合理化建议：减轻无人机的质量．

Answer 1

分析 （1）电磁波能够传递信息，无线通信都是利用电磁波传递信息的；由图示可知，有效操控距离至少为多少；
（2）首先计算出高速摄像机拍摄1帧画面需要的时间，再计算出高速摄像机拍摄帧数为110帧的时间，然后根据v=$\frac{s}{t}$计算在激光在高速摄像机拍摄帧数为110帧的过程中小轿车行驶的速度；
（3）分析图乙可知，由图象可知，在0～5s内，无人机的速度是加速运动，分析受力；
（4）已知功率与时间，由功的公式W=Pt可求出电动机消耗的电能；先求出无人机电能乘以50%；利用t=$\frac{W}{P}$求出时间；
（5）为增大小型无人机的巡航时间，从减小质量，降低能源消耗来分析解答．

解答 解：（1）人们是利用遥控器通过电磁波传输信息操控无人机的；
由图表中数据可知，最大飞行半径为5km，故有效操控距离至少为5km；
（2）高速摄像机拍摄1帧画面需要的时间t₀=$\frac{1}{1.1×1{0}^{4}}$s；
高速摄像机拍摄帧数为110帧所需的时间：t=110×$\frac{1}{1.1×1{0}^{4}}$s=0.01s，
小轿车的速度：v=$\frac{s}{t}$=$\frac{0.5m}{0.01s}$=50m/s=50×3.6m/s=180km/h＞120km/h，小轿车已经超速．
（3）分析图乙可知，由图象可知，在0～5s内，无人机的速度是加速运动，无人机处于非平衡状态，升力大于重力；
（4）无人机飞行状态正常工作时，12s内消耗的电能：W=Pt=20W×12s=240J；
无人机电源的总能量：W_总=UIt=24V×2.5A×1×3600s=216000J；
电动机消耗的能量是电源总能量的50%：W′=50%W_总=50%×216000J=108000J，
由P=$\frac{W}{t}$可得，无人机在空中以额定功率飞行的时间：t′=$\frac{W′}{P}$=$\frac{108000J}{20W}$=5400s=1.5h；
（5）为增大小型无人机的巡航时间，可以减轻无人机的质量，减小工作功率，增大电能储备等．
故答案为：（1）电磁波；5；（2）是；（3）＞；（4）240；1.5；（5）减轻无人机的质量．

点评 本题主要考查电磁波、非平衡力的分析、速度计算、功和功率等知识点，是一道综合题．