Question

【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？

Answer 1

【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：。