Question

15．閱讀短文，回答問題
無人機作為空中平臺，以高分辨率高速攝像機、輕型光學(xué)相機、激光掃描儀等設(shè)備獲取信息，用計算機對圖象信息進(jìn)行處理，并按照一定精度要求制作成圖象．無人機航拍影像具有高清晰、高現(xiàn)實性的優(yōu)點．下表是某小型無人機的部分參數(shù)：

參數(shù)名稱	最大飛行 半徑/km	最大巡航速度/km•h-l	電池電壓/V	電池容量/mAh	電動機額定功率/W	拍攝速度/幀•秒-1
數(shù)據(jù)	5	50	24	2500	20	11000

（電池容量=放電電流×放電時間，例如，1mAh是指以1mA的電流能連續(xù)工作1h．幀•秒^-1是指每秒拍攝的畫面數(shù)）

（1）人們是利用遙控器通過電磁波傳輸信息操控?zé)o人機的，其有效操控距離至少為5km．
（2）小轎車在高速公路上限速120km/h．如圖甲所示，交警部門利用無人機進(jìn)行高速公路通行情況的實時監(jiān)測．一輛小轎車在通行0.5m的過程中，高速攝像機拍攝幀數(shù)為110幀，據(jù)此判斷小轎車是否超速？是（是/否）．
（3）如圖乙，是無人機豎直向上運動的v-t圖象，由圖象可知，在0～5s內(nèi)，無人機受到的升力＞（＞/=/＜）重力．
（4）電動機是控制無人機飛行狀態(tài)的關(guān)鍵動力設(shè)備，當(dāng)它正常工作時，12s內(nèi)消耗的電能是240J．已知電動機消耗的功率是電源總功率的50%，則無人機在空中以額定功率飛行的時間不能超過1.5h．
（5）為增大小型無人機的巡航時間，請從研制方面，提出一條合理化建議：減輕無人機的質(zhì)量．

Answer 1

分析 （1）電磁波能夠傳遞信息，無線通信都是利用電磁波傳遞信息的；由圖示可知，有效操控距離至少為多少；
（2）首先計算出高速攝像機拍攝1幀畫面需要的時間，再計算出高速攝像機拍攝幀數(shù)為110幀的時間，然后根據(jù)v=$\frac{s}{t}$計算在激光在高速攝像機拍攝幀數(shù)為110幀的過程中小轎車行駛的速度；
（3）分析圖乙可知，由圖象可知，在0～5s內(nèi)，無人機的速度是加速運動，分析受力；
（4）已知功率與時間，由功的公式W=Pt可求出電動機消耗的電能；先求出無人機電能乘以50%；利用t=$\frac{W}{P}$求出時間；
（5）為增大小型無人機的巡航時間，從減小質(zhì)量，降低能源消耗來分析解答．

解答 解：（1）人們是利用遙控器通過電磁波傳輸信息操控?zé)o人機的；
由圖表中數(shù)據(jù)可知，最大飛行半徑為5km，故有效操控距離至少為5km；
（2）高速攝像機拍攝1幀畫面需要的時間t₀=$\frac{1}{1.1×1{0}^{4}}$s；
高速攝像機拍攝幀數(shù)為110幀所需的時間：t=110×$\frac{1}{1.1×1{0}^{4}}$s=0.01s，
小轎車的速度：v=$\frac{s}{t}$=$\frac{0.5m}{0.01s}$=50m/s=50×3.6m/s=180km/h＞120km/h，小轎車已經(jīng)超速．
（3）分析圖乙可知，由圖象可知，在0～5s內(nèi)，無人機的速度是加速運動，無人機處于非平衡狀態(tài)，升力大于重力；
（4）無人機飛行狀態(tài)正常工作時，12s內(nèi)消耗的電能：W=Pt=20W×12s=240J；
無人機電源的總能量：W_總=UIt=24V×2.5A×1×3600s=216000J；
電動機消耗的能量是電源總能量的50%：W′=50%W_總=50%×216000J=108000J，
由P=$\frac{W}{t}$可得，無人機在空中以額定功率飛行的時間：t′=$\frac{W′}{P}$=$\frac{108000J}{20W}$=5400s=1.5h；
（5）為增大小型無人機的巡航時間，可以減輕無人機的質(zhì)量，減小工作功率，增大電能儲備等．
故答案為：（1）電磁波；5；（2）是；（3）＞；（4）240；1.5；（5）減輕無人機的質(zhì)量．

點評 本題主要考查電磁波、非平衡力的分析、速度計算、功和功率等知識點，是一道綜合題．