Question

3．如圖所示為“無人機(jī)”（多功能飛行器），它具有4個(gè)旋翼，可通過無線電進(jìn)行操控，其在拍攝調(diào)查、無人配送等方面具有廣闊的前景．
（1）起飛時(shí)，增大四個(gè)旋翼的轉(zhuǎn)速，使吹向下方的風(fēng)量增加，無人機(jī)就會(huì)上升，這是因?yàn)榱Φ淖饔檬窍嗷サ模�在空中飛行時(shí)，只要增加右側(cè)兩個(gè)旋翼的轉(zhuǎn)速，就能使無人機(jī)右側(cè)抬升，向左傾斜飛行．
（2）若該機(jī)在30秒內(nèi)勻速豎直上升120米進(jìn)行空中拍攝，則它飛行的速度是多少米/秒？
（3）該機(jī)一個(gè)旋翼的電動(dòng)機(jī)額定功率為30瓦，額定電壓為15伏，電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，通過的電流為多少安？
（4）該機(jī)所需的能量是由一塊輸出電壓為15伏，容量為5000mA•h的電池提供，若電能的80%用于飛行，飛行時(shí)的實(shí)際功率為100W，則該機(jī)最多能飛行多少時(shí)間？

Answer 1

分析 （1）物體間力的作用是相互的；
（2）已知時(shí)間和路程，利用v=$\frac{s}{t}$計(jì)算平均速度；
（3）根據(jù)P=UI求解額定電流；
（4）利用W=UIt計(jì)算電池儲(chǔ)存的能量，然后利用效率公式計(jì)算電能轉(zhuǎn)化為的機(jī)械能，再利用P=$\frac{W}{t}$計(jì)算時(shí)間．

解答 解：（1）增大四個(gè)旋翼的轉(zhuǎn)速，使吹向下方的風(fēng)量增加，無人機(jī)就會(huì)上升，這是因?yàn)榱Φ淖饔檬窍嗷サ模?br />增大右側(cè)轉(zhuǎn)速，使右側(cè)旋翼對(duì)空氣下向的作用力變大，根據(jù)物體間力的作用是相互的，從而使空氣對(duì)右側(cè)旋翼作用力變大，使右側(cè)抬升．
（2）它飛行的速度是：
v=$\frac{s}{t}$=$\frac{120m}{30s}$=4m/s；
（3）電動(dòng)機(jī)的額定電壓是220V，額定功率為1.1KW，故額定電流為：
I=$\frac{P}{U}$=$\frac{30W}{15V}$=2A；
（4）電池儲(chǔ)存的能量：
W=UIt=15V×5A×3600s=2.7×10⁵J，
根據(jù)η=$\frac{{W}_{機(jī)}}{W}$可得，電能轉(zhuǎn)為的機(jī)械能：
W_機(jī)=W×80%=2.7×10⁵J×80%=2.16×10⁵J，
根據(jù)P=$\frac{W}{t}$可得，該機(jī)最多能飛行的時(shí)間：
t=$\frac{W}{P}$=$\frac{2.16×1{0}^{5}J}{100W}$=2160s．
答：（1）相互的；右；
（2）它飛行的速度是4m/s；
（3）通過的電流為2A；
（4）該機(jī)最多能飛行2160s．

點(diǎn)評(píng) 此題考查流體壓強(qiáng)和流速的關(guān)系、速度的計(jì)算、電功、效率和功率公式的應(yīng)用，涉及到的知識(shí)點(diǎn)較多，綜合性較強(qiáng)，關(guān)鍵是公式的靈活運(yùn)用．