题目

[题目]阅读短文,回答问题。-|||-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-|||-最大飞最大巡航电池电池 电动机 拍摄速-|||-数 行半径速度/(km电压容量 额定功 度/(帧-|||-名 -h-|||-/km -1) /V .https:/img.zuoyebang.cc/zyb_fefc7fa7fd8a0ae12eabf978adfd17a1.jpg(m,A 率/w 秒 -1)-|||-称 h-|||-数-|||-5 50 24 2500 20 11000-|||-据-|||-(电池容量=放电电流放电时间,例如, cdot h 是指-|||-以1mA的电流能连续工作1h。帧秒每秒拍摄-|||-的画面数)-|||-↑r/(m·s^(-1)) s /1-|||--2-|||-0 5 1/10 l3t/s 0-|||-甲 乙 丙-|||-(1)人们是利用遥控器通过传输信息操控无人机-|||-的,其有效操控距离最大为 __ km。-|||-(2)无人机拍摄地面图象时,减小悬停高度可以-|||-使图象 __ _(选填"变大"或"变小");-|||-为了使照片更清晰,还应将摄像机的镜头适当 __-|||-(选填"前推"或"后缩")。-|||-(3)小轿车在高速公路上限速 /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 (选-|||-填"超速"或"不超速");镜头到汽车的距离u与镜-|||-头焦距/的关系为 __ _。-|||-(4)如图乙是无人机竖直向上运动的象。由-|||-图象可知,在 sim 5s 内,无人机受到的升力 (选-|||-填"大于""小于"或"等于")重力。如图丙是同一架-|||-无人机在执行某次任务过程中未更换电池情况下的-|||-s-t 图象,若第一次、第二次受到的升力分别为F1-|||-、R,则F_"si填"""""""""-|||-(5)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 __ J-|||-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 __

题目解答

答案

解析

  1. 考查要点：本题综合考查无人机相关物理知识，涉及电磁波传播、凸透镜成像规律、速度计算、运动状态与受力分析、电能与电池容量计算等。
  2. 解题思路：
    • 第（1）题：直接提取表格中“最大飞行半径”数据。
    • 第（2）题：利用凸透镜成像规律分析物距变化对像的影响，结合显微调整逻辑。
    • 第（3）题：通过帧数计算时间，结合路程求速度并判断超速；根据成像性质推导物距与焦距关系。
    • 第（4）题：通过速度-时间图象分析运动状态，判断受力关系；匀速运动时升力与重力关系。
    • 第（5）题：电能公式计算消耗电能，结合电池容量与效率计算最大飞行时间。

第（1）题

关键数据提取

表格中“最大飞行半径”为 5 km，直接对应有效操控距离最大值。

第（2）题

凸透镜成像规律

  • 摄像机镜头是凸透镜，成缩小的实像（物距 $u > 2f$，像距 $f < v < 2f$）。
  • 降低悬停高度 → 物距 $u$ 减小 → 像距 $v$ 增大 → 像变大。
  • 调整镜头：像距增大需镜头前推。

第（3）题

速度计算

  1. 计算拍摄时间：
    每帧时间 $t_0 = \frac{1}{11000} \, \text{s}$，
    110帧总时间 $t = 110 \times \frac{1}{11000} = 0.01 \, \text{s}$。
  2. 计算速度：
    $v = \frac{s}{t} = \frac{0.5 \, \text{m}}{0.01 \, \text{s}} = 50 \, \text{m/s} = 180 \, \text{km/h} > 120 \, \text{km/h}$，故超速。
  3. 物距与焦距关系：
    物体在 $u > 2f$ 范围内成缩小实像。

第（4）题

图象分析

  • 图乙：$0 \sim 5 \, \text{s}$ 内速度增大 → 加速上升 → 升力 $F > G$。
  • 图丙：两次匀速直线运动 → 升力 $F_1 = F_2 = G$。

第（5）题

电能计算

  1. 电动机消耗电能：
    $W = P \cdot t = 20 \, \text{W} \times 12 \, \text{s} = 240 \, \text{J}$。
  2. 电池总能量：
    $W_t = U \cdot I \cdot t = 24 \, \text{V} \times 2.5 \, \text{A} \times 3600 \, \text{s} = 216000 \, \text{J}$。
  3. 电动机可用能量：
    $W' = 50\% \times 216000 \, \text{J} = 108000 \, \text{J}$。
  4. 最大飞行时间：
    $t' = \frac{W'}{P} = \frac{108000 \, \text{J}}{20 \, \text{W}} = 5400 \, \text{s} = 1.5 \, \text{h}$。