无人驾驶飞机简称“无人机”,中国近年来在无人机制造方面进展神速。无人机的飞行控制系统简称“飞控”。无人机悬停还是飞行、向哪个方向飞行、上升还是下降等飞行指令都由“飞控”下达。“飞控”主要由感知飞行姿态的陀螺仪(控制飞行姿态)、GPS定位模块(与地面传递信息)超声波传感器(探测障碍物)、气压传感器(获取气压获知高度)等各种功能的传感器及控制电路组成。如图是我国制造的“翼龙”多用途无人机,该机表面采用的复合材料受力不易形变,飞机外形采用流线型设计,可携带各种侦察、测距、电子对抗设备及小型空对地打击武器,广泛应用于如灾情监视、军事活动等领域。
(1)请从短文描述中找出蕴含的物理知识。(至少二条,知识点不能重复)
举例:超声波传感器可探测无人机在飞行时遇到的障碍物,这是利用声波能够传递信息。
①________________________________________
②________________________________________
(2)经查阅资料获知,“翼龙”无人机机身质量1.1t,最大载荷质量200kg。当该机以最大载荷质量停在水平跑道上时,无人机轮胎与地面接触的总面积为0.05m2.求此时无人机对水平跑道的压强。(g=10N/kg)
(3)飞机利用超声波传感器来判断离地高度。若某测距传感器的阻值R1与离地高度h的关系如图甲所示,图乙是检测电路(电源电压不变),要使高度表(实质是电流表或电压表)示数能随飞行高度的增大而增大,则此高度表应该选用_________(选填“电流表或电压表”),应安装在(选填“1或2或3”)位置,判断依据是:_______________________________。
答案:
(1)
①GPS定位模块利用电磁波来传递信息;
②飞机外形采用流线型是利用了流速大,压强小;
(2)无人机对水平跑道的压强为2.6×105Pa
(3)电压表;传感器的阻值R1离地高度h越高,电阻越大,分压越多,电压表示数增大。
解析;
(1)①GPS定位模块利用电磁波来传递信息;
②飞机外形采用流线型,在相同时间内,空气经过上方的路程长,速度大;经过下方的路程短,速度小。上方空气流速越大,压强越小;下方空气流速越小,压强越大。所以无人机下方的气压大于上方的气压,便形成向上的升力;
(2)无人机满载时的质量及压力:
m=1100kg+200kg=1300kg
F=G=mg=1300kg×10N/kg=13000N;
所以压强:
p===2.6×105Pa
(4)由图知①③表与电阻并联,为电压表,②表与电阻串联,为电流表;
根据图甲知传感器的阻值R1随离地高度h的增加而增大,电路的总电阻也增加,根据欧姆定律知电路的电流减小,所以高度表不可能是电流表2;
根据“串联电路的分压作用,电阻大,分压多”知随高度的增加,传感器的阻值R1电阻增大,分压增多,电压表③的示数增大;
因为电源电压不变,电压表①的示数减小,所以只有电压表③符合题意。
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