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“翼龍”無人機
“翼龍”無人機是我國自主研製的一種中低空、長航時、多用途無人機.圖*所示是無人機的圖片,下表為其部分技術引數.
“翼龍”無人機裝配有一臺活塞式發動機,具備全自主平臺,可攜帶各種偵察、測距、電子對抗裝置及小型空地打擊武器,可廣泛應用於如災情監視、*事活動等科學研究領域.
最大飛行速度km/h | 280 | 正常巡航速度km/h | 160 |
最大續航時間h | 20 | 發動機額定功率kW | 75 |
最大載荷量kg | 200 | 最大載燃油量kg | 300 |
機身質量t | 1.1 | 機身長度m | 9.0 |
(1)無人機機身表面採用的複合材料受力不易形變,說明該材料的 較大;飛機外形採用流線型設計,目的是使其飛行時機身上表面的氣流速度較 (選填“小”或“大”).
(2)翼龍無人機滿載燃油,並以最大載荷量停在水平跑道上蓄勢待發,此時無人機輪胎與地面接觸的總面積為0.04m2.則無人機對水平跑道的壓強為 Pa,當無人機起飛後在額定功率下沿水平方向正常巡航時,所受的阻力為 N.(g取10N/kg)
(3)無人機沿水平方向正常巡航時,發現正前方有一座山峰,為測定無人機與山峰間的距離,其搭載的聲吶系統向山峰發出超聲波後,經7.2s收到反*訊號,則收到反*訊號時無人機與山峰間的距離為 m.(已知超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s)
(4)某次*事演習時,無人機水平向右做勻速直線運動的過程中,間隔相同時間從飛機上依次自由釋放編號為①②③的三個相同物體.不計空氣阻力,則圖丁能正確表示物體著地位置的是 .
(5)活塞式發動機是無人機的核心部件,其基本結構及工作方式如圖乙所示,此時該發動機處於 衝程.為了確保無人機的飛行速度不超過最大值,工程師給發動機裝上了能控制油門大小的限速器,其簡化電路如圖*所示,其中Rx的阻值隨飛行速度的變大而減小.開關S閉合後,螺線管A的上端相當於電磁鐵的 極.當飛行速度達到最大值時,電磁鐵剛好能夠吸下銜鐵B,以減小油門C的噴油量,從而控制無人機的速度.但長時間使用後,保護電阻R0的阻值會變大,若不及時更換,則會導致限速值 280km/h(選填“>”“=”或“<”).
(6)發動機耗油率是指發動機在額定功率下每輸出1kW•h能量所消耗的燃油質量,根據相關引數可知,“翼龍”無人機裝配的發動機耗油率為 kg/(kW•h).
【回答】
【考點】與密度有關的物理現象;慣*;二力平衡條件的應用;流體壓強與流速的關係;回聲測距離的應用;功率計算公式的應用;燃料的熱值;內燃機的四個衝程.
【分析】(1)根據複合材料的特點和流體壓強和流速的關係分析解答;
(2)翼龍無人機滿載燃油,對地面的壓力等於無人機、最大載荷量和燃油的總重力,利用G=mg求出,再利用p=計算壓強;
根據P===Fv可求牽引力,根據力的平衡可知阻力大小;
(3)聲音和無人機行駛的路程之和是發*超聲波時無人機與山峰距離的2倍,根據速度公式求收到反*訊號時無人機與山峰間的距離;
(4)一切物體都有保持原來運動狀態不變的屬*,即慣*,從飛機上先後投下三個相同物體,三個相同物體由於具有慣*,要以原來的速度向前運動.
(5)汽油機一個工作迴圈有四個衝程,分別是吸氣、做功、壓縮和排氣;根據氣門的關閉情況和活塞的執行方向判斷什麼衝程;
由安培定則可以判斷出電磁鐵的磁極*質;
根據電阻阻值變化判斷車速如何變化;
(6)根據相關引數可知,發動機額定功率72kW,最大續航時20h,由此可求得消耗的電能,又知道最大載油量300kg,然後根據“發動機耗油率是指發動機在額定功率下每輸出1kW•h能量所消耗的燃油質量”可求得發動機耗油率.
【解答】解:(1)無人機機身表面採用的複合材料受力不易形變,說明該材料的硬度較大;
飛機的機翼做成流線型,在相同時間內,空氣經過上方的路程長,速度大;經過下方的路程短,速度小.上方空氣流速越大,壓強越小;下方空氣流速越小,壓強越大.所以機翼下方的氣壓大於上方的氣壓,便形成向上的升力.
(2)翼龍無人機滿載燃油,對地面的壓力:
F=G=(m機+m載荷+m油)g=(1.1×103kg+200kg+300kg)×10N/kg=1.6×104N,
對地面的壓強:p===4×105Pa;
根據P===Fv可得,牽引力為F===1687.5N,
根據力的平衡可知,此時阻力f=F=1687.5N;
(3)從發出超聲波到接受到返回訊號所花時間是7.2s,則無人機行駛的時間:t機=×7.2s=3.6s.
則根據v=可得,無人機行駛的路程s機=v機t機=m/s×3.6s=160m,
聲音行駛的路程s聲=v聲t聲=340m/s×7.2s=2448m,
所以,收到反*訊號時無人機與山峰間的距離為:﹣s機=﹣160m=1064m.
(4)飛機沿水平向右作勻速直線運動過程中,間隔相同時間從飛機上依次自由釋放編號為①②③的三個相同物體,物體由於慣*,保持原來的運動狀態不變,繼續向前飛行,投下的三個物體在下落過程中,都是以原來的速度向前運動,因此落到地面上後間隔的距離也相等,按照落地先後順序排列是①②③.故應選A.
(5)由圖可知,此衝程進氣門和排氣門都關閉,活塞向上運動,所以是壓縮衝程;
由圖示電路圖可知,閉合開關S後,電流從電磁鐵上端流入,從下端流出,由安培定則可知,螺線管A的下端為N極,上端為S極;
由圖可知,Rx與電阻R0串聯,但長時間使用後,保護電阻R0的阻值會變大,根據串聯分壓的特點可知,此時Rx兩端電壓減小,由歐姆定律公式變形可知,Rx的阻值減小,
由題意中的:“其中Rx的阻值隨飛行速度的變大而減小”可知,
長時間使用後,保護電阻R0的阻值會變大,若不及時更換,則會導致限速值大於280km/h.
(6)由表中資料可知,P=75kW,t=20h,m=300kg,
由P=可得,W=Pt=75kW×20h=1500kW•h,
則發動機耗油率η===0.2kg/(kW•h).
故*為:(1)硬度;大;
(2)4×105;1687.5;
(3)1064;
(4)A;
(5)壓縮;S;>;
(6)0.2.
知識點:各地會考
題型:綜合題
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