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    12．某速递公司在北京、上海、广州部分区域开展无人机快递实验：消费者在网上购物平台拍下规定商品--某品牌的红糖姜茶，就有机会在1小时内，看到无人机载着商品抵达．据报道，担负起快递运送任务的小型无人机名为“八爪直升机”，如图甲所示．该无人机配备有利于马达驱动的8旋翼，丙依靠GPS导航系统完成送货．如图乙所示是该无人机在水平飞行时受到的空气阻力与飞行速度之间的关系图象，其他的有关信息如下表．求：
    （1）该无人机最大装载的货物重量；
    （2）该无人机在最大装载状态下匀速上升时的规律；（不计空气阻力）
    （3）为了保证无人机以最大安全飞行速度匀速送货完毕后能安全返回，请求出该无人机的最大送货距离．
     无人机最大升力F 260N
     无人机自重（含电池）G 160N
     匀速上升的最大速度v 0.5m/s
     最大安全飞行速度v 54km/h
     电池电压 12V
     电池容量 5000mA•h
     电动机效率 80%

    分析 （1）由题意可知，无人机的最大升力与无人机自重之差即为无人机送货时最大能装载重力，根据G=mg，求出无人机送货时最大能装载质量；
    （2）越到高空空气密度越小，要产生的最大升力仍为260N，则旋翼的转速应加快．
    （3）根据电池容量可求得消耗的电能，再根据电动机效率求得有用能量，已知最大安全飞行速度v，根据图乙可知对应的牵引力，然后利用W=Fs可求得送货距离．

    解答 解：
    （1）无人机上货物的最大重力：
    G=F-G机=260N-160N=100N；
    根据G=mg得，无人机送货时最大能装载的货物质量为：
    m=$\frac{G}{g}$=$\frac{100N}{10N/kg}$=10kg；
    （2）越到高空空气的密度越小，因此该无人机在最大装载状态下匀速上升时，要产生260N的升力，旋翼的转速应越来越快；
    （3）已知电池容量5000mA•h，
    电池储存的电能W=UIt=12V×5A×3600s=2.16×105J，
    则电能转化的有用能量：W有=W×80%=2.16×105J×80%=1.728×105J；
    已知最大安全飞行速度v=54km/h=54×$\frac{1}{3.6}$m/s=15m/s，
    由图乙可知，当最大安全飞行速度v=15m/s时，对应的阻力f=9.6N，
    无人机水平匀速飞行时，牵引力F=f=9.6m，
    由W有=$\frac{F}{s}$可得无人机飞行的距离：
    s=$\frac{{W}_{有}}{F}$=$\frac{1.728×1{0}^{5}J}{9.6N}$=1.8×104m，
    因为无人机以最大安全飞行速度匀速送货完毕后能安全返回，
    则该无人机的最大送货距离s′=$\frac{1}{2}$s=$\frac{1}{2}$×1.8×104m=9×103m．
    答：（1）该无人机最大装载的货物质量为10kg；
    （2）该无人机在最大装载状态下匀速上升时旋翼的转速应越来越快；
    （3）该无人机的最大送货距离为9×103m．

    点评 本题考查了重力公式、速度公式的灵活应用，关键是从表格或图象中获取有用的信息．

    练习册系列答案
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    实验
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    G1/N    		钩码提升
    高度h1/m    		弹簧测力计
    示数F/N    		弹簧测力计上升的高度h2/m滑轮组的机械效率η
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    240.11.540.386.6%
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