Question

17．如圖所示為一架小型四旋翼無人機(jī)，它是一種能夠垂直起降的小型遙控飛行器，目前正得到越來越廣泛的應(yīng)用．無人機(jī)的質(zhì)量為m=2kg，假定運動過程中所受空氣阻力大小恒為f=4N，當(dāng)無人機(jī)在地面上從靜止開始，以最大升力豎直向上起飛，經(jīng)時間t=4s時，離地面的高度為h=48m，g取10m/s²．
（1）其動力系統(tǒng)能夠提供的最大升力為多大；
（2）當(dāng)無人機(jī)懸停在距離地面高度H=100m處時，由于動力設(shè)備故障，無人機(jī)突然失去升力，從靜止開始墜落，則無人機(jī)墜落地面時的速度為多大．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)勻變速直線運動的位移時間公式求出加速度，結(jié)合牛頓第二定律求出最大升力的大�。�
（2）根據(jù)牛頓第二定律求出失去升力的加速度，結(jié)合速度時間公式求出5s末的速度，結(jié)合位移公式求出下落的高度．

解答 解：（1）無人機(jī)以最大升力豎直向上起飛，做勻加速直線運動，由h=$\frac{1}{2}{a_1}{t^2}$解得：a₁=$\frac{2h}{t^2}=6m/{s^2}$
根據(jù)牛頓第二定律：F-mg-f=ma₁
解得：F=mg+f+ma₁=36N
（2）無人機(jī)失去升力墜落過程，做勻加速直線運動，根據(jù)牛頓第二定律：mg-f=ma₂
解得：a₂=8m/s²
由v²=2a₂H
解得：v=40m/s
答：（1）其動力系統(tǒng)所能提供的最大升力為36N．
（2）無人機(jī)到達(dá)地面時速度為40m/s．

點評 本題的關(guān)鍵是對飛行器的受力分析以及運動情況的分析，結(jié)合牛頓第二定律和運動學(xué)基本公式求解，本題難度適中．