2.(2024·广东湛江二模)阅读短文,回答问题.
自动拍摄火情的无人机
我国的无人机技术世界领先. 如图甲所示为自动拍摄火情的无人机(以下简称无人机),它由锂电池供电,采用4个独立电动机分别带动旋翼转动,对下方空气施力的同时获得升力. 下表是该无人机的部分参数.


无人机携带的微型摄像装置带有自动拍摄火情功能,未出现火情时处于待机状态；图乙为火情自启系统原理图,该系统由“自启电路”“控制电路”等组成,其中电源由无人机的锂电池提供,R是电阻箱,Rₚ是红外探测器,它的阻值与红外线强度变化的对应关系如图丙的Rₚ-E图像所示(E为红外线强度,单位为cd). 当发生火情时,无人机上的Rₚ探测到红外线强度增强,阻值变小,a、b两端电压变大,当a、b两端电压等于或大于9 V时,摄像机将被启动进入工作状态.

(1)4个电动机的连接方式是____(选填“并联”或“串联”).
(2)无人机以最大速度匀速上升时受到的升力为____N.(g取10 N/kg)
(3)已知无人机上升时受到的空气阻力与上升速度的平方成正比. 该无人机以4 m/s的速度从地面匀速竖直升空时,受到的空气阻力为____N.
(4)某次出现火情时,无人机从地面先加速上升到50 m的空中,然后悬停在空中进行拍摄,该过程中无人机的重力势能____(填变化情况),上升到50 m的空中时,无人机克服重力做的功为____J.
(5)在“火情自启系统”中,a、b两端电压____V时,控制电路才能启动摄像机进入工作状态.
(6)若电阻箱的阻值为18 Ω,红外线强度为____cd时就启动摄像机工作；若要在更小的红外强度下就启动摄像机工作,可采取什么措施？______(写一项即可).
(7)该系统能实现火情探测的最小红外探测强度为多少？

(1) 并联 (2) 30 (3) 6.4 (4) 先增大后不变 1 000 (5) 大于或等于 9 (6) 3.0 增大电源电压(或增大电阻箱的阻值) (7) 0.9 cd 解析：(1) 由“采用 4 个独立电动机分别带动旋翼转动”可知，电动机可以单独工作，则 4 个电动机的连接方式是并联. (2) 无人机以最大速度匀速上升时，受到竖直向下的重力和阻力、竖直向上的升力，三力平衡，无人机的重力 G = mg = 2 kg×10 N/kg = 20 N，以最大速度上升时受到的空气阻力为 10 N，则此时的升力 F = G + f_{大} = 20 N + 10 N = 30 N. (3) 由表中数据可知，无人机最大上升速度 v_{大} = 5 m/s，空气阻力 f_{大} = 10 N，无人机上升时受到的空气阻力与上升速度的平方成正比，所以有 $\frac{f_{1}}{f_{大}}$ = $\frac{v_{1}^{2}}{v_{大}^{2}}$，则该无人机以 4 m/s 的速度从地面匀速竖直升空时有 $\frac{f_{1}}{10N}$ = $\frac{(4m/s)^{2}}{(5m/s)^{2}}$，解得 f_{1} = 6.4 N，即受到的空气阻力为 6.4 N. (4) 无人机从地面先加速上升到 50 m 的空中，然后悬停，该过程中无人机的质量不变，高度先增大后不变，则其重力势能先增大后不变；上升到 50 m 空中时，无人机克服重力做的功 W = Gh = 20 N×50 m = 1 000 J. (5) 由短文信息可知，当 a、b 两端电压等于或大于 9 V 时，摄像机将被启动进入工作状态. (6) 由题意可知，启动摄像机工作时，a、b 两端的最小电压即电阻箱的最小电压 U_{R} = 9 V，若电阻箱的阻值为 18 Ω，则电路中的电流 I = $\frac{U_{R}}{R}$ = $\frac{9V}{18Ω}$ = 0.5 A，由串联电路的电压规律可得，R_{P} 两端的电压 U_{P} = U - U_{R} = 12 V - 9 V = 3 V，由 I = $\frac{U}{R}$ 可得，红外探测器 R_{P} 的阻值 R_{P} = $\frac{U_{P}}{I}$ = $\frac{3V}{0.5A}$ = 6 Ω，由图丙可知，此时红外线强度为 3.0 cd，则红外线强度为 3.0 cd 时就启动摄像机工作；在红外线强度更小时，红外探测器 R_{P} 的阻值更大，由串联分压知其两端的电压更大，为了保证启动摄像机时 a、b 两端电压必须等于或大于 9 V，可调大电阻箱 R 的阻值或调高电源电压，所以可以采取的措施是增大电源电压或增大电阻箱的阻值. (7) 当电阻箱 R 为最大阻值 60 Ω 时，该系统能实现火情探测的最小红外探测强度，此时电路中的电流 I' = $\frac{U_{R}}{R_{max}}$ = $\frac{9V}{60Ω}$ = 0.15 A，则 R_{P} 的阻值 R'_{P} = $\frac{U_{P}}{I'}$ = $\frac{3V}{0.15A}$ = 20 Ω，由图丙知 R_{P} 与 E 成反比，则 6 Ω×3.0 cd = 20 Ω×E，解得 E = 0.9 cd，所以该系统能实现火情探测的最小红外探测强度为 0.9 cd.