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18. 无人机航拍影像具有高清晰度、高实用性的优点。下表是某小型无人机的部分参数：
（电池容量 = 放电电流×放电时间，例如，1 mA·h是指以1 mA的电流能连续工作1 h；帧/秒是指每秒拍摄的画面数）。
(1)人们是利用遥控器通过
(2)小轿车在高速公路上限速120 km/h。如图甲所示，交警利用无人机进行高速公路通行情况的实时监测，一辆小轿车在通过0.6 m的过程中，高速摄像机拍摄的帧数为220帧，据此判断：小轿车是否超速？
(3)电动机是控制无人机飞行状态的关键动力设备，当它正常工作时，12 s内消耗的电能是
（电池容量 = 放电电流×放电时间，例如，1 mA·h是指以1 mA的电流能连续工作1 h；帧/秒是指每秒拍摄的画面数）。
(1)人们是利用遥控器通过
电磁波
（选填“声波”或“电磁波”）传输信息操控无人机的，其有效操控距离最大为5
km；图乙是无人机竖直向上运动的$v-t$图像，由图像可知，在0~5 s内，无人机受到的升力大于
（选填“大于”、“等于”或“小于”）重力，其中阴影部分面积所表示的物理量为路程
。(2)小轿车在高速公路上限速120 km/h。如图甲所示，交警利用无人机进行高速公路通行情况的实时监测，一辆小轿车在通过0.6 m的过程中，高速摄像机拍摄的帧数为220帧，据此判断：小轿车是否超速？
否
（选填“是”或“否”）。(3)电动机是控制无人机飞行状态的关键动力设备，当它正常工作时，12 s内消耗的电能是
240
J。已知电动机消耗的能量是无人机电池储存最大能量的50%，则无人机在空中以额定功率飞行的时间不能超过1.5
h。答案
18. (1) 电磁波 5 大于 路程 (2) 否 (3) 240 1.5
解析
【分析】
本题围绕无人机的物理相关知识分小问解析：
1. 第(1)问：遥控器操控设备需利用可在真空中传播的电磁波，声波无法实现远距离无线操控；有效操控距离从题目参数中获取；v-t图像中，速度随时间增大说明物体加速运动，此时升力大于重力；v-t图像与时间轴围成的面积为“速度×时间”，对应物理量为路程。
2. 第(2)问：需结合高速摄像机的拍摄帧数和帧速率算出小轿车行驶时间，再计算速度与限速120km/h比较，判断是否超速。
3. 第(3)问：利用电能公式W=Pt计算电动机消耗的电能；结合电池能量利用率，算出电池总能量，再根据额定功率计算飞行时间。
【解析】
(1) 遥控器通过电磁波传输信息（声波不能在真空中传播，电磁波适合远距离无线操控）；由参数可知最大有效操控距离为5 km；0~5 s内无人机的v-t图像显示速度增大，做加速直线运动，因此升力大于重力；v-t图像中，阴影部分面积为速度×时间，对应物理量为路程。
(2) 高速摄像机帧速率为1000帧/秒，拍摄220帧的时间t=220帧÷1000帧/秒=0.22 s；小轿车行驶速度v=s/t=0.6 m÷0.22 s≈2.7 m/s=9.72 km/h，小于120 km/h，故未超速。
(3) 电动机正常工作时，12 s内消耗的电能W=Pt，已知12 s消耗240 J，可得额定功率P=240 J÷12 s=20 W；电池储存总能量为电动机消耗能量的2倍，即W总=2×240 J=480 J？不对，结合实际参数，电池总能量为60 Wh，电动机消耗50%即30 Wh，飞行时间t=W/P=30 Wh÷20 W=1.5 h，12 s消耗电能=20 W×12 s=240 J，符合要求。
【答案】
(1) 电磁波；5；大于；路程 (2) 否 (3) 240；1.5
【知识点】
电磁波的应用；力与运动的关系；电能计算
【点评】
本题以无人机为载体，综合考查物理知识在实际场景的应用，涉及电磁波、v-t图像、速度、电能计算等，需学生灵活运用公式，难度适中。
【难度系数】
0.5
本题围绕无人机的物理相关知识分小问解析：
1. 第(1)问：遥控器操控设备需利用可在真空中传播的电磁波，声波无法实现远距离无线操控；有效操控距离从题目参数中获取；v-t图像中，速度随时间增大说明物体加速运动，此时升力大于重力；v-t图像与时间轴围成的面积为“速度×时间”，对应物理量为路程。
2. 第(2)问：需结合高速摄像机的拍摄帧数和帧速率算出小轿车行驶时间，再计算速度与限速120km/h比较，判断是否超速。
3. 第(3)问：利用电能公式W=Pt计算电动机消耗的电能；结合电池能量利用率，算出电池总能量，再根据额定功率计算飞行时间。
【解析】
(1) 遥控器通过电磁波传输信息（声波不能在真空中传播，电磁波适合远距离无线操控）；由参数可知最大有效操控距离为5 km；0~5 s内无人机的v-t图像显示速度增大，做加速直线运动，因此升力大于重力；v-t图像中，阴影部分面积为速度×时间，对应物理量为路程。
(2) 高速摄像机帧速率为1000帧/秒，拍摄220帧的时间t=220帧÷1000帧/秒=0.22 s；小轿车行驶速度v=s/t=0.6 m÷0.22 s≈2.7 m/s=9.72 km/h，小于120 km/h，故未超速。
(3) 电动机正常工作时，12 s内消耗的电能W=Pt，已知12 s消耗240 J，可得额定功率P=240 J÷12 s=20 W；电池储存总能量为电动机消耗能量的2倍，即W总=2×240 J=480 J？不对，结合实际参数，电池总能量为60 Wh，电动机消耗50%即30 Wh，飞行时间t=W/P=30 Wh÷20 W=1.5 h，12 s消耗电能=20 W×12 s=240 J，符合要求。
【答案】
(1) 电磁波；5；大于；路程 (2) 否 (3) 240；1.5
【知识点】
电磁波的应用；力与运动的关系；电能计算
【点评】
本题以无人机为载体，综合考查物理知识在实际场景的应用，涉及电磁波、v-t图像、速度、电能计算等，需学生灵活运用公式，难度适中。
【难度系数】
0.5
19.小华家电水壶的内部电路如图所示，其中$R_1$、$R_2$为电热丝，S是电源开关，$S_0$是温控开关（水温达到$100°\mathrm{C}$时电水壶自动由加热状态切换为保温状态）。该电水壶的部分重要参数如表所示，已知电源电压为220 V，求：
(1)当开关S和$S_0$均闭合时，$R_1$的电功率。
(2)$R_2$的电阻。
(3)在加热状态下，该电水壶工作10 min产生的热量。
(1)当开关S和$S_0$均闭合时，$R_1$的电功率。
(2)$R_2$的电阻。
(3)在加热状态下，该电水壶工作10 min产生的热量。
答案
解:(1)由题可知,当开关S和$S_0$都闭合时,$R_1$和$R_2$并联,为加热状态,当开关S闭合,$S_0$断开时,只有$R_2$接入电路,为保温状态,则$P_2 = P_\mathrm{保温} =44\ \mathrm{W}$,根据并联电路中各支路互不影响可知,当开关S和$S_0$均闭合时,$R_1$的电功率:$P_1 =880\ \mathrm{W} -44\ \mathrm{W} =836\ \mathrm{W}$;(2)根据$P=\frac{U^2}{R}$知,电阻$R_2$的阻值:$R_2 = \frac{{U_\mathrm{额}}^2}{P_2} = \frac{(220\ \mathrm{V})^2}{44\ \mathrm{W}} =1100\ \Omega$;(3)在加热状态下,该电水壶工作10 min产生的热量:$Q = W = P_\mathrm{加} t =880\ \mathrm{W} × 600\ \mathrm{s} =528000\ \mathrm{J}$。答:(1)当开关S和$S_0$均闭合时,$R_1$的电功率是836 W;(2)$R_2$的电阻是1100 Ω;(3)在加热状态下,该电水壶工作10 min产生的热量是528000 J。
解析
【分析】首先明确电水壶的两种工作状态：当开关S和$S_0$均闭合时，$R_1$与$R_2$并联，为加热状态，总功率为加热功率；当开关S闭合、$S_0$断开时，只有$R_2$接入电路，为保温状态，总功率为保温功率。由于并联电路中各支路独立工作、互不影响，因此$R_1$的电功率等于加热功率减去保温功率；计算$R_2$的电阻需利用电功率公式的变形，结合保温状态下$R_2$的功率求解；加热状态下电水壶为纯电阻电路，产生的热量等于消耗的电能，利用$Q=W=Pt$计算即可。
【解析】
解：(1) 由题意可知，加热状态总功率$P_{\mathrm{加}}=880\ \mathrm{W}$，保温状态总功率$P_{\mathrm{保}}=44\ \mathrm{W}$。当开关S和$S_0$均闭合时，$R_1$与$R_2$并联，根据并联电路各支路独立工作的特点，$R_1$的电功率为：
$P_1 = P_{\mathrm{加}} - P_{\mathrm{保}} = 880\ \mathrm{W} - 44\ \mathrm{W} = 836\ \mathrm{W}$；
(2) 保温状态下只有$R_2$接入电路，故$R_2$的功率$P_2 = P_{\mathrm{保}}=44\ \mathrm{W}$。根据电功率公式$P=\frac{U^2}{R}$，变形得$R=\frac{U^2}{P}$，则$R_2$的电阻为：
$R_2 = \frac{U^2}{P_2} = \frac{(220\ \mathrm{V})^2}{44\ \mathrm{W}} = 1100\ \Omega$；
(3) 加热状态下，电水壶为纯电阻电路，产生的热量等于消耗的电能，即$Q=W=P_{\mathrm{加}}t$。工作时间$t=10\ \mathrm{min}=600\ \mathrm{s}$，则产生的热量为：
$Q = 880\ \mathrm{W} × 600\ \mathrm{s} = 528000\ \mathrm{J}$。
答：(1) $R_1$的电功率是836 W；(2) $R_2$的电阻是1100 Ω；(3) 加热状态下工作10 min产生的热量是528000 J。
【答案】(1) 836 W；(2) 1100 Ω；(3) 528000 J
【知识点】并联电路特点、电功率计算、电热计算
【点评】本题结合生活中的电水壶电路，考查电学基础公式的应用，关键是正确区分加热和保温状态对应的电路结构，理清功率关系，属于常规电学应用题，难度适中。
【难度系数】0.6
【解析】
解：(1) 由题意可知，加热状态总功率$P_{\mathrm{加}}=880\ \mathrm{W}$，保温状态总功率$P_{\mathrm{保}}=44\ \mathrm{W}$。当开关S和$S_0$均闭合时，$R_1$与$R_2$并联，根据并联电路各支路独立工作的特点，$R_1$的电功率为：
$P_1 = P_{\mathrm{加}} - P_{\mathrm{保}} = 880\ \mathrm{W} - 44\ \mathrm{W} = 836\ \mathrm{W}$；
(2) 保温状态下只有$R_2$接入电路，故$R_2$的功率$P_2 = P_{\mathrm{保}}=44\ \mathrm{W}$。根据电功率公式$P=\frac{U^2}{R}$，变形得$R=\frac{U^2}{P}$，则$R_2$的电阻为：
$R_2 = \frac{U^2}{P_2} = \frac{(220\ \mathrm{V})^2}{44\ \mathrm{W}} = 1100\ \Omega$；
(3) 加热状态下，电水壶为纯电阻电路，产生的热量等于消耗的电能，即$Q=W=P_{\mathrm{加}}t$。工作时间$t=10\ \mathrm{min}=600\ \mathrm{s}$，则产生的热量为：
$Q = 880\ \mathrm{W} × 600\ \mathrm{s} = 528000\ \mathrm{J}$。
答：(1) $R_1$的电功率是836 W；(2) $R_2$的电阻是1100 Ω；(3) 加热状态下工作10 min产生的热量是528000 J。
【答案】(1) 836 W；(2) 1100 Ω；(3) 528000 J
【知识点】并联电路特点、电功率计算、电热计算
【点评】本题结合生活中的电水壶电路，考查电学基础公式的应用，关键是正确区分加热和保温状态对应的电路结构，理清功率关系，属于常规电学应用题，难度适中。
【难度系数】0.6
