Question

【題目】圖甲為某品牌四旋翼無人機，每個旋翼均由一個標有“12V 8W”的電動機帶動，電動機線圈的電阻r為1Ω。該無人機攜帶一微型紅外線攝像機，可自主進行火情監測。圖乙是攝像機“模擬自啟系統”的簡化電路結構示意圖，當自啟電路中a、b間的電壓等于或大于9V時，控制電路才能啟動攝像機進入工作狀態；已知自啟電路的電源電壓U為12V，R是電阻箱，Rp是紅外探測器（可視為可變電阻），圖丙為Rp的阻值隨紅外線強度變化的關系圖象（E為紅外線強度，cd表示其單位）。

（1）求無人機正常工作20s，每臺電動機線圈產生的熱量；

（2）若紅外線強度為2cd時，攝像機啟動工作，求電阻箱R的最小阻值；

（3）當紅外線強度為6cd時，調節電阻箱R的阻值，若使R消耗的功率PR最大，則控制電路能否正常啟動?

Answer 1

【答案】(1)80J；(2)27；(3) 控制電路不能正常啟動

【解析】

(1)電動機線圈的電阻為1Ω，正常工作20s，一個旋翼的電動機線圈產生的熱量

(2)若紅外線強度為2cd時，紅外探測器的阻值為9Ω，由題知，啟動攝像機工作時，a、b兩端的最小電壓（即電阻箱的最小電壓），則兩端的電壓

電路中的電流

由得，電阻箱的最小阻值

(3)由圖象可知光照強度當光照強度為6cd時，的最小阻值為3Ω，此時電路中的電流最大，由歐姆定律

根據，變阻箱消耗的功率

則當，即時，變阻箱消耗的功率最大，此時

則

所以控制電路不能正常啟動。

答：(1)無人機正常工作20s，每臺電動機線圈產生的熱量80J；

(2)若紅外線強度為2cd時，攝像機啟動工作，電阻箱R的最小阻值是27Ω；

(3)控制電路不能正常啟動。