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无所不能的智能化无人机

无人机具有成本低、智能化、生存能力强、机动性能好、使用方便等优点，在航拍、农业、植保、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检等领域都有广泛的应用. 无人机携带的高分辨率高速摄像机和轻型光学相机即能可见光成像、又能红外光成像，携带的激光扫描仪具有高效率、高精度、三维扫描等特点，被称为“百变小能手”， 下表是某小型无人机的部分参数（帧•秒-1指每秒拍摄的画面数）。

（1）无人机上载有高清摄像机，以无人机为参照物，摄像机是________的（选填“静止、运动”）；下面哪幅图能反应摄像机的工作原理________。

A.

B.

C.

D.

（2）装在无人机上的红外线热像仪的原理是（_____________）

A.地面物体的温度较高，能辐射较强的红外线

B.红外线穿透能力强，夜间有雾也能穿过去

C.红外线人眼看不见，不易被他人发现　　

D.无人机发出红外线照在地面物体上

（3）人们是利用遥控器操控无人机的，遥控器的有效操控距离至少要为________km, 该无人机以最大速度飞行 200 m 需要_______s。

（4）小轿车在高速公路上限速 120km/h，如图所示，交警部门利用无人机进行高速公路通行情况实时监测. 某时段测得一辆轿车通行 60m 的过程中，高速摄像机拍摄帧数为 22000 帧，该轿车的行驶速度是________m/s，据此判断汽车_____(选填“超速、不超速”)

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无人机

无人机以高分辩率高速摄像机、轻型光学相机、超声波传感器、激光扫描仪、红外夜视仪等设备获取信息，广泛应用在航拍，交通等领域。如图为某型号无人机，整机质量2千克，摄像机拍摄速度11000帧/秒（即每秒拍摄画面的帧数为11000帧），该无人机部分零件采用碳纤维材料制成。

（1）红外夜视仪夜晚能够识别人体、岩石，是因为被识别物体的______不同，发出的红外线强度不同。

（2）超声波传感器可探测无人机在飞行时遇到的障碍物，这是利用了超声波________的特点。

（3）若悬停在空中的无人机向固定在地面上的障碍物垂直发射超声波，经过0.1s收到回波，则其发射超声波时与障碍物间的距离约为_____m。（已知超声波在空气中的传播速度为340m/s）

（4）摄像机拍照镜头可看作凸透镜，当摄像机向被拍摄的物体靠近时，物体所成实像的像距将变_____（选填“大”或“小”）。从摄像机中看到的像变模糊，为了仍能拍摄出清晰的像，可在摄像机镜头前加一个____（选填“凸”或“凹”）透镜，使近距被拍摄的物体清晰成像。

（5）在轿车限速120km/h的某高速公路上，交警利用该无人机进行道路通行情况实时监测。无人机在某轿车通行1.05m的过程中拍摄330帧，则该监测的轿车速度是_____m/s，该轿车______（选填“超速”或“不超速”）。

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无人机

无人机以高分辩率高速摄像机、轻型光学相机、超声波传感器、激光扫描仪、红外夜视仪等设备获取信息，广泛应用在航拍，交通等领域。如图为某型号无人机，整机质量2千克，摄像机拍摄速度11000帧/秒（即每秒拍摄画面的帧数为11000帧），该无人机部分零件采用碳纤维材料制成。

（1）红外夜视仪夜晚能够识别人体、岩石，是因为被识别物体的______不同，发出的红外线强度不同。

（2）超声波传感器可探测无人机在飞行时遇到的障碍物，这是利用了超声波________的特点。

（3）若悬停在空中的无人机向固定在地面上的障碍物垂直发射超声波，经过0.1s收到回波，则其发射超声波时与障碍物间的距离约为_____m。（已知超声波在空气中的传播速度为340m/s）

（4）摄像机拍照镜头可看作凸透镜，当摄像机向被拍摄的物体靠近时，物体所成实像的像距将变_____（选填“大”或“小”）。从摄像机中看到的像变模糊，为了仍能拍摄出清晰的像，可在摄像机镜头前加一个____（选填“凸”或“凹”）透镜，使近距被拍摄的物体清晰成像。

（5）在轿车限速120km/h的某高速公路上，交警利用该无人机进行道路通行情况实时监测。无人机在某轿车通行1.05m的过程中拍摄330帧，则该监测的轿车速度是_____m/s，该轿车______（选填“超速”或“不超速”）。

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无人机

无人机以高分辨率高速摄像机，轻型光学相机超声波传感.器激光扫描仪.红外夜视仪等设备获取信息，广泛应用在航拍、交通等领域如图为某型号无人机，整机质量2kg，摄像机拍摄速度1000帧/秒（即每秒拍摄画面的数为1000帧）为了减轻质量，该无人机部分零件采用碳纤维材料制成．

(1)超声波传感器可探测无人机在飞行时遇到的障碍物，这是利用了超声波________的特点．若悬停在空中的无人机向固定在地面上的障碍物垂直发射超声波，经过0.1s收到回波，则其发射超声波时与障碍物间的距离约为_____m(已知超声波在空气中的传播速度为340m/s)．

(2)摄像机拍照镜头可看作凸透镜，当摄像机向被拍摄的物体靠近时，物体所成实像的像距将变______(选填 “大”或“小”)，从摄像机中看到的像变模糊，为了仍能拍摄出清晰的像，可在摄像机镜头前加一个_________(选填 “凸”或“凹”)透镜，使近距被拍摄的物体清晰成像．

(3)在轿车限速120km/h 的某高速公路上，交警利用该无人机进行道路通行情况实时监测，无人机在某轿车通行11. 55m的过程中拍摄330帧，则该监测的轿车速度是_________m/s，该轿车_________(选填“超速”或“不超速”)．

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无人机

无人机以高分辨率高速摄像机，轻型光学相机超声波传感。器激光扫描仪。红外夜视仪等设备获取信息，广泛应用在航拍、交通等领域如图为某型号无人机，整机质量2kg，摄像机拍摄速度1000帧/秒（即每秒拍摄画面的数为1000帧）为了减轻质量，该无人机部分零件采用碳纤维材料制成。

(1)超声波传感器可探测无人机在飞行时遇到的障碍物，这是利用了超声波_____的特点。若悬停在空中的无人机向固定在地面上的障碍物垂直发射超声波，经过0.1s收到回波，则其发射超声波时与障碍物间的距离约为_____m（已知超声波在空气中的传播速度为340m/s）。

(2)摄像机拍照镜头可看作凸透镜，当摄像机向被拍摄的物体靠近时，物体所成实像的像距将变_____（选填“大”或“小”），从摄像机中看到的像变模糊，为了仍能拍摄出清晰的像，可在摄像机镜头前加一个_____（选填“凸”或“凹”）透镜，使近距被拍摄的物体清晰成像。

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无人机

无人机以高分辨率高速摄像机、轻型光学相机、超声波传感器、激光扫描仪、红外夜视仪等设备获取信息，广泛应用在航拍，交通等领域如图为某型号无人机，整机质量2kg，摄像机拍摄速度11000帧/秒（即每秒拍摄画面的帧数为11000帧）为了减轻质量，该无人机部分零件采用碳纤维材料制成。已知碳纤维材料的密度为1.8×103kg/m3，钢的密度为7.9×103kg/m3．

（1）红外夜视仪夜晚能够识别人体、岩石，是因为被识别物体的______不同，发出的红外线强度不同．

（2）超声波传感器可探测无人机在飞行时遇到的障碍物，这是利用了超声波______的特点，若悬停在空中的无人机向固定在地面上的障碍物垂直发射超声波，经过0.1s收到回波，则其发射超声波时与障碍物间的距离约为______m．（已知超声波在空气中的传播速度为340m/s）

（3）摄像机拍照镜头可看作凸透镜，当摄像机向被拍摄的物体靠近时，物体所成实像的像距将变______（选填“大”或“小”）。从摄像机中看到的像变模糊，为了仍能拍摄出清晰的像，可在摄像机镜头前加一____（选填“凸”或“凹”）透镜，使近距被拍摄的物体清晰成像．

（4）若无人机上一个质量为47.4g的钢制零件损坏，用等体积的碳纤维零件替代，则可使该无人机减轻的质量为多少 ________?（请写出计算过程）

（5）在轿车限速120km/h的某高速公路上，交警利用该无人机进行道路通行情况实时监测。无人机在某轿车通行1.05m的过程中拍摄330帧，则该监测的轿车速度是______m/s，该轿车______（选填“超速”或“不超速”）．

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超声波指纹识别

自从手机上使用指纹识别以来，指纹识别技术已经成为智能手机上的标配，最近科学家又开发了一种新的指纹识别技术——超声波指纹识别。

超声波指纹识别原理是利用超声波具有穿透材料的能力，且随材料的不同产生大小不同的回波（超声波到达不同材质表面时，被吸收、穿透与反射的程度不同）。因此，利用皮肤与空气对于声波阻抗的差异，就可以区分指纹波峰和波谷所在的位置。其工作过程就和用声纳探测海底深度类似，是靠特定频率的信号反射来探知指纹的纹路和表面皮肤的深浅并据此绘制出指纹的“高低起伏”特征进行识别。超声波指纹识别技术所使用的超声波频率10Hz- 103Hz，能量被控制在对人体无损的程度。

以前的指纹识别技术是2D图像，而超声波扫描可以对指纹进行更深入的分析采样，甚至能渗透到皮肤表面之下识别出指纹独特的3D特征。因此仅凭一张指纹的平面图是无法蒙混过关的，安全系数大大增加。

(1)频率高于________Hz的声音叫作超声波，已知超声波海水中传播速度约为1500m/s，向海底垂直发射超声波，若4s后收到回声信号，则海底深度为________m。

(2)超声波指纹识别是通过声波获取指纹的信息，以下各项应用中与此类似的是________。

A.超声波体外碎石

B.医生用B超诊断病情

C.超声波加湿器对空气加湿

D.超声波清洗眼镜片

(3)放大手指局部，表面是凹凸不平的。下面是超声指纹识别系统，在发出超声波遇到手指上A、B、C、D、 E五个位置，测得回收信号的时间分别为0.30ms、0.36ms、 0.30ms、0.36ms、0.26ms。 根据时间，求出手指与手机平面的距离，就可以绘出指纹的大致形状，则该处指纹的大致形状如图2中的______ （1ms=0.001s）

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四旋翼飞行器

四旋翼飞行器结构简单，控制方便，已经广泛应用在航拍、搜寻等领域。飞行器主要由支架、旋翼、飞行控制器等组成，如图甲所示，其支架选用很轻的全碳纤维材料，可以提高飞行器的载重。

飞行器的四旋翼由四个电机带动，对称分布在支架的前后左右，且在同一高度，结构如乙图所示。工作时，旋翼高速旋转向下推动空气，同时空气对旋翼施加向上的升力。为了防止旋翼的旋转使机身反向转动，所以在同一支架两端的电机旋转方向保证相同，相邻电机旋转方向相反，且四个电机转速相同。

我们可以通过无线电遥控器调整四个电机的转速，控制飞行器的姿态和位置，以实现飞行器的上下运动、前后运动、滚转运动，偏航运动等。

（1）四旋翼飞行器选用全碳纤维材料做支架是因为此材料的密度较___________；

（2）旋翼高速旋转向下推动空气产生向上的升力是因为力的作用是__________的；

（3）为了使飞行器加速上升，采取的方法是__________（增加/减小）旋翼转速；

（4）四旋翼飞行器正常飞行时，下列图中电机的旋转方向正确的是__________。

A. 　　 B. 　

C. 　　 D.

（5）如图乙是旋停在空中的四旋翼飞行器，通过控制器将电机1转速减半，为了使机身不发生转动，下列办法可行的是__________。

A．将电机2、3、4转速同时增倍

B．将电机2、3、4转速同时减半

C．保持电机2、4转速不变，使电机3的转速减半

D．保持电机3、4转速不变，使电机2的转速增倍

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材料的力学性能与新材料

材料的力学性能，是指材料受力时的变形行为及其抵抗破坏的能力，通常包括弹性与塑性、脆性与韧性等。无论是何种材料，一般受力时都要发生形变。有的会发生弹性形变，有的会发生塑性形变。不同材料发生弹性形变、塑性形变的难易程度不同。有些材料当受力达到一定值时，会发生突然断裂，且无明显的塑性形变，这种性质叫做脆性。例如：轻轻一掰，饼干就会变成碎片。

随着科技的发展，人们发明了很多具有特殊性能的新材料。

复合材料是指由两种或两种以上不同物质组合而成的材料，它可以发挥各种材料的优点，克服单一材料的缺陷，扩大材料的应用范围。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金，非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。由于复合材料具有重量轻、强度高、加工成型方便、硬性优良等优点，已广泛应用于航空航天、汽车、电子电气、建筑等领域。

组成纳米材料的物质尺度在1纳米~100纳米之间，它的物理性质与大尺度时相比，会发生显著变化。纳米金属要比传统金属硬3~5倍，纳米陶瓷的强度、韧性和塑性比普通陶瓷要强很多，使陶瓷具有像金属那样的柔韧性和可加工性。

伴随复合材料、纳米材料等新型材料的发明与应用，人类将不断演进科技文明。

请根据上述材料，回答下列问题：

(1)纳米陶瓷的塑性比普通陶瓷要___________（选填：“强”或“弱”）。

(2)复合材料具有重量轻、强度高…等优点，其中“重量轻”的实质是________（选填：“重力”或“密度”）小。请你举出一种复合材料：_____________。

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智能洁具

智能洁具（智能马桶、全自动洗碗机、智能浴缸等），具有温水洗净、暖风烘干、杀菌等功能，已进入百姓家庭．

某智能洁具为确保安全，插头带漏电保护装置，工作原理如图甲，连接洁具的火线与零线穿过环形铁芯，正常工作时，两线中的电流相等；若火线与零线中的电流不等，绕在铁芯上的线圈会产生电流，经放大后通过电磁铁吸起铁质开关S切断电源．

这种洁具装有红外线感应装置，当人靠近时，感应装置自动升起洁具盖子；启动洗净功能，加热器将水快速加热至温控装置预设的温度，水泵喷水实施清洗，喷水杆采用纳米银（直径为纳米级的银单质）材料，杀菌效果好；清洗结束，暖风烘干机自动开启烘干功能．表一为该洁具的部分参数，表二为水泵的性能测试参数（表中流量指单位时间内水泵抽送水的体积；扬程指水泵能将水提升的高度）．

表一

表二

（1）该智能洁具应选用________线插头．当图甲电磁铁线圈中电流从a流向b时，电磁铁下端是________极．　

（2）下列说法正确的是______ ．　　　　　　　　

A. 红外线感应装置利用超声波进行工作

B. 暖风烘干是靠增大面积来加快水的汽化

C. 纳米银是银分子，喷水杆材料具有良好的导电性

D. 漏电保护装置内的火线与零线短路时，开关S不会被吸起

（3）洁具正常工作，按最大喷水量用设定为38℃的温水清洗，加热器的效率为________ %；清洗结束，暖风烘干机工作40s，消耗的电能会使标有“3000imp/（kW•h）”的电能表指示灯闪烁________次．[水的比热容c=4.2×103J/（kg•℃），室温为18℃]　　

（4）分析表二数据可得，当该水泵的流量为0.8×10﹣4m3/s时，其扬程为________ m；当水泵的流量为1.0×10﹣4m3/s时，输出的水达到对应的扬程，此过程中水泵克服水重力做功的功率P=________W．（g取10N/kg）　　

（5）图乙为洁具的温控装置原理图．R1是滑动变阻器，R2是热敏电阻，其阻值温度升高而减小．当R1两端电压U1增大到一定值时，控制电路将切断加热电路实现对水温的控制．　

①适当________（填“增大”或“减小”）电源电压，可使控制水温的预设值升高；

②电源电压设定为10V，当R1接入电路的阻值为6Ω时，R2的电功率为4W，此时加热电路恰好被切断．若预设的水温相对较高，则控制电压U1是________ V．

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