热点02+eVTOL电动垂直起降飞行器-江苏省2025年中考物理重难点热点专练（含答案解析）

这是一份热点02+eVTOL电动垂直起降飞行器-江苏省2025年中考物理重难点热点专练（含答案解析），共14页。
eVTOL 电动垂直起降飞行器是一种创新型的飞行器。它通过电力驱动，能够实现垂直起飞、降落以及悬停等特殊飞行模式。这种飞行器采用了先进的电动推进系统，相比传统飞行器，具有诸多独特优势。​
eVTOL 电动垂直起降飞行器的设计理念突破了传统航空模式的限制，其紧凑的机身和灵活的飞行方式，使其无需依赖传统的机场跑道设施。它可以在城市中的小型停机坪、楼顶平台甚至一些开阔的广场等场地进行起降操作。该飞行器在动力方面，依靠高效的电池组和多个高性能电机协同工作，产生强大的升力，实现平稳飞行。并且，由于采用电力作为能源，在运行过程中几乎实现零排放，极大地降低了对环境的污染，是未来绿色出行的重要发展方向之一。​
eVTOL 电动垂直起降飞行器不仅是航空技术领域的重大创新成果，更是解决城市交通拥堵、提升出行效率、拓展空中交通应用场景、推动绿色能源在航空领域广泛应用以及促进低空经济发展的关键突破点。它正逐步改变人们的出行方式，为未来的城市空中交通带来全新的可能性。
机械运动
1．我国研制的“亿航”自动驾驶载人飞行器具有垂直起降、定速巡航、空中悬停等功能。在一次试飞中，试飞员感觉地面“迎”他而来，这时飞机的运动状态是（ ）
A．垂直起飞B．垂直降落C．定速巡航D．空中悬停
2．近日，陕西首架无人驾驶eVTOL（电动垂直起降飞行器）在西安航天基地通用机场成功试飞。如图是飞行器试飞的情景，飞行器垂直升起的过程中，相对于地面是 运动 （选填“运动”或“静止”）的；该飞行器通过接收来自导航卫星的 电磁 波信号进行导航；该飞行器最大巡航速度为130km/h，从航天基地到西安咸阳国际机场距离约52km，则从航天基地出发最快 24 min可到达西安咸阳国际机场。
3．如图，被称为“空中的士”的电动垂直起降航空器在进行演示飞行。航空器垂直升起的过程中，相对于地面是_________（选填“运动”或“静止”）的。该航空器通过接收来自导航卫星的_________波信号进行导航。已知该航空器最大巡航速度可达200km/h，若某段飞行过程中，航空器保持最大巡航速度沿水平方向直线飞行30min，则这段过程中航空器飞行的路程为 m。
力与运动
4． 2024年2月27日，被誉为“空中出租车”的电动垂直起降航空器（eVTOL）“盛世龙”在深圳试飞成功，既可以垂直起降，也可以在空中自由悬停和飞行。下列有关“空中出租车”的说法中正确的是（ ）
A．加速升空时运动状态不变
B．匀速直线飞行时受力平衡
C．在空中悬停时不具有惯性
D．下降时只受到重力的作用
5． 2024年11月18日，有消息称中央空管委将在苏州等六个城市开展eVTOL（电动起降飞行器）试点，初步形成“半小时空中通勤圈”。图甲所示的飞行器，在某次任务中从A地飞到相距80km的B地，其路程s与时间t、速度v与时间t的关系如图乙所示（MN间图像未画出），则下列说法正确的是（ ）
①s﹣t图像中MN段应为直线
②第4min﹣26min，飞行器做加速直线运动
③Q点对应的值为75
④飞行器0～4min的平均速度比26～30min的平均速度大
A．①③B．②④C．①③④D．①②③
6．无人驾驶载人电动垂直起降飞行器，于1月16日在上海市中心成功完成首飞。该款航空器可应用于城市物流运输、应急救援、旅游观光等。航空器通过旋转旋翼对空气施加向下的力，从而获得升力，这说明了物体间力的作用是_________的。航空器靠_________（选填“超声波”或“电磁波”）与控制中心联系。
凸透镜成像规律
7．无人驾驶电动垂直起降航空器首飞成功，彰显了我国科技在城市空中交通领域的领先地位。航空器可用于高空摄影、旅游观光等，航空器的摄像头相当于 透镜，远处的物体通过摄像头成倒立缩小的 （选填“实”或“虚”）像。
8． 2024年2月我国生产的无人驾驶电动垂直起降航空器首飞成功，航空器可用于高空摄影、旅游观光等。远处的物体通过航空器的摄像头成_________、_________的实像。在摄像头远离物体的过程中，像的大小将变_________（大/小）。
机械功和机械能
9．据媒体报道，中央空管委即将在合肥等六个城市开展eVTOL（电动垂直起降飞行器）试点。飞行汽车，作为一种新型交通工具，具有低碳环保、噪声低、运行成本低、安全性高等显著优势。未来当人们乘坐飞行汽车在空中水平匀速直线飞行时，下列说法中正确的是（ ）
A．飞行汽车动能增大，重力势能不变
B．飞行汽车动能不变，重力势能增大
C．飞行汽车动能不变，重力势能不变
D．由于空气阻力，飞行汽车机械能减小
10．电动垂直起降航空器“盛世龙”惊艳亮相，标志着中国在先进空中交通领域的快速发展。
（1）该航空器机身采用_________较小的碳纤维材料打造，碳纤维材料的分子间_________（填“引”或“斥”）力较大，因此不易被拉伸，这样机身就兼顾了轻量化和安全性。机身质量比使用合金材料制成的质量小一半，则碳纤维材料的密度与合金材料密度之比是_________。
（2）该航空器可以像直升机一样垂直起降，_________（选填“需要”或“不需要”）水平运动维持升力。航空器空载质量为1．2t，在空中悬停时受到的升力是_________N，上升到300m高空克服重力做功_________ J。
11．2024年1月，“成都造”飞行汽车AE200在民航西南局的见证下首飞成功，如图。此飞行汽车是全国首个获民航局适航审定批复的有人驾驶电动垂直起降飞行器，其最大航程可达300km。若该飞行汽车实现通航，从成都市中心出发飞往天府国际机场，航程为68km，仅耗时15min，g取10N/kg，求：
（1）该飞行汽车从成都市中心到天府国际机场的平均速度是多少km/h？
（2）若飞行汽车载着质量为70kg的乘客竖直匀速上升500m，汽车对该乘客做功为多少J？
综合应用题
12．【科技改善生活】广东生产的无人驾驶电动垂直起降航空器首飞成功，彰显了我国科技在城市空中交通领域的领先地位。航空器可用于高空摄影、旅游观光等，如图所示，请完成问题。
（1）航空器通过旋转旋翼对空气施加向下的力，从而获得升力，这说明了力的作用是_________的。航空器升空过程中，重力势能_________（选填“增大”“减小”或“不变”）。航空器靠 （选填“超声波”或“电磁波”）与控制中心联系。
（2）航空器的摄像头相当于_________透镜，远处的物体通过摄像头成倒立缩小的_________选填“实”或“虚”）像。在摄像头远离物体的过程中，像的大小将变 。
科普阅读题
13．阅读短文，回答问题：
低空经济
低空经济是一种新型的经济形态。截止目前，深圳已累计开通无人机航线超过205条，建设无人机起降点126个，新增全国首座eVTOL（电动垂直起降飞行器）城市空中交通运营示范中心。与此同时，深圳也在积极探索低空经济在物流配送、城市管理、载人交通、应急救援等领域的应用。
（1）在城市巡航管理中，无人机的摄像头利用凸透镜成像原理，实时拍摄远处物体，在感光晶片上成一个倒立、_________（选填“放大”“缩小”或“等大”）的 像。
（2）无人机下降时，摄像头拍摄到地面上物体所成的像将_________（选填“变大”“变小”或“不变”）；此时须_________（选填“增大”或“减小”）镜头与感光晶片间的距离，才能得到清晰的画面。
（3）用无人机替代人工投送快递，可以大幅提升投递效率和服务质量。图甲是某型号的无人机做直线运动时路程随时间变化的图象，请在图乙中画出对应的v﹣t图象。
（4）eVTOL通过电池提供飞行所需的能量，是一种理想的绿色交通工具。某载人eVTOL搭载的锂电池质量为80kg，该款电池的能量密度为170W•h/kg（即1kg的电池可以储存170Wh的能量），则该电池可储存的能量为_________Wh。
（5）已知飞行消耗电能＝40000W×飞行时间，此eVTOL目前使用的锂电池在剩余10%电量时，性能会急剧衰减。为了确保飞行安全，电池储存的能量至少是飞行消耗电能的1．2倍，若想让此eVTOL的安全飞行时间达到25min，则该款电池的质量至少为_________kg（计算结果保留到整数）。
1．2023年11月，我国自主研发的2吨级eVTOL（电动垂直起降飞行器）M1首架机在上海试飞成功。该飞行器在电动系统、飞控系统、复合材料三个核心环节全部实现国产化。该飞行器驱动系统的工作原理及能量转化分别是（ ）
A．电磁感应现象，机械能转化为电能
B．电磁感应现象，电能转化为机械能
C．通电线圈在磁场中受力转动，机械能转化为电能
D．通电线圈在磁场中受力转动，电能转化为机械能
2．小鹏旅航者X2飞行汽车在消博会亮相，并透露将在两三年内量产。旅航者X2已经是国内首款提出申请并成功获批的有人驾驶eVTOL（电动垂直起降）产品，旅航者X2全机身采用碳纤维材料打造，碳纤维材料是一种比普通钢硬度高10倍的超硬材料，它与其他等体积的材料相比质量小，兼顾安全性和轻量化。旅航者X2最大起飞重量为560kg，裸机重量仅为360kg，官方表示，其有10个容量为“72V20Ah”的电池作为动力源，充电半小时，续航时间为35分钟，最大飞行速度可达130km/h。同时，拥有自主飞行路径规划能力，通过多个传感器可实现对地监控、无死角环境感知、自助返航降落、百公里双向实时通信。
（1）碳纤维材料打造机身，是因为碳纤维具有_________大和_________小的物理特性，所以兼顾了安全性和轻量化；
（2）飞行汽车的驱动单元为4个旋翼，飞行中，可以通过调节电动机线圈中_________的来改变旋翼转速；
（3）裸机静止在水平地面上，单侧底杠与地面的接触面积为100cm2，此时地面受到裸机的压强为_________；
（4）单个电池充满电可以储能_________J，充电半小时可以将10个电池充满电，充电功率为 _________kW，飞行中利用_________（选填“声波”或“电磁波”）双向实时通信。
3．电动垂直起降航空器，又称“空中出租车”，是一种能够垂直起降并依靠电力驱动的飞行器。某品牌“空中出租车”如图所示，最大起飞质量2t，5座设计，最大巡航速度200km/h，核心模组100%国产化。
（1）它的动力装置主要是电动机，下列能够反映它工作原理的是 。（填序号）
（2）某同学乘坐汽车从银川到中卫旅游，用时约2．5h。若乘坐此“空中出租车”以最大巡航速度从银川到中卫，两地航线距离约150km，相比乘坐汽车缩短多长时间？
（3）若该“空中出租车”以最大起飞质量从100m的高度竖直降落到地面，重力做功是多少？（g取10N/kg）
（4）它静止时与水平地面的总接触面积为0．04m2，以最大起飞质量静止在水平地面，对地面的最大压强是多少？
4．低空经济是一种新型的经济形态。截止目前，深圳已累计开通无人机航线超过205条，建设无人机起降点126个（电动垂直起降飞行器）城市空中交通运营示范中心。与此同时，深圳也在积极探索低空经济在物流配送、城市管理、载人交通、应急救援等领域的应用。
（1）在城市巡航管理中，无人机的摄像头利用凸透镜成像原理，实时拍摄远处物体_________（选填“放大”“缩小”或“等大”）的_________像。
（2）无人机下降时，摄像头拍摄到地面上物体所成的像将_________（选填“变大”“变小”或“不变”）；此时须_________（选填“增大”或“减小”）镜头与感光晶片间的距离，才能得到清晰的画面。
（3）用无人机替代人工投送快递，可以大幅提升投递效率和服务质量。图甲是某型号的无人机做直线运动时路程随时间变化的图象，请在图乙中画出对应的v﹣t图象。
（4）eVTOL通过电池提供飞行所需的能量，是一种理想的绿色交通工具。某载人eVTOL搭载的锂电池质量为80kg，该款电池的能量密度为170W•h/kg（即1kg的电池可以储存170Wh的能量），则该电池可储存的能量为 Wh。
（5）已知飞行消耗电能＝40000W×飞行时间，此eVTOL目前使用的锂电池在剩余10%电量时，性能会急剧衰减。为了确保飞行安全，若想让此eVTOL的安全飞行时间达到25min，则该款电池的质量至少为
__________ kg（计算结果保留到整数）。
参考答案
1．B
【解析】解：试飞员感觉地面“迎”他而来，说明地面相对飞机垂直运动，并且距离在不断减小，如果以地面为参照物，飞机应该是垂直降落，故B正确。
故选：B。
2．运动；电磁；24。
【解析】解：飞行器垂直升起的过程中，相对于地面有位置的变化，是运动；
该飞行器通过接收来自导航卫星的电磁波信号进行导航；
该飞行器最大巡航速度为130km/h，从航天基地到西安咸阳国际机场距离约52km，则从航天基地出发最快t=st=52km130km/h=0．4h＝24min可到达西安咸阳国际机场。
故答案为：运动；电磁；24。
3．运动；电磁；1×105。
【解析】解：航空器垂直升起的过程中，相对于地面的位置改变，是运动的。
电磁波可以传递信息，该航空器通过接收来自导航卫星的电磁波信号进行导航。
这段过程中航空器飞行的路程为s=vt=200km/h×3060h=100km=1×105m。
故答案为：运动；电磁；1×105。
4．B
【解析】解：A．“空中出租车”加速升空时，速度发生变化，运动状态发生改变，故A错误；
B．匀速直线飞行时，处于平衡状态，受平衡力的作用，故B正确；
C．物体保持运动状态不变的性质叫惯性；在空中悬停时具有惯性，故C错误；
D．下降时受到重力和空气阻力、升力的作用，故D错误。
故选：B。
5．C
【解析】解：①②．由图乙知，从第4min﹣26min时间内，飞行器做匀速直线运动，在s﹣t图中应为一条倾斜直线，则s﹣t图像中MN段应为直线。故①正确，②错误；
③．根据v﹣t 图第4min﹣26min飞行器飞行的距离为
s=vt=180km/h×2260h=66km，飞行器前4min飞行了9km，故Q点对应的值即路程为sQ＝s+s′＝66km+9km＝75km，故③正确；
④．飞行器0﹣4min和26﹣30min的飞行过程中，飞行的时间相同，但0﹣4min飞行距离为9km，而26﹣30min的飞行距离为s''＝s0﹣sQ＝80km﹣75km＝5km，在相同时间比路程，0﹣4min平均速度大于26﹣30min平均速度。故④正确。综上所述①③④正确，②错误。
故选：C。
6．相互；电磁波。
【解析】解：航空器通过旋转旋翼对空气施加向下的力，空气对航空器施加一个向上的力，从而使航空器获得升力，这说明了物体间力的作用是相互的。航空器靠电磁波与控制中心联系。
故答案为：相互；电磁波。
7．凸；实。
【解析】解：航空器的摄像头相当于凸透镜，其成像原理与照相机相同，即物体在二倍焦距以外成倒立、缩小的实像。
故答案为：凸；实。
8．倒立；缩小；小
【解析】解：远处的物体通过航空器的摄像头成的像的像距小于物距，成倒立、缩小的实像。
在摄像头远离物体的过程中，物距变大，像距变小，像的大小将变小。
故答案为：倒立；缩小；小。
7．C
【解析】解：飞行汽车匀速直线飞行，质量不变，速度不变，故动能不变；高度不变，故重力势能不变；机械能等于动能和势能之和，故机械能也不变，故C正确，ABD错误。
故选：C。
10．（1）密度；引；1：2；（2）1．2×104；3．6×106。
【解析】解：（1）该航空器机身采用密度较小的碳纤维材料打造，碳纤维材料的分子间引力较大，因此不易被拉伸，这样机身就兼顾了轻量化和安全性。机身质量比使用合金材料制成的质量小一半，则碳纤维材料的密度与合金材料密度之比是1：2。
（2）该航空器可以像直升机一样垂直起降，不需要水平运动维持升力。
该航空器在空中悬停时受到平衡力的作用，升力与重力是一对平衡力，大小相等，F升＝G＝mg＝1．2×103kg×10N/kg＝1．2×104N，
上升到300m高空克服重力做功W＝Gh＝1．2×104N×300m＝3．6×106J。
故答案为：（1）密度；引；1：2；（2）1．2×104；3．6×106。
11．1）该飞行汽车的平均速度是272km/h；
（2）汽车对该乘客做功为3．5×105J。
【解析】解：（1）汽车飞行时间 t＝15min＝0．25h，航程为s＝68km，
平均速度 v=st=68km0．25h=272km/h
（2）乘客的重力 G＝mg＝70kg×10N/kg＝700N
汽车对乘客做功 W＝Fs＝Gh＝700N×500m＝3．5×105J。
答：（1）该飞行汽车的平均速度是272km/h；
汽车对该乘客做功为3．5×105J。
12．（1）相互；增大；电磁波；（2）凸；实；小。
【解析】解：（1）航空器通过旋转旋翼对空气施加向下的力，从而获得升力，这说明了力的作用是相互的。航空器升空过程中，质量不变，高度增加，重力势能增大。航空器靠电磁波与控制中心联系。
（2）航空器的摄像头相当于凸透镜，远处的物体通过摄像头成倒立缩小的实像。在摄像头远离物体的过程中，像的大小将变小。
故答案为：（1）相互；增大；电磁波；（2）凸；实；小。
13．（1）缩小；实；（2）变大；增大；（3）见解析；（4）13600；（5）118。
【解析】解：（1）在城市巡航管理中，无人机的摄像头利用凸透镜成像原理，实时拍摄远处物体，在感光晶片上成一个倒立、缩小的实像。
（2）无人机下降时，根据凸透镜成实像时，物近像远像变大，摄像头拍摄到地面上物体所成的像将变大；此时须增大镜头与感光晶片间的距离，才能得到清晰的画面。
（3）根据路程﹣时间图像0～20s以v′=s't'=40m20s=2m/s的速度做匀速直线运动，20s～30s处于静止，30s～40s以v=st=80m-40m40s-30s=4m/s，图乙中画出对应的v﹣t图象如下：
；
（4）则该电池可储存的能量为W＝80kg×170W•h/kg＝13600Wh。
（5）飞行消耗电能＝40000W×25min＝40000W×2560h，电池储存的能量W′＝m×170W•h/kg＝1．2×40000W×2560h，则该款电池的质量m≈118kg。
故答案为：（1）缩小；实；（2）变大；增大；（3）；（4）13600；（5）118。
1．D
【解析】解：驱动系统是利用电流做功，使得飞机获得动力起飞，是电能转化为机械能的过程，其原理为通电线圈在磁场中受力转动，D选项的描述与上述分析相同。
故选：D。
2．（1）硬度；密度；（2）电流的大小；（3）1．8×105Pa；（4）5．184×106；28．8；电磁波。
【解析】解：（1）阅读材料知，“碳纤维材料是一种比普通钢硬度高10倍的超硬材料，仅次于金刚石的硬度，它与其他等体积的材料相比质量小”，碳纤维材料打造机身，是因为碳纤维具有硬度大和密度小的物理特性，所以兼顾了安全性和轻量化；
（2）飞行中，可以通过调节电动机线圈中电流的大小来改变旋翼转速；
（3）裸机静止在水平地面上时，对地面的压力：F＝G＝mg＝360kg×10N/kg＝3600N，
受力面积：S＝2×100cm2＝200cm2＝0．02m2，
对地面的压强：p=FS=3600N0．02m2=1．8×105Pa；
（2）单个电池充满电储存的电能为：
W储＝U电池It＝72V×20A×3600s＝5．184×106J；
（5）10个电池充满电储存的电能为：W＝10W储＝10×5．1848×106J＝5．184×107J，
充电功率为P=Wt=5．184×107J0．5×3600s=28800W＝28．8kW。
飞行中利用电磁波双向实时通信。
故答案为：（1）硬度；密度；（2）电流的大小；（3）1．8×105Pa；（4）5．184×106；28．8；电磁波。
3．（1）A；
（2）相比乘坐汽车缩短1．75h；
（3）重力做功是2×106J；
（4）对地面的最大压强是5×105Pa。
【解析】解：
（1）A图是通电导体在磁场中受力而运动，是电动机的工作原理；
B图是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时导体中会产生感应电流，是发电机的工作原理。故应选A。
（2）根据v=st可得，乘坐此“空中出租车”以最大巡航速度从银川到中卫所用时间：t=sv=150km200km/h=0．75h，
则相比乘坐汽车缩短的时间：Δt＝2．5h﹣0．75h＝1．75h。
（3）重力做功：W＝Gh＝mgh＝2000kg×10N/kg×100m＝2×106J。
（4）“空中出租车”静止时对水平地面的压力：F＝G＝mg＝2000kg×10N/kg＝2×104N，
则它对水平地面的最大压强：p=FS=2×104N0．04m2=5×105Pa。
答：（1）A；
（2）相比乘坐汽车缩短1．75h；
（3）重力做功是2×106J；
（4）对地面的最大压强是5×105Pa。
4．（1）缩小；实；（2）变大；增大；（3）如图；（4）13600；（5）109。
【解析】解：（1）无人机的摄像头拍摄时，物距大于二倍焦距，成倒立、缩小的实像。
（2）无人机下降时，物距变小，根据凸透镜成像规律，像距变大，同时像也变大，所以增大镜头与感光晶片间的距离，才能得到清晰的画面。
（3）由图甲可知，无人机在0～20s做匀速直线运动，速度为v1=s1t1=40m20s=2m/s，
在20∼30s静止，速度为零；在30～40s做匀速直线运动，速度为v2=s2t2=80m-40m10s=4m/s；
则在图乙中画出对应的v﹣t图像如下；
（4）该电池可储存的能量为W＝80kg×170W•h/kg＝13600W•h；
（5）飞行消耗电能为W电=Pt=40000W×2560h=500003W⋅h，
则该款电池的质量至少为m=500003W⋅h1-10%170W⋅h/kg≈109kg。
故答案为：（1）缩小；实；（2）变大；增大；（3）如图；（4）13600；（5）109。