物理组教研活动记录及无人机通信中断情景模拟练习卷（2025版）

物理组教研活动记录及无人机通信中断情景模拟练习卷（2025）文档说明：本文档整合2025年物理教研组活动记录与配套的通信中断情景模拟练习卷。文中的执照名称、规章与行业标准编号已按现行文件核对，核对口径见第三部分；练习卷为校本自编练习卷，题型与分值不属于局方考试结构。1.物理组教研活动记录1.1活动基本信息项目内容活动主题无人机操控员执照通信中断情景模拟考核试题开发与跨学科融合教学研讨时间2025年月日（以教研组签到记录为准）地点物理教研组办公室／科创实验室主持人物理教研组长参与人员全体物理教师、科创辅导员、无人机社团指导教师活动形式集体备课、试题打磨、情景模拟方案研讨1.2活动背景与目标本次教研以高中物理“电磁波、电磁场、运动学、受力平衡、电磁干扰”等核心知识点为学科落点，对接无人机运行中通信链路丢失这一典型应急处置情形，开发一套兼具物理学科素养与执照考核要求的情景模拟练习卷。教研组希望通过这次活动解决两个教学问题：一是电磁波单元长期停留在概念识记，学生缺少真实工程场景；二是科创社团的无人机实训与物理课堂各自运行，缺少共用的评价材料。目标是形成一份可直接用于课堂讲评和社团选拔的试题资源，并配套可操作的实训模拟方案。1.3活动内容与实施学习通信链路中断的处置要求：区分上行遥控链路、下行数传链路与图传链路中断的不同后果，梳理失控保护逻辑、返航判定条件与迫降选址原则。梳理对应高中物理考点：电磁波传播与衰减、障碍物遮挡、电磁干扰来源、卫星定位原理、匀速与匀变速运动、空气阻力、电池功率与续航。集体命题：按“物理原理”“处置规范”“情景实操判断”三类分工编写单选、多选、情景简答与案例分析题，规避纯背诵，突出用物理知识解释故障、判断风险。研讨实训模拟方案：在实验室模拟信号遮挡与2.4GHz频段干扰，让学生观察失控保护触发与自动返航过程，记录返航轨迹与高度变化，再用运动学公式分析。确定评分标准：理论卷侧重原理表达与结论判断，情景模拟考核侧重处置顺序、风险预判与合规操作。1.4研讨要点议题结论与依据通信中断的物理本质遥控链路依赖电磁波无线传输，遮挡、多径效应、同频电磁干扰、发射功率不足都会使接收端信噪比下降到无法解调。对应高中物理的衍射、屏蔽与衰减规律，是电磁波单元最贴近真实应用的切口。上行与下行链路辨析上行链路为地面至飞机，传输遥控指令与航点修改；下行链路为飞机至地面，回传姿态、位置、电压与图传画面。上行中断后无法下发新指令；下行中断后失去回传数据与画面，但飞机仍可继续执行既定任务。这一区分是学生最高频的错点。失控保护逻辑中断后的动作由飞控预先设定的失控保护参数决定，常见设置为等待链路重连超时后自动返航、原地悬停或就近降落。规章并未统一规定固定的处置顺序，驾驶员也无法在断联后再临时改变预设动作，因此课前参数设置比临场判断更关键。与行业标准的对应MH/T1069—2018《无人驾驶航空器系统作业飞行技术规范》第5.3条要求链路工作状态异常时给出告警；第7.5条要求出现通信链路不畅等故障时及时恢复或控制降落；第7.6条要求链路长时间中断且在预计时间内未返航时，依最终地理坐标或机载追踪器报文组织搜寻。第3.3.3条与第4.1.4.1条d)项另要求作业区域电磁环境满足通信导航监视工作要求、起降场地远离雷达与微波中继等干扰源。教学落地建议在电磁波单元增设无人机通信微项目，把链路衰减、频段差异做成可测量的实验；社团开展超视距模拟飞行前须完成本专题练习并合格，实训由持相应等级执照的指导教师组织，在适飞空域内实施。1.5后续工作安排定稿本专题练习卷及解析，作为社团理论考核材料与物理选择性必修拓展作业。制作情景模拟素材：遮挡断联、电磁干扰断联、低电量叠加断联三类复合险情。组织学生笔试加室外模拟返航实训，回收错题，在后续习题课集中讲评。整理本次命题中的标准引用清单，交教研组存档，供下次修订时核对版本。1.6活动小结本次教研把高中物理知识与无人机应急处置场景接在一起，电磁波不再作为孤立概念讲授，而是放在真实飞行风险中检验。形成的练习卷既可用于科创社团选拔训练，也可作为物理选择性必修的拓展习题资源；下一步需补足实训环节的安全预案与指导教师资质核验。2.通信中断情景模拟练习卷2.1卷面说明与结构本卷适用于轻型多旋翼无人机方向的理论练习，共17题、满分100分、建议作答时长40分钟。多项选择题多选、少选、错选均不得分。各题答案与解析随题列出，如需学生空白卷，删除“答案”与“解析”两行即可。题型题量每题分值小计单项选择题104分40分多项选择题45分20分情景简答题210分20分案例分析题120分20分2.2单项选择题（每题4分，共40分）1.无人机上行遥控链路中断，直接后果是（）A.地面站看不到无人机的电压与位置数据

B.地面无法向无人机发送新的控制指令或修改航点

C.无人机立刻失去定位

D.图传画面直接黑屏答案：B解析：上行链路承担地面至飞机的控制指令传输；丢失状态数据与图传属于下行链路中断；定位依赖卫星导航，与遥控上行相互独立。2.2.4GHz遥控信号穿过墙体后明显衰减，从物理角度看主要原因是（）A.电磁波频率发生改变

B.电磁波在介质中的传播速度变小

C.电磁波被介质吸收，并在遮挡物处发生反射与衍射损耗

D.电磁波发生光电效应答案：C解析：介质吸收与遮挡物的反射、绕射共同造成接收功率下降。真空中光速不变，频率由发射源决定，与穿透介质无关。3.飞行中遥控链路丢失，飞控进入失控保护时常见的首个动作是（）A.按预设的超时时间等待链路重连

B.立刻断电坠落

C.直接切换为姿态手动模式

D.自动加速飞离当前区域答案：A解析：多数飞控的失控保护参数设置为等待重连窗口，超时未恢复才执行返航、悬停或降落。具体动作以机型参数设置为准，不同机型并不一致。4.下列情况中最容易造成通信中断的是（）A.晴朗空旷平地，全程无遮挡

B.遥控器满电，飞行距离较近

C.使用与周边设备互不重叠的独立频段

D.遥控器与无人机之间有山体或密集楼房遮挡答案：D解析：无线电以视距传播为主，山体与楼群会阻断直射路径，同时叠加反射与多径损耗，信号强度迅速下降。5.下行数传链路中断而上行正常时，驾驶员的正确判断是（）A.飞机必然失控坠毁

B.无法再发送任何遥控指令

C.仍可继续发送指令操控，但看不到飞机的实时状态数据

D.卫星定位同步失效答案：C解析：下行链路只负责回传数据与画面，上行完好即可持续操控；此时的风险是失去监控信息，而不是失去控制能力。6.电磁干扰导致通信中断，其干扰源的本质是（）A.空气阻力增大

B.重力发生变化

C.地磁场消失

D.其他设备发射同频段或邻近频段的电磁波答案：D解析：同频或邻频电磁波在接收端叠加，信噪比降低到门限以下，接收机无法正确解调遥控信号。7.无人机返航途中通信一直未恢复，当电量低于安全阈值时，飞控一般执行（）A.放弃返航，就近选择相对安全区域降落

B.继续按原航线飞回起飞点

C.无限悬停等待信号恢复

D.自动爬升高度以改善信号答案：A解析：电量优先保障可控降落，避免动力耗尽后形成不可控坠落；降落选址需避开人员密集区与重要设施。8.关于无人机通信频段，说法正确的是（）A.5.8GHz波长较长，绕障碍物能力强，适合远距离超视距通信

B.2.4GHz常用于遥控，5.8GHz多用于高清图传

C.频率越高，衍射能力越强

D.频率越低，有效传输距离一定越近答案：B解析：频率越低波长越长，衍射能力越强；5.8GHz带宽大、适合图传，但绕射与穿透能力弱。部分机型的遥控与图传同在2.4GHz，需按具体机型确认。9.视距内飞行时遥控突然断联，且确认卫星定位正常，驾驶员的优先思路是（）A.放弃观察，直接离开现场

B.连续快速拨动摇杆以“激活”信号

C.目视持续跟踪无人机，等待返航，同时排查遥控器电源与天线

D.大声呼喊提醒周围人员干预答案：C解析：断联时摇杆指令无法上传，反复拨杆无效；视距内应保持目视监控并排查地面端故障，如电源、天线朝向与连接状态。10.无人机自动返航处于匀速平飞阶段，其受力关系是（）A.升力大于重力，合力向前

B.升力与重力平衡，推力与空气阻力平衡，合外力为零

C.不受空气阻力作用

D.重力因高度升高而消失答案：B解析：匀速直线运动对应合外力为零，水平与竖直方向均满足二力平衡，可直接衔接牛顿第一定律的教学。2.3多项选择题（每题5分，共20分）1.属于无人机通信中断常见诱因的有（）A.遥控器天线朝向错误

B.同区域WiFi设备、对讲机产生同频干扰

C.树木与建筑物遮挡视距链路

D.遥控器供电不足答案：A、B、C、D解析：天线极化与朝向影响收发效率，同频干扰降低信噪比，遮挡阻断直射路径，供电不足导致发射功率下降或设备关机，四类均为实务中的常见原因。2.通信链路中断后，影响返航安全的因素有（）A.剩余电池电量

B.返航路径上的障碍物

C.风速与风向

D.卫星导航信号质量答案：A、B、C、D解析：电量决定能否完成返航，障碍物带来碰撞风险，风影响功耗与航迹偏差，导航质量决定返航航线精度，四项共同决定返航是否安全。3.关于电磁波与无人机通信，下列说法正确的是（）A.遥控信号属于无线电波，是横波

B.信号强度随距离增大而减弱，自由空间中近似按距离平方衰减

C.金属外壳对无线电波具有屏蔽作用

D.电磁波传播必须依靠空气介质答案：A、B、C解析：电磁波为横波，可在真空中传播，不需要介质，因此D项错误。金属封闭结构会显著削弱穿透其中的电磁波。4.通信中断险情处置结束、无人机安全落地后，应当开展的工作有（）A.及时关闭飞行器电源

B.记录中断发生的时间、位置与现象

C.排查故障原因，区分干扰、遮挡与设备故障

D.按空域管理要求，必要时上报飞行异常答案：A、B、C、D解析：断电可避免落地后电机误启动，记录与排查是形成可复用经验的前提，异常上报属于合规义务。2.4情景简答题（每题10分，共20分）1.情景：多旋翼无人机超视距作业，飞行途中遥控上行链路突然中断，下行图传与卫星导航正常。（1）此时能否继续拨动摇杆改变航线？为什么？（2）飞控一般会如何动作？参考答案：（1）不能。上行链路是地面向飞机下发摇杆指令的通道，上行中断后所有手动操控指令无法抵达飞控。（2）飞控按预设的失控保护参数开始计时，重连超时后执行预设动作，常见为沿规划路径自动返航至起飞点，地面仍可通过下行图传观察飞行画面；若预设为悬停或降落，则按对应动作执行。评分要点：答出“上行链路方向”得4分，答出“预设失控保护参数”得3分，答出“可继续通过下行观察”得3分。2.从物理角度解释：同样发射功率下，为什么2.4GHz遥控信号比5.8GHz更容易绕过树木实现通信？参考答案：波长与频率成反比，2.4GHz波长约12.5厘米，5.8GHz约5.2厘米。障碍物尺寸与波长越接近，衍射现象越明显，2.4GHz更容易在树冠、枝干后方形成绕射，信号衰减相对更小；5.8GHz波长短，更接近直线传播，被遮挡后衰减更快。评分要点：答出波长与频率的反比关系得4分，答出衍射与障碍物尺寸的条件得4分，结论表述完整得2分。2.5案例分析题（20分）情景：某学生在小区楼房之间飞轻型多旋翼无人机，飞到两栋楼之间的缝隙后方时遥控信号瞬间丢失。此时卫星定位正常，飞控触发自动返航；现场风速较大，剩余电量32%，返航航线需穿越树梢。（1）本次通信中断最主要的物理原因是什么？（6分）（2）该险情存在哪些安全风险？（8分）（3）结合处置要求，写出驾驶员应采取的正确流程。（6分）参考答案：（1）楼体遮挡阻断了遥控信号的视距传播路径，电磁波在楼体表面反射并在缝隙后方形成阴影区，接收端信号强度与信噪比同时下降到解调门限以下，链路随即断开。（2）风险包括：返航航线穿越树梢，存在碰撞与挂树风险；大风使返航功耗上升，32%电量偏低，可能在途中触发低电量就近降落；就近降落点若落在楼顶、人行道或车行道，可能伤及人员与财物；小区属于人员密集区域，该高度飞行本身已不符合适飞要求。（3）保持目视跟踪无人机，不反复拨杆；持续观察返航高度与航迹，必要时通过下行画面确认状态；无人机落地后立即断电，检查遥控器电源、天线与飞行环境；记录中断时间、位置与现象，排查是遮挡、干扰还是设备故障；后续不在楼间缝隙、人员密集区开展飞行，并在起飞前确认适飞空域与预设失控保护参数。评分要点：（1）答出遮挡与信噪比下降两点即可满分；（2）每答出一个有效风险得2分，满分8分；（3）处置顺序合理、包含落地后排查与合规复盘得满分。2.6答案速查题型答案单项选择题1—5BCADC单项选择题6—10DABCB多项选择题1—4ABCDABCDABCABCD情景简答题见各题参考答案与评分要点案例分析题见参考答案三问要点3.命题依据与口径核对说明本部分记录命题时对规章名称、标准编号与考试结构的核对结果，供后续修订时直接对照，避免沿用流传版本。3.1执照名称与考试结构事项核对结论现行规章《民用无人驾驶航空器运行安全管理规则》（CCAR-92部），2024年1月1日起施行，取代原《民用无人机驾驶员管理规定》。执照称谓现行名称为“民用无人驾驶航空器操控员执照”，按视距内、超视距划分等级。“驾驶员执照”是旧称谓，正式文本中不宜继续使用。理论考试第92.77条规定理论考试与语言能力考试的通过成绩由