第28讲 科学、技术与工程（知识精讲）-2024年中考科学浙江省统考专题模块复习（新中考统考）

技术、工程与社会 知识点1 认识现代技术与工程的系统性和复杂性 人类在与自然界打交道的过程中，为了适应自然、改善生存条件而产生了 ；人类对已有的物质材料和生活环境加以系统地开发、生产、加工、建造，以满足人们的需求，就产生了 。早期技术、工程和科学相对独立，而现代技术、工程和科学相互影响，相互促进，越来越密不可分，共同推动社会进步。 知识点2 根据特定问题或需求，尝试分析并阐明发明方案 根据特定问题或需求，能运用所学的学科核心概念和跨学科概念，尝试分析并阐明发明方案，为进一步解决实际问题而不断优化发明方案。 知识点3 知道跨学科解决实际问题的方法，并尝试解决实际问题 运用所学的学科核心概念和跨学科概念，解决生活中的某些实际问题，了解处理实际问题的一般模式和方法。 知识点4 举例说明重大的技术发明会给人类社会发展带来深远的影响 能举例说明重大的技术发明，如克隆技术、转基因工程、试管婴儿、核能利用等对人类社会发展带来的深远影响。 能从批判性思维的角度，基于证据讨论涉及伦理争议的技术与工程问题。 知识点5 列举科学原理转化为实用技术的案例 知道电动机、发电机等是将科学原理转化为实用技术的产物。 让学生尝试设计、制作简单的展示模型，理解科学原理如何转化为实用技术，应用形象的实物模型演示抽象的科学原理，为将来进行的发明创造打下基础。 在理解技术与生活关系的基础上，积极倡导正确使用工具和技术。 知识点6 知道科学对技术与工程具有指导意义 知道科学指导技术与工程，技术与工程的实践又促进对科学的理解与发展。 初步认识到现代科学、技术与工程越来越密不可分，高度融合。 【例1】如图是小科利用实验室常用仪器，设计测量未知电阻Rx阻值的四种电路，电源电压恒定且未知，R0是已知阻值的定值电阻，滑动变阻器R最大阻值未知，实验中只能闭合或断开开关及移动滑动变阻器滑片，其中能够测量出Rx阻值的电路( ) A．只有① B．只有② C．只有②③ D．只有②③④ 工程设计与物化 知识点1 定义简单的实际工程问题 能定义和界定工程问题，明确需要满足的标准和受限制的条件，提出验收标准。 知识点2 能运用合适的方法，对选定的设计方案进行模拟分析和预测 能基于所学科学知识，应用创造性思维的基本方法提出多种设计方案，对设计方案进行模拟分析和预测。 知识点3 依据不同的因素，从需求层面优化设计方案 对形成的多种可能解决方案，运用计算思维和批判性思维，基于证据进行优化并确定设计方案。 知识点4 知道工程需要经历的一系列过程 知道工程需要经历明确问题、设计方案、实施计划、检验作品、改进完善、发布成果等过程。 利用工具制作实物模型，根据实际反馈结果，对模型进行有科学依据的迭代改进，最终进行展示。 【例2】带有橡胶塞的口服液所配置的吸管一端做成尖口，另一端是平口，其侧面刻有棱状条纹，如图所示。下列有关分析不正确的是（ ） A.使用时，应当将吸管b端插入橡胶塞 B.吸管b端可以增大对橡胶塞的压强 C.棱状条纹有利于大气压将囗服液压入口中 D.插入吸管时，吸管受到橡皮塞向下的摩擦力 【例3】科学研究是以实验为基础的，下列有关实验的说法正确的是（　　） A. 甲图：该实验说明重力的方向是竖直向下的 B. 乙图：用黄豆和芝麻混合实验证明了分子间有空隙 C. 丙图通过该实验直接得出牛顿第一定律 D. 丁图：该实验说明浮力大小随物体浸没深度的增大而增大 【例4】2020年诺贝尔化学奖颁给了两位科学家，奖励她们发现了 CRISPR/Cas9基因剪刀（基因编辑技术中的工具之一）。研究人员利用基因剪刀可以高精度地改变动植物的DNA，对生命科学产生了革命性的影响。 （1）基因是起遗传作用的DNA片段，主要位于动植物细胞的 内（填细胞结构名称）； （2）基因编辑通常有两种方法： 删除目的基因和插入目的基因。图中所示的基因编辑方法是 。 【例5】目前有一种倍受关注的喷气飞行背包（如图），人背上后能通过该设备获得动力，实现人类自由单人飞翔的梦想。 （1）该背包发动机将汽油燃烧后的气体通过喷气孔喷出，使人获得飞行动力，这利用了物体间力的作用是 ，同时说明了力可以改变物体的运动状态； （2）该背包燃料为汽油，汽油燃烧将 能转化为内能，一部分对人和飞行背包做功，还有部分散失到空气中，这些内能却无法再被利用来对人和飞行背包做功，说明能量的转移和转化具有 ； （3）某次飞行过程中消耗10千克汽油，这些汽油完全燃烧放出的热量为 焦。（q汽油=4.6×107焦/千克） 【例6】我国自主研发的“液态太阳燃料合成项目”技术路线如图甲所示，其中将二氧化碳和氢气高效转化为液体燃料甲醇（CH3OH）的微观示意如图乙所示。回答问题： （1）据图甲所示的技术路线，写出获得氢气的化学方程式是 。 （2）在图乙所示的微观示意中，二氧化碳和氢气先转化为 、氢和氧等中间产物，然后再进一步作用生成甲醇和水。 【例7】一粒种子改变整个世界！从1964开始，中国“杂交水稻之父”袁隆平和他的助手们利用多个品种的水稻和他们发现的一种野生稻进行杂交，经历无数次的培育实验，在2019年培育出第三代高产、优质的杂交水稻新品种。 （1）杂交水稻新品种的产量比双亲高的现象，叫做 优势； （2）杂交水稻新品种是长期 选择（选填“定向”或“不定向”）的结果； （3）水稻根毛细胞能够从土壤中吸收水分和无机盐，是因为根毛细胞细胞液的浓度 （选填或“=”或“<”“>” ）土壤溶液的浓度； （4）请你谈谈袁隆平具有 的科学精神，才能实现一粒种子改变整个世界。 【例8】汽车开动和人的生命活动都需要能量，能量是各种运动的量度。给汽车开动和人的生命活动提供能量的两个过程如图所示，下列分析错误的是（　　） A. 都通过剧烈的氧化反应释放出能量 B. 都将化学能转化为其他形式的能 C. 都参与自然界的碳循环和氧循环 D. 都遵循能量的转化和守恒定律 【例9】2021年，马延和研究团队在人工合成淀粉方面取得重大突破性进展，国际上首次在实验室实现了从二氧化碳到淀粉的全合成。绿色植物通过光合作用制造淀粉涉及60余步代谢反应以及复杂的生理调控；而马延和团队的人工合成淀粉技术只需11步，其技术路线如图所示；绿色植物（以玉米为例）光合作用和使用马延和团队的人工合成淀粉技术合成等量淀粉的对比如表所示。回答问题： 玉米淀粉 人工合成淀粉 能量转化效率 2% 7% 生产条件与方式 阳光、灌溉、施肥施药、收割 全天候车间生产 生产周期 4-6个月 1-2天 占地面积 5亩地 1米3反应器 （1）马延和团队的人工合成淀粉技术可分为以下两个阶段： 阶段1：从x能→电能→氢能→甲醇： 阶段2：以甲醇为原料通过“C1→Cy→C6→淀粉”的策略，多步酶催化合成淀粉。 据图分析，在阶段1中，x能为 能，利用氢能合成甲醇的反应物为 ；在阶段2中，Cy为甘油酮（C3H4O3），则y的值为 （填写数字）。 （2）马延和团队的人工合成淀粉过程与绿色植物光合作用过程均需多种 作为催化剂。淀粉属于糖类物质，对人体的重要作用是 。 （3）马延和团队的人工合成淀粉技术虽处于实验室阶段，但对解决粮食危机和减少碳排放有着重大意义。据表分析，该技术相较于传统农业，在解决粮食危机问题上的优势是 。（写出2点） 【例10】在学习“流体压强与流速关系”后，同学们知道了当气流吹向机翼时，飞机会获得升力，并且在相同条件下，气体的流速越大，飞机获得的升力也越大。为了探究飞机获得的升力与其他因素的关系，研究人员利用3D打印机制作出大小不同的纸机翼模型进行风洞模拟实验，如图甲所示。用传感器测量相关数据，进行分析研究。 （1）研究人员利用控制变量法探究飞机获得的升力与机翼投影面积的关系时，实验数据如下表所示。①分析数据，你得出的初步结论是 。②此实验选用三组不同的风速分别进行是为了 。 机翼投影面积S/m2 风速为v1时飞机获得的升力F1/N 风速为v2时飞机获得的升力F2/N 风速为v3时飞机获得的升力F3/N 0.01331 0.032 0.027 0.023 0.00998 0.023 0.021 0.017 0.00665 0.015 0.013 0.011 （2）通过上述信息分析可知：v1 v2（选填“大于”或“小于”）。 （3）研究人员又探究了飞机获得的升力F与迎角α的关系，根据实验数据绘制的图像如图乙所示。分析图像，你得出的结论是 。 【例11】飞机在空中飞行时都有一定的迎角（机翼轴线与水平气流的夹角），飞机飞行时的升力除了与机翼形状有关外是否还与迎角大小有关？为了研究这一问题，在老师的帮助下，小明利用电风扇、升力测力计、飞机模型，按图甲方式进行如下实验。 步骤一：闭合电风扇的开关，调节挡位使其风速最大，并使飞机模型的迎角为0°，记录测力计的示数，重复5次实验并计算升力平均值； 步骤二：改变迎角大小，使其分别为5°、10°、15°、20°，重复步骤一； 步骤三：处理相关数据得到“升力与迎角的关系”如图乙。 （1）飞机飞行时能够获得升力的原因是因为机翼的上表面受到的 比下表面小； （2）由图乙可知，飞机飞行速度一定，迎角由0°逐渐增大到20°，升力的变化特点是：飞机所受升力随着迎角的增大而 （选填序号：①增大，②减小，③先增大后减小）； （3）小明若要进一步研究“飞机的升力与其飞行速度的关系”。利用现有器材，只需要控制 不变，通过调节 来改变飞机模型的飞行速度即可获得结论； （4）资料显示：本实验结论与实际相符，且飞机迎角一定时，飞行速度越大升力也越大。若某飞机以500km/h做水平匀速直线飞行时的迎角为θ1，而以800km/h做水平匀速直线飞行时的迎角为θ2（θ1、θ2均小于15°），请比较θ1、θ2的大小关系： 。 【例12】我国高铁具有技术先进、安全可靠、价格低、性价比高等特点，是我国对外的一张名片。在高铁的建设中离不开一种重要的重型机械——高铁架桥机。如图甲所示是一款SLJ900流动式架桥机，长91.6m，宽7.1m，质量为540t，有64个车轮，能一次安装厢梁质量900t，能完成提梁，运梁，架梁等工作。 （1）该型号架桥机有64个轮子是为了 ，轮子上有花纹是为了 ； （2）每个车轮与地面的接触面积为0.05m2，求该架桥机在运梁过程中，车轮对路面的压强； （3）该架桥机在架梁的过程中，先是横梁前伸，跨过两个桥墩，再释放支架。如图乙所示是某次工作时的示意图，将厢梁运到桥墩A、B之间的正上方时水平静止，架桥机与厢梁整体重心在O点，请画出桥墩B对架桥机的支持力及其力臂。若已知支架到后轮第一个轮子水平距离60m，该架桥机与厢梁整体重心到后轮第一个轮子水平距离为20m，求支架对桥墩的压力。 【例13】小明用自己安装好的直流电动机模型（如图甲）来研究电动机的工作过程； （1）电动机的工作原理是磁场对 有力的作用；图乙是直流电动机工作原理图，其中C、D叫作 ，线圈左右两边框的受力方向相反，其原因是 方向相反； （2）小明将直流电动机模型接入电路，各部分连接完好，闭合开关后电动机却不能转动；他用手轻轻地碰了一下线圈后，直流电动机模型开始正常转动；刚开始不转的原因可能是 ；（填序号） A．蹄形磁铁磁性太弱 B．电源电压太低 C．线圈刚好处于平衡位置 D．线圈中的电流太小 （3）小明按图丙电路将电动机模型连入电路，闭合开关，电动机正常转动，小明记下了电流表和电压表的示数；实验过程中，由于弧形铁片螺丝松动，电动机线圈被弧形铁片卡住了，小明惊奇地发现，电动机线圈被卡住后，电流表和电压表的示数都发生了变化，小明赶紧记下了两表的示数（如下表所示）并断开了开关； 电动机状态 电压U/V 电流I/A 正常转动 2.2 0.18 被卡住不转 2.0 0.33 为什么电动机线圈被卡住后电流会变大呢？小明经过反复思考，终于明白了其中的道理，原来线圈不转时只有线圈电阻阻碍电流，线圈电阻比较小，因此电流较大；当通电线圈在磁场中转动时，线圈同时也会在磁场中做 运动，产生感应电流，根据实验数据可以判断，感应电流的方向应该与原来线圈中的电流方向 ；在实际生活中，如果电动机转轴被卡住而不转动时，电能将全部转化为 能，很容易烧坏电动机线圈。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$ 技术、工程与社会 知识点1 认识现代技术与工程的系统性和复杂性 人类在与自然界打交道的过程中，为了适应自然、改善生存条件而产生了技术；人类对已有的物质材料和生活环境加以系统地开发、生产、加工、建造，以满足人们的需求，就产生了工程。早期技术、工程和科学相对独立，而现代技术、工程和科学相互影响，相互促进，越来越密不可分，共同推动社会进步。 知识点2 根据特定问题或需求，尝试分析并阐明发明方案 根据特定问题或需求，能运用所学的学科核心概念和跨学科概念，尝试分析并阐明发明方案，为进一步解决实际问题而不断优化发明方案。 知识点3 知道跨学科解决实际问题的方法，并尝试解决实际问题 运用所学的学科核心概念和跨学科概念，解决生活中的某些实际问题，了解处理实际问题的一般模式和方法。 知识点4 举例说明重大的技术发明会给人类社会发展带来深远的影响 能举例说明重大的技术发明，如克隆技术、转基因工程、试管婴儿、核能利用等对人类社会发展带来的深远影响。 能从批判性思维的角度，基于证据讨论涉及伦理争议的技术与工程问题。 知识点5 列举科学原理转化为实用技术的案例 知道电动机、发电机等是将科学原理转化为实用技术的产物。 让学生尝试设计、制作简单的展示模型，理解科学原理如何转化为实用技术，应用形象的实物模型演示抽象的科学原理，为将来进行的发明创造打下基础。 在理解技术与生活关系的基础上，积极倡导正确使用工具和技术。 知识点6 知道科学对技术与工程具有指导意义 知道科学指导技术与工程，技术与工程的实践又促进对科学的理解与发展。 初步认识到现代科学、技术与工程越来越密不可分，高度融合。 【例1】如图是小科利用实验室常用仪器，设计测量未知电阻Rx阻值的四种电路，电源电压恒定且未知，R0是已知阻值的定值电阻，滑动变阻器R最大阻值未知，实验中只能闭合或断开开关及移动滑动变阻器滑片，其中能够测量出Rx阻值的电路( ) A．只有① B．只有② C．只有②③ D．只有②③④ 【答案】D 【解析】①根据图可知，S接1和2时，通过电压表的电流的方向会发生变化，电压表的指针会反向偏转，无法读取电压表的示数，故①不可行；②根据图可知，闭合S1、S2，电压表测量电源的电压U；只闭合开关S1，两只电阻串联，电压表测量Rx两端电压为Ux；根据串联电路的电压关系可知，定值电阻两端的电压为：U0=U-Ux；此时电路中的电流为：I=U0/R0，根据串联电路的电流关系可知，通过Rx的电流为I=U0/R0，则根据Rx两端的电压和电流可以求出Rx阻值，故②可行；③闭合S1、S2时，电路是只有Rx的基本电路，电流表测量通过Rx的电流Ix；闭合S1、断开S2，两电阻串联，电流表测电路中电流I；根据电源电压不变列式I（R0+Rx）=IxRx可求出Rx的阻值，故③可行；④闭合S1，S接2时，R0和R串联接入电路中，把R的阻值调到0，根据电流表的示数和定值电阻的阻值可以求出电源电压U；闭合S1，S接1时，Rx和R串联接入电路中，把R的阻值调到0，读出电流表的示数，根据电流表示数和电源电压，利用R=U/I可以求出Rx的阻值，故④可行。 工程设计与物化 知识点1 定义简单的实际工程问题 能定义和界定工程问题，明确需要满足的标准和受限制的条件，提出验收标准。 知识点2 能运用合适的方法，对选定的设计方案进行模拟分析和预测 能基于所学科学知识，应用创造性思维的基本方法提出多种设计方案，对设计方案进行模拟分析和预测。 知识点3 依据不同的因素，从需求层面优化设计方案 对形成的多种可能解决方案，运用计算思维和批判性思维，基于证据进行优化并确定设计方案。 知识点4 知道工程需要经历的一系列过程 知道工程需要经历明确问题、设计方案、实施计划、检验作品、改进完善、发布成果等过程。 利用工具制作实物模型，根据实际反馈结果，对模型进行有科学依据的迭代改进，最终进行展示。 【例2】带有橡胶塞的口服液所配置的吸管一端做成尖口，另一端是平口，其侧面刻有棱状条纹，如图所示。下列有关分析不正确的是（ ） A.使用时，应当将吸管b端插入橡胶塞 B.吸管b端可以增大对橡胶塞的压强 C.棱状条纹有利于大气压将囗服液压入口中 D.插入吸管时，吸管受到橡皮塞向下的摩擦力 【答案】D 【解析】AB、吸管一端做成尖口，并不能增大对橡胶塞的压力；用同样大小的力将吸管尖口插入橡胶塞时，F胶塞的受力面积比平口小，根据压强公式可知，尖口对胶塞产生的压强比平口大，吸管容易插入胶塞中，所以应将吸管b端插入橡胶塞，故AB正确。C、棱状条纹可以让空气进入瓶内，使瓶内气体与大气相通，大气压将口服液压入口中，故C正确。D、向下插入吸管的过程中，相对于橡胶塞吸管向下运动，所以吸管受到的摩擦力方向向上，故D错误。故选：D。 【例3】科学研究是以实验为基础的，下列有关实验的说法正确的是（　　） A. 甲图：该实验说明重力的方向是竖直向下的 B. 乙图：用黄豆和芝麻混合实验证明了分子间有空隙 C. 丙图通过该实验直接得出牛顿第一定律 D. 丁图：该实验说明浮力大小随物体浸没深度的增大而增大 【答案】A 【解析】A．改变铁架台的倾角，可观察到悬线的方向竖直向下不变，说明重力的方向总是竖直向下的，故A正确； B．黄豆与芝麻混合实际上是物质的形态、体积的表现，不能说明分子间有间隙，不像水与酒精混合后体积减小就能说明分子间有间隙，故B错误； C．牛顿第一定律是在实验的基础上通过进一步的推理而概括出来的，故C错误； D．物体全部浸入液体中，受到的浮力不变，该实验不能说明浮力大小随物体浸没深度的增大而增大，故D错误。故选A。 【例4】2020年诺贝尔化学奖颁给了两位科学家，奖励她们发现了 CRISPR/Cas9基因剪刀（基因编辑技术中的工具之一）。研究人员利用基因剪刀可以高精度地改变动植物的DNA，对生命科学产生了革命性的影响。 （1）基因是起遗传作用的DNA片段，主要位于动植物细胞的 内（填细胞结构名称）； （2）基因编辑通常有两种方法： 删除目的基因和插入目的基因。图中所示的基因编辑方法是 。 【答案】细胞核 插入目的基因 【解析】（1）细胞核内含有遗传物质，基因是决定生物性状的DNA片段，是重要的遗传物质，它主要存在于细胞核中。 （2）基因编辑通常有两种方法： 删除目的基因和插入目的基因。图中所示的基因编辑方法是插入目的基因。 【例5】目前有一种倍受关注的喷气飞行背包（如图），人背上后能通过该设备获得动力，实现人类自由单人飞翔的梦想。 （1）该背包发动机将汽油燃烧后的气体通过喷气孔喷出，使人获得飞行动力，这利用了物体间力的作用是 ，同时说明了力可以改变物体的运动状态； （2）该背包燃料为汽油，汽油燃烧将 能转化为内能，一部分对人和飞行背包做功，还有部分散失到空气中，这些内能却无法再被利用来对人和飞行背包做功，说明能量的转移和转化具有 ； （3）某次飞行过程中消耗10千克汽油，这些汽油完全燃烧放出的热量为 焦。（q汽油=4.6×107焦/千克） 【答案】相互的 化学 方向性 4.6×108 【解析】（1）背包发动机将汽油燃烧后的气体通过喷气孔向后喷出，由于物体间力的作用是相互的，从而使人获得飞行动力，使人离地面越来越远，说明了力可以改变物体的运动状态； （2）汽油燃烧时，消耗化学能，产生内能，将化学能转化为内能，用来对人和飞行背包做功，还有部分内能散失到空气中，但这些内能却无法再被利用来对人和飞行背包做功，这是因为能量的转移和转化具有方向性。 （3）10kg汽油完全燃烧放出的热量为Q放=mq汽油=10kg×4.6×107J/kg=4.6×108J。 【例6】我国自主研发的“液态太阳燃料合成项目”技术路线如图甲所示，其中将二氧化碳和氢气高效转化为液体燃料甲醇（CH3OH）的微观示意如图乙所示。回答问题： （1）据图甲所示的技术路线，写出获得氢气的化学方程式是 。 （2）在图乙所示的微观示意中，二氧化碳和氢气先转化为 、氢和氧等中间产物，然后再进一步作用生成甲醇和水。 【答案】 一氧化碳（或CO） 【解析】（1）由图甲可知，水在通电条件下生成氢气和氧气，反应的化学方程式是； （2）由图乙的微观反应可知，二氧化碳和氢气在催化作用下生成一氧化碳、氧和氢进一步作用生成甲醇（CH3OH）和水。 【例7】一粒种子改变整个世界！从1964开始，中国“杂交水稻之父”袁隆平和他的助手们利用多个品种的水稻和他们发现的一种野生稻进行杂交，经历无数次的培育实验，在2019年培育出第三代高产、优质的杂交水稻新品种。 （1）杂交水稻新品种的产量比双亲高的现象，叫做 优势； （2）杂交水稻新品种是长期 选择（选填“定向”或“不定向”）的结果； （3）水稻根毛细胞能够从土壤中吸收水分和无机盐，是因为根毛细胞细胞液的浓度 （选填或“=”或“<”“>” ）土壤溶液的浓度； （4）请你谈谈袁隆平具有 的科学精神，才能实现一粒种子改变整个世界。 【答案】杂交 定向 > 百折不挠 【解析】（1）杂交后代生命力比双亲强的现象叫做杂交优势。用于把一些优良的基因组合起来，从而改变生物的性状和品质，改造生物品种或生产新的产品。 （2）在培育杂交水稻过程中水稻新品种的产量越来越高，所以杂交水稻新品种是长期定向选择的结果。 （3）当周围水溶液的浓度大于细胞液浓度时，细胞就失水。当细胞液浓度大于细胞周围水溶液的浓度时，细胞就吸水。因此，水稻根毛细胞能够从土壤中吸收水分和无机盐，是因为根毛细胞细胞液的浓度大于土壤溶液的浓度。 （4）袁隆平经历无数次的培育实验才培育出第三代高产、优质的杂交水稻新品种，具有百折不挠的科学精神。 【例8】汽车开动和人的生命活动都需要能量，能量是各种运动的量度。给汽车开动和人的生命活动提供能量的两个过程如图所示，下列分析错误的是（　　） A. 都通过剧烈的氧化反应释放出能量 B. 都将化学能转化为其他形式的能 C. 都参与自然界的碳循环和氧循环 D. 都遵循能量的转化和守恒定律 【答案】A 【解析】A、汽油燃烧生成二氧化碳和水，是燃烧，属于剧烈的氧化反应，人的呼吸作用是缓慢氧化，符合题意； B、燃烧和呼吸作用都可将化学能转化为热能等其他形式的能，不符合题意； C、含碳燃烧可将氧气转化为二氧化碳，因此这两个过程都参与自然界的碳循环和氧循环，不符合题意； D、这两个反应均有新物质生成，均属于化学变化，化学变化都遵循能量的转化和守恒定律，不符合题意。 故选A。 【例9】2021年，马延和研究团队在人工合成淀粉方面取得重大突破性进展，国际上首次在实验室实现了从二氧化碳到淀粉的全合成。绿色植物通过光合作用制造淀粉涉及60余步代谢反应以及复杂的生理调控；而马延和团队的人工合成淀粉技术只需11步，其技术路线如图所示；绿色植物（以玉米为例）光合作用和使用马延和团队的人工合成淀粉技术合成等量淀粉的对比如表所示。回答问题： 玉米淀粉 人工合成淀粉 能量转化效率 2% 7% 生产条件与方式 阳光、灌溉、施肥施药、收割 全天候车间生产 生产周期 4-6个月 1-2天 占地面积 5亩地 1米3反应器 （1）马延和团队的人工合成淀粉技术可分为以下两个阶段： 阶段1：从x能→电能→氢能→甲醇： 阶段2：以甲醇为原料通过“C1→Cy→C6→淀粉”的策略，多步酶催化合成淀粉。 据图分析，在阶段1中，x能为 能，利用氢能合成甲醇的反应物为 ；在阶段2中，Cy为甘油酮（C3H4O3），则y的值为 （填写数字）。 （2）马延和团队的人工合成淀粉过程与绿色植物光合作用过程均需多种 作为催化剂。淀粉属于糖类物质，对人体的重要作用是 。 （3）马延和团队的人工合成淀粉技术虽处于实验室阶段，但对解决粮食危机和减少碳排放有着重大意义。据表分析，该技术相较于传统农业，在解决粮食危机问题上的优势是 。（写出2点） 【答案】太阳 H2和CO2 3 酶 为人体提供能量 占地面积少，生产周期短，不受气候等因素制约，节约水资源，减少对环境污染，能量转化效率高 【解析】（1）据图分析，在阶段1中，x能为太阳能，利用氢能合成甲醇是氢气和二氧化碳反应生成甲醇，反应物是氢气和二氧化碳，甘油酮中一个分子中的碳原子个数为3，则y的值为3。 （2）绿色植物光合作用过程均需多种酶作为催化剂，糖类主要为人体提供能量。 （3）根据表格数据对比可知，人工合成淀粉相较于传统农业，在解决粮食危机问题上的优势是占地面积少，生产周期短，不受气候等因素制约，节约水资源，减少环境的污染，能量转化效率高。 【例10】在学习“流体压强与流速关系”后，同学们知道了当气流吹向机翼时，飞机会获得升力，并且在相同条件下，气体的流速越大，飞机获得的升力也越大。为了探究飞机获得的升力与其他因素的关系，研究人员利用3D打印机制作出大小不同的纸机翼模型进行风洞模拟实验，如图甲所示。用传感器测量相关数据，进行分析研究。 （1）研究人员利用控制变量法探究飞机获得的升力与机翼投影面积的关系时，实验数据如下表所示。①分析数据，你得出的初步结论是 。②此实验选用三组不同的风速分别进行是为了 。 机翼投影面积S/m2 风速为v1时飞机获得的升力F1/N 风速为v2时飞机获得的升力F2/N 风速为v3时飞机获得的升力F3/N 0.01331 0.032 0.027 0.023 0.00998 0.023 0.021 0.017 0.00665 0.015 0.013 0.011 （2）通过上述信息分析可知：v1 v2（选填“大于”或“小于”）。 （3）研究人员又探究了飞机获得的升力F与迎角α的关系，根据实验数据绘制的图像如图乙所示。分析图像，你得出的结论是 。 【答案】见解析 寻找普遍规律，避免偶然性 大于 见解析 【解析】（1）①由实验数据可知，其它因素相同，机翼投影面积越大，飞机获得升力越大。 ②实验中为了寻找普遍规律，避免偶然性，选用三组不同的风速分别进行。 （2）在相同条件下，气体的流速越大，飞机获得的升力也越大，由表中数据可知，机翼投影面积相同时 F1＞F2，所以v1＞v2 （3）由图乙可知，其它因素相同，飞机获得的升力随迎角增大先变大后变小。 【例11】飞机在空中飞行时都有一定的迎角（机翼轴线与水平气流的夹角），飞机飞行时的升力除了与机翼形状有关外是否还与迎角大小有关？为了研究这一问题，在老师的帮助下，小明利用电风扇、升力测力计、飞机模型，按图甲方式进行如下实验。 步骤一：闭合电风扇的开关，调节挡位使其风速最大，并使飞机模型的迎角为0°，记录测力计的示数，重复5次实验并计算升力平均值； 步骤二：改变迎角大小，使其分别为5°、10°、15°、20°，重复步骤一； 步骤三：处理相关数据得到“升力与迎角的关系”如图乙。 （1）飞机飞行时能够获得升力的原因是因为机翼的上表面受到的 比下表面小； （2）由图乙可知，飞机飞行速度一定，迎角由0°逐渐增大到20°，升力的变化特点是：飞机所受升力随着迎角的增大而 （选填序号：①增大，②减小，③先增大后减小）； （3）小明若要进一步研究“飞机的升力与其飞行速度的关系”。利用现有器材，只需要控制 不变，通过调节 来改变飞机模型的飞行速度即可获得结论； （4）资料显示：本实验结论与实际相符，且飞机迎角一定时，飞行速度越大升力也越大。若某飞机以500km/h做水平匀速直线飞行时的迎角为θ1，而以800km/h做水平匀速直线飞行时的迎角为θ2（θ1、θ2均小于15°），请比较θ1、θ2的大小关系： 。 【答案】压力 ③ 迎角 电风扇的转速 【解析】（1）在流体中，流速越大的位置，压强越小；机翼上方空气流速大，压强小，下方空气流速小，压强大，这样机翼的上表面受到的压力比下表面小，产生向上的升力。 （2）由图乙可知，飞机飞行速度一定，迎角由0°逐渐增大到20°，升力的变化特点是：飞机所受升力随着迎角的增大，先增大后减小，故③符合题意，①②不符合题意。故选③。 （3）根据控制变量法的知识可知，利用现有器材，只需要控制迎角不变，通过调节电风扇的转速来改变飞机模型的飞行速度即可获得结论。 （4）根据题意，后一次的速度大，飞机水平做匀速直线运动，升力等于重力，重力不变，升力不变，所以，以800km/h做水平匀速直线飞行时的迎角应该小一些，即。 【例12】我国高铁具有技术先进、安全可靠、价格低、性价比高等特点，是我国对外的一张名片。在高铁的建设中离不开一种重要的重型机械——高铁架桥机。如图甲所示是一款SLJ900流动式架桥机，长91.6m，宽7.1m，质量为540t，有64个车轮，能一次安装厢梁质量900t，能完成提梁，运梁，架梁等工作。 （1）该型号架桥机有64个轮子是为了 ，轮子上有花纹是为了 ； （2）每个车轮与地面的接触面积为0.05m2，求该架桥机在运梁过程中，车轮对路面的压强； （3）该架桥机在架梁的过程中，先是横梁前伸，跨过两个桥墩，再释放支架。如图乙所示是某次工作时的示意图，将厢梁运到桥墩A、B之间的正上方时水平静止，架桥机与厢梁整体重心在O点，请画出桥墩B对架桥机的支持力及其力臂。若已知支架到后轮第一个轮子水平距离60m，该架桥机与厢梁整体重心到后轮第一个轮子水平距离为20m，求支架对桥墩的压力。 【答案】增大受力面积，减小压强 增大接触面的粗糙程度，增大摩擦力 4.5×106Pa 4.8×106N 【解析】（1）架桥机有个轮子，在压力一定时，增大受力面积，从而减小压强；轮子上的花纹是为了增大接触面的粗糙程度，增大摩擦力。 （2）架桥机的总重力 水平面上压力的大小等于重力大小，则车轮对路面的压强 （3）该架桥机在架梁的过程中，先是横梁前伸，跨过两个桥墩，再释放支架，此时有顺时针转动的趋势，支点是后轮右侧第一个轮子，墩对架桥机的支持力竖直向上，从支点画出支持力的垂线，为其力臂，如图所示： 架桥机相当于杠杆，根据杠杆平衡条件 可得 则 压力和支持力是相互作用力，大小相等，故压力为。 【例13】小明用自己安装好的直流电动机模型（如图甲）来研究电动机的工作过程； （1）电动机的工作原理是磁场对 有力的作用；图乙是直流电动机工作原理图，其中C、D叫作 ，线圈左右两边框的受力方向相反，其原因是 方向相反； （2）小明将直流电动机模型接入电路，各部分连接完好，闭合开关后电动机却不能转动；他用手轻轻地碰了一下线圈后，直流电动机模型开始正常转动；刚开始不转的原因可能是 ；（填序号） A．蹄形磁铁磁性太弱 B．电源电压太低 C．线圈刚好处于平衡位置 D．线圈中的电流太小 （3）小明按图丙电路将电动机模型连入电路，闭合开关，电动机正常转动，小明记下了电流表和电压表的示数；实验过程中，由于弧形铁片螺丝松动，电动机线圈被弧形铁片卡住了，小明惊奇地发现，电动机线圈被卡住后，电流表和电压表的示数都发生了变化，小明赶紧记下了两表的示数（如下表所示）并断开了开关； 电动机状态 电压U/V 电流I/A 正常转动 2.2 0.18 被卡住不转 2.0 0.33 为什么电动机线圈被卡住后电流会变大呢？小明经过反复思考，终于明白了其中的道理，原来线圈不转时只有线圈电阻阻碍电流，线圈电阻比较小，因此电流较大；当通电线圈在磁场中转动时，线圈同时也会在磁场中做 运动，产生感应电流，根据实验数据可以判断，感应电流的方向应该与原来线圈中的电流方向 ；在实际生活中，如果电动机转轴被卡住而不转动时，电能将全部转化为 能，很容易烧坏电动机线圈。 【答案】通电导体 换向器 电流 C 切割磁感线 相反 内 【解析】（1）电动机的工作原理是磁场对通电导体有力的作用；图乙是直流电动机工作原理图，其中C、D叫作换向器，线圈左右两边框的受力方向相反，其原因是电流方向相反。 （2）A．蹄形磁铁磁性太弱，用手轻轻碰了以后也不会持续转动，故A不符合题意； B．电源电压太低，用手轻轻碰了以后也不会持续转动，故B不符合题意； C．线圈刚好处于平衡位置，用手轻轻碰了以后会持续转动，故C符合题意； D．线圈中的电流太小，用手轻轻碰了以后也不会持续转动，故D不符合题意。故选C。 （3）当通电线圈在磁场中转动时，线圈同时也会在磁场中做切割磁感线运动，产生感应电流，根据实验数据可以判断，感应电流的方向应该与原来线圈中的电流方向相反。在实际生活中，如果电动机转轴被卡住而不转动时，电能将全部转化为内能，很容易烧坏电动机线圈。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$