内容正文:
(一)技术、工程与社会
(2025.29,2024.31、32)
1.(2025杭州拱墅区一模)2024年5月3日,搭载“嫦娥六号”探测器的长征五号遥八运载火箭在中国文昌发射升空,开启了人类首次赴月球背面采样之旅;53天后,“嫦娥六号”返回器携带月球样品安全返回地球。回答问题:
第1题图甲
(1)长征五号遥八运载火箭的发动机使用液氢和液氧作为燃料和助燃剂。如图甲为火箭发动机运行示意图,则火箭升空时,燃烧室里发生反应的化学方程式为 。
(2)“嫦娥六号”通过钻具钻取和机械臂表取两种方式进行月球背面采样,钻取所用的外钻杆由碳化硅颗粒增强铝基复合材料制造,据此推测该材料可能具有的优良性能是 。(写出1点)
(3)如图乙所示为返回器的两种返回技术。“嫦娥六号”返回器采用“跳跃式返回”,与采用“直接进入返回”相比,返回器着陆时的速度更小。试从能量转化的角度分析其原因 。
第1题图乙
2.(2025杭州西湖区一模)人工智能飞速发展,各种机器人已融入我们的生产生活中。回答以下问题:
(1)图甲所示是杭州宇树科技打造的创意融合舞蹈《秧BOT》,当手绢飞到空中时,机器人会通过光线等传感器确定手绢位置,芯片发出指令,指挥机械臂进行捕捉。如果把上述过程看作人体的反射活动,芯片相当于反射弧中的 。
第2题图甲
(2)血管机器人技术已被逐步用于疾病诊断、血管疏通等医疗领域。血管机器人可通过人体的上肢静脉注入体内,随血液循环到达脑部,疏通血栓,如图乙所示。从毛细血管的结构特点分析,血管机器人的最大高度不得超过红细胞直径的原因是 。
第2题图乙
(3)图丙中某机器人用机械臂托住质量为200克的球体,示意图如图丁所示,机械臂AOC内部有可伸缩的液压杆AB,拉起OC至水平位置,液压杆AB的长度为15厘米,O点到小球重力作用线的距离为20厘米,O点到液压杆AB的距离为2厘米。若不计机械臂自身重力及摩擦,求出此时液压杆对OC的拉力F1的大小。(g取10牛/千克)
丙 丁 戊
第2题图
(4)上题中的机器人将球体抬升至一定的高度,此时液压杆AB与OC恰好垂直,如图戊所示。请比较图丁和图戊中,液压杆对OC拉力F1和F1'的大小,并加以说明。
3.据报道,在象山县石浦海域,一头长20米左右、质量约70吨的鲸鱼搁浅。当地渔政、消防等部门工作人员立即赶往现场开展救援,救援人员采取以下措施:
①持续向鲸鱼体表泼洒海水。
②用湿棉被覆盖体表。
③搭建遮阳棚避免阳光直射。
④在鲸鱼周围挖掘水坑,以便鲸鱼的身体能够部分浸入水中,等待石浦海域潮位高涨基本覆盖鲸鱼身体。
(1)鲸鱼的生殖方式是胎生,幼鲸依靠母乳获取营养,所以在生物分类上鲸鱼属于
动物。
(2)潮汐是海水周期性的涨落现象,主要由月球和太阳的引力作用引起。请结合4月20日象山港潮汐时间表,分析为什么要选择在22:00开始施救?
时间
潮高(厘米)
潮汐状态
04:30
110
低潮
11:20
380
高潮
16:40
130
低潮
22:00
420
高潮
(3)凌晨4点,鲸鱼经过救援终于顺利返回海域,该鲸鱼按照70吨来计,海水密度为1.0×103千克/米3,g取10牛/千克。
①计算施救鲸鱼自然浮起需要的最小浮力。(写出计算过程)
②为保证安全,实际浮力需要增大20%,若使用4个相同圆柱形浮筒(浮筒质量相对于鲸鱼忽略不计)进行辅助,每个浮筒的体积至少为多大?
4.(2025宁波一模)夏天,鱼塘里常出现因水体缺氧导致鱼“冒头”现象。养殖人员可采用多种方法来增加水中的溶解氧。
(1)夏天鱼塘水体缺氧的主要原因是气温升高,氧气在水中的溶解度会 。
(2)化学方法增氧:养殖户常使用增氧剂鱼浮灵来增氧。某品牌鱼浮灵的有效成分是过碳酸钠(化学式为2 Na2CO3·3H2O2),撒入水中后产生的过氧化氢易分解,会快速释放氧气,缓解鱼类缺氧问题。过氧化氢分解产生氧气的化学方程式为 。
(3)生物方法增氧:养殖户为降低成本及可持续增氧,常通过种植水生植物的方法来解决水体缺氧问题。但专家建议水生植物覆盖面积不应过大,晚上需抛撒适量的增氧剂。请用科学知识解释专家的建议。
(4)物理方法增氧:如图甲为鱼塘常用的喷水式增氧机工作时的情境,细小水滴被喷射出去,增加了水与空气的接触面积,使水中的溶解氧增多。
甲 乙
第4题图
①该增氧机由浮球和水泵两部分组成,如图乙所示,此时浮球的一半体积露出水面。已知该增氧机质量为12千克,水泵体积为8分米3,水泵正下方配有的电线会对增氧机产生2牛的拉力。求该增氧机浮球的体积;(g取10牛/千克)
②由于向上喷水,会使增氧机露出水面的体积比不工作时 ;
③在三次喷水增氧作业中,控制水滴直径、喷水功率等其他条件不变,只改变喷水角度,水滴在空中运动轨迹如图丙所示。水滴在最高点A、B、C的速度分别为vA、vB和vC,若不计空气阻力和水滴质量变化,则这三个速度的大小关系是 。
第4题图丙
参考答案
1.(1)2H2+O2 2H2O
(2)硬度大或密度小等(答案合理即可)
(3)“跳跃式返回”过程中,返回器多次进出大气层,与空气摩擦,更多的机械能转化为内能,机械能减小,着陆时速度更小
2.(1)神经中枢
(2)毛细血管只允许红细胞单行通过,血管机器人高度超过红细胞直径,将无法在毛细血管中通行
(3)解:球体的重力G=mg=0.2 kg×10 N/kg=2 N
根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2,
有F1×2 cm=2 N×20 cm
解得F1=20 N
(4)F1′<F1。在图戊中,液压杆AB与OC恰好垂直,此时动力臂L1′(O点到液压杆AB的垂直距离)比图丁中的动力臂L1大,由杠杆平衡条件F1L1=F2L2可知,F2不变,L1增大,L2减小,所以F1减小
3.(1)哺乳
(2)由题表中潮汐状态可知,在22:00时,潮汐为高潮,潮高最高,此时鲸鱼排开海水的体积大,受到的浮力大,更容易施救
(3)解:①鲸鱼自然浮起的最小浮力,即F浮=G鲸=mg=70×103 kg×10 N/kg=7×105 N
②增加的浮力F浮′=20%F浮=20%×7×105 N=1.4×105 N
浮筒排开水的体积
V排===14 m3
每个浮筒的体积V===3.5 m3
4.(1)降低
(2)2H2O2 2H2O+O2↑
(3)水生植物覆盖面积不应过大的原因:
①水生植物白天通过光合作用释放氧气,但夜间只进行呼吸作用。过量植物会大量消耗水中氧气,与鱼类形成竞争关系,易致鱼类缺氧;
②水生植物覆盖面积过大会挤占鱼类游动空间,使鱼类摄食受阻;
③水生植物覆盖过密会遮挡阳光,抑制浮游植物(藻类)的光合作用;
④大量水生植物死亡后,水中微生物分解植物残体需要大量的氧气,使水体缺氧。
晚上需抛撒适量的增氧剂的原因:水生植物夜间只进行呼吸作用,会消耗氧气,抛撒适量的增氧剂来增加水中含氧量。
(4)①解:因为增氧机漂浮,F浮=G总+F拉=m总g+F拉=12 kg×10 N/kg+2 N=122 N
排开水的体积
V排===0.012 2 m3=12.2 dm3
V浮球=V排-V泵=12.2 dm3-8 dm3=4.2 dm3
浮球体积V浮球=8.4 dm3
②小
【解析】由于向上喷水,增氧机会对水产生向上的推力,力的作用是相互的,水对增氧机产生向下的力,故增氧机浸入水中的体积会增大。
③vA<vB<vC
【解析】不计空气阻力和水滴质量变化,水滴的机械能守恒,水滴喷出时的动能转化为水滴在最高点时动能和重力势能,相同的水滴,高度越高,重力势能越大,由机械能守恒可知,高度越高,动能越小,HA>HB>HC,则A点的动能小于B点的动能小于C点的动能,即vA<vB<vC。
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