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热点08 学科知识与工程应用的结合
热点解读
一、考查内容
1、物理知识与工程应用：常考力学原理在建筑、机械等工程领域的应用，如杠杆原理在起重机、剪刀等工具中的应用，通过分析这些工具的结构和使用过程，考查学生对杠杆平衡条件的理解和运用。还有压强知识在铁路轨道、大坝设计等方面的应用，如为什么铁路轨道要铺在枕木上，是为了增大受力面积减小压强。另外，电学知识在电路设计、电力输送等工程中的应用也较为常见，如根据实际用电需求设计串联或并联电路，计算电路中的电流、电压和电功率等。
2、化学知识与工程应用：化学材料在工程建设中的应用是考查重点，如金属材料的防锈蚀措施，通过考查铁生锈的条件以及防止铁生锈的方法，让学生理解化学原理在延长工程材料使用寿命方面的重要性。还有有机合成材料在塑料、橡胶制品中的应用，以及化学反应在化工生产中的应用，如利用酸碱中和反应处理工业废水等，考查学生对化学反应原理和实际应用的掌握程度。
3、生物知识与工程应用：生态工程是常见的考查内容，如 “稻虾共作” 生态系统，通过分析该生态系统中生物之间的关系、物质循环和能量流动等，考查学生对生态平衡和生态农业原理的理解。还有人体生理知识在医疗工程中的应用，如根据人体血液循环系统的知识，理解心脏起搏器、人工肾脏等医疗设备的工作原理，考查学生对生物知识的实际应用能力。
二、命题趋势
1、紧密联系社会热点：会结合当前的社会热点问题，如环境保护、新能源开发、人工智能等，考查学科知识在相关工程领域的应用。
2、强化跨学科融合：由于工程问题往往涉及多个学科领域的知识，未来的命题将更加强化跨学科融合。
3、突出创新实践能力：鼓励学生运用所学知识进行创新实践，设计和改进工程方案。
三、考查情况
在浙江中考科学中，学科知识与工程应用结合的内容考查频率较高。从知识点覆盖来看，物理、化学、生物等学科知识在工程应用中的考查较为均衡。例如，2024 年浙江中考科学第 32 题借助农业生产情境，利用 “高空修枝” 工具，考查杠杆知识在农业工程中的应用。化学方面，如 2024 年的 29 题基于织物处理工艺情境，通过使用醋酸的原因分析，考查化学知识在工业生产中的应用。生物知识则常结合生态工程、农业生产等情境进行考查，像 2024 年的 28 题通过 “稻虾共作” 生态系统的分析，考查生态环保相关知识。由于浙江中考科学注重考查学生运用所学知识解决实际问题的能力，强调情境化和跨学科整合，因此学科知识与工程应用结合的内容在未来的中考中仍会保持较高的考查频率，并可能进一步强化。
四、真题展示
1.（8分）（2024 浙江）学校科技节开展水火箭比赛，同学们通过查阅资料得知：水火箭射程与瓶内液体占总体积比例、瓶内气压和发射角度等因素有关。除上述因素外，为研究水火箭射程与瓶内液体质量的关系，某兴趣小组通过只改变液体的密度来改变其质量，并用图1装置和有关测量工具进行如下实验。
①取一可乐瓶作为水火箭内胆，瓶内装入体积为V的水，将其放置在已固定好的发射架上。
②用打气筒给水火箭打气，当瓶内气压为p时，打开开关发射。
③测出水火箭的射程，多次实验取平均值
④用食盐和水配制A、B、C三种密度不同的溶液，均量取体积为V的溶液替换水，重复上述步骤①②③。
实验结果如图2所示。请回答。
（1）实验中用于测量水火箭射程的工具是 刻度尺 。
（2）一定温度下，用足量的食盐和水配制溶液，若观察到 有食盐沉淀在下方 ，则溶液密度达到最大。
（3）本实验可得出的结论是 其他条件相同时，水火箭射程与瓶内液体质量有关，且质量越大，射程越远 。
（4）某同学认为本实验用相同装置，只用水进行实验，通过改变水的体积来改变质量更方便。从控制变量的角度判断该同学的观点是否合理并说明理由： 不合理，没有控制瓶内空气多少相同 。
【解答】解：（1）长度的测量工具是刻度尺，射程是长度，故实验中用于测量水火箭射程的工具是刻度尺。
（2）一定温度下，用足量的食盐和水配制溶液，若观察到有食盐沉淀在下方，说明是饱和溶液，则溶液浓度最大，使得密度达到最大。
（3）根据盐水是密度较大的A、B、C点，比相同体积的水的质量大，射程远，本实验可得出的结论是其他条件相同时，水火箭射程与瓶内液体质量有关，且质量越大，射程越远。
（4）某同学认为本实验用相同装置，只用水进行实验，通过改变水的体积来改变质量更方便。
改变水的质量的同时，改变了瓶内空气的多少，即使压强相同，空气的内能不等，做功不等，故不合理，原因是没有控制瓶内空气多少相同。
限时提升训练
某校项目化实验小组利用可乐瓶等材料制作水火箭（如图甲），并进行飞行高度测试实验。水火箭的结构如图乙所示。将水火箭竖立于地面，用打气筒通过打气管向瓶内打气，当瓶内压强足够大时，瓶塞脱落，瓶内的水向下喷出，水火箭就接近竖直向上飞。
（1）使水火箭运动状态发生改变的施力物体是 。
（2）实验中无法直接测量水火箭竖直上升的最大高度，可以转换为测量 来间接反映这个高度。
（3）如图丙所示，小组同学用频闪照相机拍下了水火箭从A处起飞，到C处达到最高点的运动情况，照相机每隔0.2秒曝光一次，从拍摄的照片可以看出，判断水火箭运动情况 （从“匀速直线运动”或“变速直线运动”选择），并说明理由 。
（4）以下是水火箭的部分评价量表
评价指标 优秀 合格 待改进
功能性 火箭能顺利升空，在空中的上升时间t≥6秒 火箭能顺利升空，在空中的上升时间3秒≤t＜6秒 火箭能顺利升空，在空中的上升时间t＜3秒或不能升空
图丁是小组同学实验时水火箭的速度和时间的关系，请结合评价量表的功能性指标，对该水火箭进行评价并说明理由。 。
如图甲所示为一款家用电动车，图乙是某型号剪式千斤顶的结构示意图。更换汽车轮胎时，将底部支撑台置于水平地面，保持千斤顶竖直，将顶升置于汽车车身下，用手摇动扳手使扳手绕O点不断旋转，带动丝杆转动。通过杠杆水平拉动左端铰链，使支架向内收缩，顶升升高，从而将汽车车身顶起，丝杆上刻有梯形扣，图丙是梯形扣的实物图。
（1）从手机APP上可以看到车辆的主要信息，手机和车辆是通过 传递信息的，该车电动机的工作原理是： 。
（2）该型号的剪式千斤顶是由一些简单机械组合而成的，在顶起车身的过程中，丝杆上的梯形扣属于下列简单机械中的 。
A.滑轮 B.滑轮组 C.杠杆 D.斜面
（3）现使用该剪式千斤顶更换轮胎，顶起汽车车身后，若顶升受到车身竖直向下的压力大小始终为10000牛，且等于顶升对车身的支持力，千斤顶自身重量忽略不计。顶起汽车车身后，为了方便更换轮胎，需要继续摇动扳手，使顶升继续升高一段距离，若人摇动扳手使顶升在1分钟内升高12厘米，用千斤顶顶起车身时的机械效率为80%，则人做功的功率是多大？
电池使人们能够获得比较稳定的持续电流，方便了人们的生活，它的发明经历了漫长的时间。
材料一：1780年，意大利科学家伽伐尼在解剖青蛙时偶然发现，当解剖刀无意中触及蛙腿上外露的神经时，蛙腿猛烈地抽搐了一下。重复操作，又观察到同样的现象。伽伐尼进行实验探究：采用静电装置对蛙腿采取电刺激，发现蛙腿抽动。
材料二：1800年，伏打认为伽伐尼实验产生电的原因是两种金属与湿的动物体相连造成的，他用盐水代替了神经和肌肉，用锌、铜两种金属与盐水接触也产生了电，他将这种电称为“金属电””。据此原理发明了伏打电堆。
材料三：在伏打提出“金属电”后约50年，德国科学家亥姆霍兹指出，所谓“金属电”是化学作用引起的，是溶液中电荷的定向移动而产生的电流，伏打电堆其实是多个伏打电池串联而成的电池组。
（1）伽代尼进行实验探究的假设是 引起蛙腿抽动的原因。
（2）分析图中的伏打电池可知，流经电动机M的电流方向是 （填“从锌片到铜片”或“从铜片到锌片”）。
（3）分析上述科学史料，判断下列观点正确的有 （可多选）。
A.人们对科学的发现纯属偶然
B.观察与实验是科学研究的重要方法
C.没有先进的仪器是无法进行科学研究的
D.电池的发明是几代科学家努力的结果
E.对前人已有理论的合理批判会使科学有重大发现
无人机通过无线电进行操控，在航拍、配送等方面具有广泛的应用。如图为某品牌无人机，由锂电池供电，采用4个电动机带动旋翼转动，对下方空气施力的同时获得升力。该无人机设有一键起降和返航、空中悬停等功能，其携带的摄像机可以进行高清拍摄并实时把信号传到遥控器的显示器。下表是该无人机的部分参数：
无人机质量（含摄像机） 1.5 千克
最大上升速度 6 米/秒
最大水平速度 15 米/秒
最大上升速度时受到的空气阻力 9 牛
（1）无人机在空中拍摄地面物体时，下列说法中正确的是 。（填字母）
A.无人机能悬停在空中，对其施力的物体是空气
B.摄像机镜头为凸透镜，物体在摄像机内成正立、缩小的实像
C．无人机与地面遥控器之间通过电磁波传递信息
（2）为了让电动机正常工作，每一个电动机通过连接一个变阻器来控制电动机的电流，从而改变电动机的功率，电动机和变阻器的连接方式是 （选填“并联”或“串联”）。
（3）已知无人机上升时受到的空气阻力与上升速度的平方成正比。该无人机参与某次火情勘测时，以4米/秒的速度从地面匀速竖直升空至100米高处，然后悬停观测。无人机上升时受到的空气阻力为多少牛？无人机上升过程中克服重力做功的功率为多少瓦？
飞檐是指屋檐的檐部向上翘起，是一种考虑室内采光取暖和建筑安全的中国传统建筑特色，是我国古代劳动人民智慧的结晶。不同地区的飞檐设计略有不同。
资料1：图甲为飞檐景观，图乙反映飞檐光照原理。
资料2：浙江的飞檐设计与北京飞檐相比，若屋顶高度不变时：既可以保持飞檐长度不变，加大飞檐翘起角度，也可以保持飞檐翘起角度不变，缩短飞檐。
资料3：降雪强度较大的东北地区的飞檐设计与北京飞檐相比，飞檐长度不但比北京地区没有增加，反而大大缩短。
结合上述信息并运用所学知识，对于飞檐在不同地区考虑室内采光取暖和建筑安全方面的不同设计做出合理的解释。
篮球场上没有凳子，请根据所学的工程与技术知识，设计一条板凳。设计要求：a.稳定坚固；b.坐着舒适；c.承重性好；d.可多张叠放。基于设计要求，解决下列问题：
（1）板凳设计过程中，不需要考虑的因素是 。
A.木工工艺知识
B.加工板凳的工具
C.篮球场的大小
D.人的身高和体重
（2）板凳设计存在以下过程：①设计方案；②明确问题；③检验作品；④改进完善；⑤实施计划；⑥发布成果，先后顺序正确的是
A.①②③④⑤⑥
B.②①⑤③④⑥
C.①②③⑤④⑥
D.②①③⑤④⑥
（3）针对板凳的设计要求，需对其进行技术试验，下列试验方法最不需要进行的是 。
A.进行燃烧实验判断防火性能
B.进行叠放凳子最多条数试验
C.邀请不同身高和体重的同学试坐板凳
D.测试板凳在不同倾斜角度下倾倒情况
（4）从板凳的稳定坚固和可多张叠放分析，以下四条板凳模型最符合要求的是 。
某校科技小组同学参加科技节，利用生活中常见的材料自制橡皮筋动力小车，如图一，其部分评价量表如表一所示。
表一
橡皮筋动力小车模型评价量表（节选）
评价指标 优秀 良好 待改进
指标一 车身稳定 车体略有倾 斜但不影响行驶
指标二 行驶距离远近可调 行驶距离不可调 不能行驶
（1）将评价量表一中“指标一”的待改进内容补充完整： 。
（2）该小车的工作原理是把弹性势能转化成 能。
（3）小组同学为探究小车运动距离的影响因素有哪些，设计实验并获得以下数据，如表二所示。
橡皮筋材料 合成橡胶
橡皮筋缠绕圈数 10圈
橡皮筋粗细 粗 细
实验次数 1 2 3 1 2 3
小车行驶距离（厘米） 120 125 130 110 108. 112
平均距离（厘米） 125 109
表二
根据实验结果和数据，你能得出什么结论？ 。
如图是小宁同学的一个平板电脑，小宁学习了工程实践课后，想做一个简易的支架，可以在一定范围内调节支撑角度，平板电脑的长度是24.8cm，宽度是17.9cm，厚度是0.6cm。现有直径5mm的铁条作为材料，长度足够，其他零件自选。以下是小宁进行工程实践的部分步骤：
（1）【明确问题】简易支架的设计要求如下：
①要求结构牢靠简单，便于制作；②能竖立，结构稳定；③能够调节支撑角度，操作方便。
（2）【设计方案】请根据上述设计要求，完成下列任务：
①小宁发现问题的途径是 （填字母）。
A.收集和分析信息
B.观察日常生活
C.技术研究与技术试验
②画出支撑架的设计草图，并在设计草图中标注支撑架的主要尺寸；必要时可用文字说明；
（3）【实施方案】小宁根据方案制作支架，记录了制作过程和技巧经验。
【检验作品】
①说明该支架是如何实现其功能的： 。
②为了检测该支架是否稳定，请你提出一个检测的操作方法： 。
【改进完善】……
【发布成果】……
立定跳远能反映人体下肢爆发力和弹跳力，是体质健康测试项目之一。某兴趣小组开展了“立定跳远自动测距垫设计”的项目活动，包括电路设计、表盘改造、优化改进三个环节。
【电路设计】
立定跳远的距离是指身体落地时离起跳线最近的点到起跳线的垂直距离，如图甲所示。小组同学设计了如图乙所示的电路原理图，其中电源电压恒为3伏，定值电阻R0的阻值为10欧，AB是长度为3米的均匀电阻丝，其阻值与长度的关系如图丙所示。设定A为起跳线位置，电阻丝上每隔1厘米设置一个压力开关，当压力开关受到一定压力时会自动闭合（图中“…”处部分开关未画出）。
（1）分析图乙可知，跳远距离越远，电压表的示数 。
【表盘改造】
（2）为方便读数，小组同学想在电压表表盘上标注相应的跳远距离。请通过计算说明电压表示数为1.8伏时测试者的跳远距离。
【优化改进】
起跳前，脚尖不能超过起跳线，否则成绩无效。根据评价量表本电路中缺少“踩线提醒”设计，需要改进。小组同学提出：利用小灯泡、电铃、压力开关S1等元件在原电路图上增加一条电路，使“踩线提醒”评价指标达到★★★。
（3）改进后的部分电路连接如图丁所示，请自选元件，将电路图补充完整。
立定跳远自动测距垫设计评价量表（节选）
评价指标 ★ ★★ ★★★
踩线提醒 起跳踩线时无提醒 起跳踩线时有亮灯或声音等提醒 起跳踩线时同时有亮灯和声音提醒
…… ……… ……… ……
巩固训练
1．下列有关科技小发明的认识正确的是（ ）
A．“小飞机”起飞时在地面加速助跑，能获得更大的惯性，利于起飞
B．“自制潜水艇”下潜过程中，受到的浮力和压强都增大
C．“水火箭”向后喷水时加速向前运动，说明力能改变物体的运动状态
D．“磁悬浮笔”悬浮在半空，是因为受到的重力和浮力是一对平衡力
2．2024年6月20日报道，我国首例国产“全磁悬浮人工心脏”(如图)植入手术成功实施。“人工心脏”体现了“结构与功能相适应”的科学观念。
（1）人工心脏能够辅助或替代人类心脏的功能。当人工心脏工作时，把血液泵入主动脉，模拟的是人体心脏 (选填“左心室”或“右心室”)的功能。
（2）人工心脏主要由血泵、控制系统和能源装置组成。血泵负责推动血液流动，这一功能与人体心脏的 功能相似。
（3）人工心脏植入患者体内后，患者的饮食需要避免高盐、高脂饮食，以下食物中应该适量或减少摄入的是____。
A．蔬菜 B．水果 C．肥肉 D．鱼类
3．如图所示，是我国矗立在东海的风力发电厂，风力发电机靠叶片在风力的推动下转动，带动发电机发电，把风能转化为电能。
（1）风力发电机的工作原理是 ；
（2）风能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。
（3）图中看得到近处发电机的底座而看不见远处发电机的底座可以作为下列哪一项观点的证据____。
A．地球是个球体
B．地球上海洋水占96.53%
C．地球在自转
4．在“制作生态瓶”的实践活动中，科学实践小组发现不同生态瓶中生物的种类和数量不同，瓶内生态系统的稳定性不同。他们想：当生态瓶中的水及水草数量一定时，动物的种类与数量怎样投放才能使生态瓶更稳定 于是通过实验来探究这一问题。
可供选择的器材：容积为3升的透明塑料瓶、凡士林、新鲜河水、蒸馏水、水草、大小相近的健壮小金鱼和小田鱼各若干等。
老师建议：①瓶中水为容积的2/3，每瓶中投放植物3株、鱼不超过3条；②先探究鱼的数量对生态瓶稳定性的影响，再探究不同种类鱼的配比对生态瓶稳定性的影响。
（1）实验中选择的塑料瓶是透明的，其目的是
（2）选择合适的器材，写出本实验的步骤。
（3）拓展思考：
①小明制作的生态球如图所示，该生态球应放在 的环境中。
②生态球已密封，除阳光、热能外，任何物质都无法进入生态球内，生态球中的生物能生存的原因是
③生态球不是自然状态下的生态系统，一般不能维持太长时间，说明 。
④若管内多增加些生产者，减少消费者，能否使该生态系统保持稳定的时间更长些 请说明原因： 。
⑤若缺乏光照，生态球中的生物最终都将死亡，这是因为生态球中的能量流动是 的。
5． 1830年，法国科学家用白磷、硫磺（易燃物）、木条发明了“摩擦火柴”（如图甲），将火柴头在粗糙的界面上轻轻划动，便可引燃火柴杆，这种火柴会因为踩踏或老鼠啃食引发火灾。1855年，瑞典科学家发明了“安全火柴”（如图乙），只需将火柴头快速从火柴盒侧面划过，便可引燃火柴，且保存和使用比“摩擦火柴”更加方便和安全。
资料一：白磷和红磷的部分性质如表。
资料二：玻璃粉是一种颗粒粗糙、化学性质稳定的粉末，能增大接触面粗糙程度。
资料三：氯酸钾受热易分解。
白磷 红磷
着火点 40℃ 260℃
毒性 有剧毒 无毒
结合上述材料和所学知识解释：
（1） 使用“安全火柴”时，氯酸钾受热分解产生氧气的化学方程式 。
（2） “安全火柴”比“摩擦火柴”保存和使用更安全的科学原理 。（写出一条）
四、综合题
6． 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（C3H3O3），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）
五、实践探究题
7．某校项目化实验中同学利用可乐瓶等材料制作了一个水火箭（如图甲），其结构示意如图乙所示，他们进行飞行高度实验。将水火箭竖立于地面，用打气筒通过打气管向瓶内打气，当瓶内压强足够大时，瓶塞脱落，瓶内的水向下喷出，水火箭就接近竖直地向上飞。
（1）瓶内的水向下喷出的同时水火箭向上运动，这是因为力的作用是 的；
（2）实验中无法直接测量水火箭竖直上升的最大高度，可以转换为测量水火箭从发射到落地的 来间接反映这个高度；
（3）如图丙所示，小组同学用频闪照相机拍下了水火箭从A处起飞，到C处达到最高点的运动情况，照相机每隔0.2秒曝光一次，从拍摄的照片可以看出，判断水火箭运动情况是 （选填“匀速直线运动”或“变速直线运动”），并说明理由；
（4）以下是水火箭发射的部分评价量表
评价指标 优秀 合格 待改进
功能性 火箭能顺利升空，在空中飞行时间 t≥8 秒 火箭能顺利升空，在空中飞行时间3秒≤t＜8秒 火箭能顺利升空，在空中飞行时间t＜3秒或不能升空
图丁是小组同学实验时的速度和时间的关系，请结合评价量表的功能性指标，对该水火箭进行评价并说明理由 。
8．项目化学习小组准备设计一款手动晾衣架，通过手摇器将钢丝绳缠绕或者释放，来带动滑轮组工作，使水平晾杆上升或下降。
（1）如下是项目成员讨论得到的评价量表，请选择或再添加一个评价维度，并写出一条对应的优秀标准 。
评价维度 优秀 待改进
操作性 手摇器转动流畅，无打滑、卡顿 手摇器难以转动流畅，有打滑、卡顿
经济性 晾杆、滑轮、钢丝绳材料价格实惠 晾杆、滑轮、钢丝绳材料价格昂贵
轻便性 晾杆尺寸合理，材料密度小 晾杆尺寸太大，材料密度太大
安全性 钢丝绳不易磨损、断裂 钢丝绳易磨损、断裂
●(● …… ……
（2）小陈选用铜铝合金来制作水平晾杆。为了探究铜铝合金(只含 Cu、Al两种元素)的成分含量，小陈取样品10g与足量的稀盐酸反应，收集到0.65g氢气，请通过计算求出该铜铝合金中铜的质量分数。
（3）如图是小陈设计的手动晾衣架，未挂衣物时，小陈测得用5.9N的力拉动绳子，能将这款手动晾衣架匀速抬高，已知水平晾杆的质量为2.2千克，每个滑轮均相同，不计绳重与摩擦，请求出每个动滑轮的质量。
9．某同学在老师指导下开展了“制作水火箭”的项目化学习：如图甲，往550mL 的瓶中加入适量的水，塞好瓶塞后放在发射底座上，用气筒向瓶内打气，当瓶内气体压强达到一定程度时，高压气体会将水和橡皮塞从瓶口压出，水火箭飞向高空，发射成功后，测量水平方向的射程。
序号 液体种类 液体体积/毫升 倾角/度 平均射程/米
1 水 100 30 16.4
2 水 200 30 7.7
3 水 300 30 6
4 水 200 15 6.5
5 水 200 45 24
6 水 200 60 14.5
（1）实验中测量液体体积的工具是 。
（2）如图乙为水火箭的结构所示图。当水火箭向下喷水使自身升空，说明 。
（3）改变瓶中的水量及发射倾角，多次实验，实验结果如表所示。某次实验时瓶中的水量为150mL，测得平均射程为7.7m，则此次发射角度可能是____。
A．15° B．30° C．45° D．60°
（4）为了探究液体的种类是否会影响水火箭的平均射程，请你帮他设计主要的实验步骤 。
10．中国首辆火星车“祝融号”于2021年5月22日成功到达火星表面。设计火星车时要综合考虑火星表面光照弱、温度低、随时会出现尖锐砂石以及不可预估的沙尘天气等不利因素。为了帮助同学们更加深入地了解“祝融号”火星车，老师让大家自主设计制造一辆“火星车”。
（1）设计制作“火星车”的步骤有：
①设计方案
②实施计划
③明确问题
④改进完善
⑤发布成果
⑥检验产品
请按先后顺序将它们排序： （填序号）。
（2）“祝融号”火星车比“玉兔二号”月球车设计了更大尺寸的太阳能板，是为了 。
A.接受更多的太阳能
B.美观漂亮
C.方便控制行进时转向
（3）根据下面“火星车”模型测试记录表，可以知道第 组制作的模型最好。还可以从哪些方面对“火星车”进行评价？ （试举一例）。
光电转换率 保温性 抗震性 平稳性 设计图文与说明
第一组 3分 2分 1分 1分 3分
第二组 2分 3分 2分 3分 2分
第三组 1分 1分 3分 2分 2分
11．小乐设计并制作了一款保温杯垫，实践步骤包括：
a.制作保温杯垫，编写使用说明书；
b.收集信息，选择合适的保温杯垫材料和制作工具，绘制草图；
c.发布保温杯垫；
d.根据测试结果进行优化；
e.对保温杯垫进行测试，并结合评价量表打分；
f.了解已有的保温杯垫加热方式，明确保温杯垫的验收标准。
（1）工程实践的一般过程如下：明确问题→设计方案→实施计划→检验作品→改进完善→发布成果。则小乐实践步骤的顺序为 （按序填写母）。
（2）为了使保温杯垫适用于更多水杯的保温，步骤b中应收集的信息有 （写出1点）。
（3）小乐选择了用电加热的方式制作保温杯垫，并设计了如下评价量表，回答问题：
评价指标 优秀 合格 待改进
材料 易得且环保 易得、不环保 待填①
保温效果 最高保温温度在50℃以上 最高保温温度在30℃～50℃之间 最高保温温度在30℃以下
智能化 可连续调节保温温度 可调节保温温度但不连续 无法调节保温温度
待填② …… …… ……
①补全保温杯垫评价量表。 。
②针对保温杯垫采用电加热的方式，提出一个新的评价指标。 。
12．2024年1月4日，浙江发布了2023年度浙江各地市的气象数据。一起来看看吧。
名称 说明 城市及数据
年度“补水”城市 降水量最大 宁波：1671.6毫米
年度“热情”城市 高温天数最多 丽水：48天
年度“冻人”城市 温度最低 湖州：﹣7.1摄氏度
年度“限光”城言 每天日日照时间最长 杭州：5.8时
年度“呼吸”城市 环验空气质量排名 舟山：第1
（1）“宁波年降水量最大”反映的是当地的 （选填“天气”或“气候”）。
（2）预报天气，气象卫星需要将收集的云层信息以 （选填“电磁波”或“超声波”）的形式向气象预报中心传输。
（3）家用空气净化器能有效提升室内空气质量。如图为某空气净化器及其工作原理示意图。打开风机，脏空气进入净化器。灰尘颗粒先经过高压钨丝带上正电荷，再通过带负电的滤网时被滤网捕获，最后通过活性碳层，从而获得洁净空气。请用所学知识解释该空气净化器的工作过程。 。
13．微波通信
电磁波可以用来传递信息，通常用于广播、电视等通信。微波是电磁波家族中的一员，它的性质比中波和短波更接近光波。信息理论表明，作为载体的电磁波，与中波和短波相比，微波在相同的时间内可以传输更多的信息。
用微波传递信息时，必须每隔50km左右就要建设一个微波中继站，如图甲所示。信号传递的距离越远，需要的中继站越多。在雪山上、大洋中，根本无法建设中继站，所以人类用地球同步通信卫星做微波通信的中继站来进行通信。如图乙所示，在地球的周围均匀地配置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三颗同步通信卫星作为太空微波中继站，可使地球上任意两点间保持通信，接收地面站传来的电信号，经过处理后，再发送到另一个或几个地面站。现在通过卫星电视，某地举行体育赛事，其他地方的人几乎可以立刻看到现场的画面。
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）用微波传递信息时，必须每隔50km左右就要建设一个微波中继站，这是因为 （选填序号）。
①多修建中继站，有利于微波产生更多的信息
②微波的传播距离比中波近，只能传播50km
③微波沿直线传播，不能沿地球表面绕射
（2）如图丙所示，a、b分别是Ⅰ、Ⅱ两颗卫星正下方的地面站，把通信卫星假想成一个平面镜，要使地球上b处地面站接收到a处发送的信号，请仿照光路图，在图中画出平面镜及微波传播的路径和方向。
（3）已知三颗通信卫星距地面的高度都是3.58×104km，任意两颗卫星之间的距离都是7.30×104km．则a处发送的微波信号传送到b处所用的时间是 s。
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热点08 学科知识与工程应用的结合
热点解读
一、考查内容
1、物理知识与工程应用：常考力学原理在建筑、机械等工程领域的应用，如杠杆原理在起重机、剪刀等工具中的应用，通过分析这些工具的结构和使用过程，考查学生对杠杆平衡条件的理解和运用。还有压强知识在铁路轨道、大坝设计等方面的应用，如为什么铁路轨道要铺在枕木上，是为了增大受力面积减小压强。另外，电学知识在电路设计、电力输送等工程中的应用也较为常见，如根据实际用电需求设计串联或并联电路，计算电路中的电流、电压和电功率等。
2、化学知识与工程应用：化学材料在工程建设中的应用是考查重点，如金属材料的防锈蚀措施，通过考查铁生锈的条件以及防止铁生锈的方法，让学生理解化学原理在延长工程材料使用寿命方面的重要性。还有有机合成材料在塑料、橡胶制品中的应用，以及化学反应在化工生产中的应用，如利用酸碱中和反应处理工业废水等，考查学生对化学反应原理和实际应用的掌握程度。
3、生物知识与工程应用：生态工程是常见的考查内容，如 “稻虾共作” 生态系统，通过分析该生态系统中生物之间的关系、物质循环和能量流动等，考查学生对生态平衡和生态农业原理的理解。还有人体生理知识在医疗工程中的应用，如根据人体血液循环系统的知识，理解心脏起搏器、人工肾脏等医疗设备的工作原理，考查学生对生物知识的实际应用能力。
二、命题趋势
1、紧密联系社会热点：会结合当前的社会热点问题，如环境保护、新能源开发、人工智能等，考查学科知识在相关工程领域的应用。
2、强化跨学科融合：由于工程问题往往涉及多个学科领域的知识，未来的命题将更加强化跨学科融合。
3、突出创新实践能力：鼓励学生运用所学知识进行创新实践，设计和改进工程方案。
三、考查情况
在浙江中考科学中，学科知识与工程应用结合的内容考查频率较高。从知识点覆盖来看，物理、化学、生物等学科知识在工程应用中的考查较为均衡。例如，2024 年浙江中考科学第 32 题借助农业生产情境，利用 “高空修枝” 工具，考查杠杆知识在农业工程中的应用。化学方面，如 2024 年的 29 题基于织物处理工艺情境，通过使用醋酸的原因分析，考查化学知识在工业生产中的应用。生物知识则常结合生态工程、农业生产等情境进行考查，像 2024 年的 28 题通过 “稻虾共作” 生态系统的分析，考查生态环保相关知识。由于浙江中考科学注重考查学生运用所学知识解决实际问题的能力，强调情境化和跨学科整合，因此学科知识与工程应用结合的内容在未来的中考中仍会保持较高的考查频率，并可能进一步强化。
四、真题展示
1.（8分）（2024 浙江）学校科技节开展水火箭比赛，同学们通过查阅资料得知：水火箭射程与瓶内液体占总体积比例、瓶内气压和发射角度等因素有关。除上述因素外，为研究水火箭射程与瓶内液体质量的关系，某兴趣小组通过只改变液体的密度来改变其质量，并用图1装置和有关测量工具进行如下实验。
①取一可乐瓶作为水火箭内胆，瓶内装入体积为V的水，将其放置在已固定好的发射架上。
②用打气筒给水火箭打气，当瓶内气压为p时，打开开关发射。
③测出水火箭的射程，多次实验取平均值
④用食盐和水配制A、B、C三种密度不同的溶液，均量取体积为V的溶液替换水，重复上述步骤①②③。
实验结果如图2所示。请回答。
（1）实验中用于测量水火箭射程的工具是 刻度尺 。
（2）一定温度下，用足量的食盐和水配制溶液，若观察到 有食盐沉淀在下方 ，则溶液密度达到最大。
（3）本实验可得出的结论是 其他条件相同时，水火箭射程与瓶内液体质量有关，且质量越大，射程越远 。
（4）某同学认为本实验用相同装置，只用水进行实验，通过改变水的体积来改变质量更方便。从控制变量的角度判断该同学的观点是否合理并说明理由： 不合理，没有控制瓶内空气多少相同 。
【解答】解：（1）长度的测量工具是刻度尺，射程是长度，故实验中用于测量水火箭射程的工具是刻度尺。
（2）一定温度下，用足量的食盐和水配制溶液，若观察到有食盐沉淀在下方，说明是饱和溶液，则溶液浓度最大，使得密度达到最大。
（3）根据盐水是密度较大的A、B、C点，比相同体积的水的质量大，射程远，本实验可得出的结论是其他条件相同时，水火箭射程与瓶内液体质量有关，且质量越大，射程越远。
（4）某同学认为本实验用相同装置，只用水进行实验，通过改变水的体积来改变质量更方便。
改变水的质量的同时，改变了瓶内空气的多少，即使压强相同，空气的内能不等，做功不等，故不合理，原因是没有控制瓶内空气多少相同。
限时提升训练
1．某校项目化实验小组利用可乐瓶等材料制作水火箭（如图甲），并进行飞行高度测试实验。水火箭的结构如图乙所示。将水火箭竖立于地面，用打气筒通过打气管向瓶内打气，当瓶内压强足够大时，瓶塞脱落，瓶内的水向下喷出，水火箭就接近竖直向上飞。
（1）使水火箭运动状态发生改变的施力物体是 。
（2）实验中无法直接测量水火箭竖直上升的最大高度，可以转换为测量 来间接反映这个高度。
（3）如图丙所示，小组同学用频闪照相机拍下了水火箭从A处起飞，到C处达到最高点的运动情况，照相机每隔0.2秒曝光一次，从拍摄的照片可以看出，判断水火箭运动情况 （从“匀速直线运动”或“变速直线运动”选择），并说明理由 。
（4）以下是水火箭的部分评价量表
评价指标 优秀 合格 待改进
功能性 火箭能顺利升空，在空中的上升时间t≥6秒 火箭能顺利升空，在空中的上升时间3秒≤t＜6秒 火箭能顺利升空，在空中的上升时间t＜3秒或不能升空
图丁是小组同学实验时水火箭的速度和时间的关系，请结合评价量表的功能性指标，对该水火箭进行评价并说明理由。 。
【解答】解：（1）瓶内的水向下喷出，水火箭给水一个向下的力，由于物体间力的作用是相互的，水给水火箭一个向上的力，水火箭向上运动；
（2）火箭上升的高度越高，到落地时所需的时间就越大，所以实验中可以测量水火箭从发射到落地的时间来间接反映这个高度；
（3）如图丙所示，因照相机每隔0.2s曝光一次，从他拍下的照片可以看出，在水火箭在做变速直线运动，其理由是：在相同时间内通过的距离不同，根据v知，水火箭在做变速直线运动；
（4）由图丁知该水火箭在空中的飞行时间等于8秒，由评价指标中优秀的标准知该水火箭为优秀。
故答案为：（1）水；（2）时间；（3）变速直线运动；水火箭在相同时间内竖直通过的距离不同；（4）该水火箭优秀，理由是其在空中飞行的时间等于8秒，符合优秀的评价指标。
2．如图甲所示为一款家用电动车，图乙是某型号剪式千斤顶的结构示意图。更换汽车轮胎时，将底部支撑台置于水平地面，保持千斤顶竖直，将顶升置于汽车车身下，用手摇动扳手使扳手绕O点不断旋转，带动丝杆转动。通过杠杆水平拉动左端铰链，使支架向内收缩，顶升升高，从而将汽车车身顶起，丝杆上刻有梯形扣，图丙是梯形扣的实物图。
（1）从手机APP上可以看到车辆的主要信息，手机和车辆是通过 传递信息的，该车电动机的工作原理是： 。
（2）该型号的剪式千斤顶是由一些简单机械组合而成的，在顶起车身的过程中，丝杆上的梯形扣属于下列简单机械中的 。
A.滑轮 B.滑轮组 C.杠杆 D.斜面
（3）现使用该剪式千斤顶更换轮胎，顶起汽车车身后，若顶升受到车身竖直向下的压力大小始终为10000牛，且等于顶升对车身的支持力，千斤顶自身重量忽略不计。顶起汽车车身后，为了方便更换轮胎，需要继续摇动扳手，使顶升继续升高一段距离，若人摇动扳手使顶升在1分钟内升高12厘米，用千斤顶顶起车身时的机械效率为80%，则人做功的功率是多大？
【解答】解：（1）由于电磁波可以传递信息，所以手机和车辆是通过电磁波传递信息的；电动机是根据通电导体在磁场中受力运动的原理工作的；
（2）丝杆上的梯形扣是变形的斜面，可以达到省力的目的，故选D；
（3）由题意可知顶升对车身的支持力F支＝F压＝10000N，且人摇动扳手使顶升在1min内升高12cm＝0.12m，
则千斤顶对车做的有用功：
W有用＝F支h＝10000N×0.12m＝1200J，
由η100%可得，人做的总功：
W总1500J，
人做功的功率：
P25W。
答：（1）电磁波；通电导体在磁场中受力运动；（2）D；（3）人做功的功率是25W。
3．电池使人们能够获得比较稳定的持续电流，方便了人们的生活，它的发明经历了漫长的时间。
材料一：1780年，意大利科学家伽伐尼在解剖青蛙时偶然发现，当解剖刀无意中触及蛙腿上外露的神经时，蛙腿猛烈地抽搐了一下。重复操作，又观察到同样的现象。伽伐尼进行实验探究：采用静电装置对蛙腿采取电刺激，发现蛙腿抽动。
材料二：1800年，伏打认为伽伐尼实验产生电的原因是两种金属与湿的动物体相连造成的，他用盐水代替了神经和肌肉，用锌、铜两种金属与盐水接触也产生了电，他将这种电称为“金属电””。据此原理发明了伏打电堆。
材料三：在伏打提出“金属电”后约50年，德国科学家亥姆霍兹指出，所谓“金属电”是化学作用引起的，是溶液中电荷的定向移动而产生的电流，伏打电堆其实是多个伏打电池串联而成的电池组。
（1）伽代尼进行实验探究的假设是 引起蛙腿抽动的原因。
（2）分析图中的伏打电池可知，流经电动机M的电流方向是 （填“从锌片到铜片”或“从铜片到锌片”）。
（3）分析上述科学史料，判断下列观点正确的有 （可多选）。
A.人们对科学的发现纯属偶然
B.观察与实验是科学研究的重要方法
C.没有先进的仪器是无法进行科学研究的
D.电池的发明是几代科学家努力的结果
E.对前人已有理论的合理批判会使科学有重大发现
【解答】解：（1）阅读材料可知，当解剖刀无意中触及蛙腿上外露的神经时，蛙腿猛烈地抽搐了一下，结合后述材料“金属电”的描述，动物内部可能存在着“动物电”，是引起蛙腿抽动的原因；
（2）规定正电荷定向移动的方向是电流的方向，电子的定向移动方向与电流方向相反；如图，流经电动机M电子方向是从锌片到铜片，电流方向是是从铜片到锌片；
（3）A、人们对科学的发现并非纯属偶然，故A错误；
B、观察与实验是科学研究的重要方法，故B正确；
C、没有先进的仪器也是可以进行科学研究的，故C错误；
D、电池的发明是几代科学家努力的结果，故D正确；
E、对前人已有理论的合理批判会使科学有重大发现，故E正确，故选：BDE。
故答案为：（1）动物内部存在着“动物电”；（2）从铜片到锌片；（3）BDE。
4．无人机通过无线电进行操控，在航拍、配送等方面具有广泛的应用。如图为某品牌无人机，由锂电池供电，采用4个电动机带动旋翼转动，对下方空气施力的同时获得升力。该无人机设有一键起降和返航、空中悬停等功能，其携带的摄像机可以进行高清拍摄并实时把信号传到遥控器的显示器。下表是该无人机的部分参数：
无人机质量（含摄像机） 1.5 千克
最大上升速度 6 米/秒
最大水平速度 15 米/秒
最大上升速度时受到的空气阻力 9 牛
（1）无人机在空中拍摄地面物体时，下列说法中正确的是 。（填字母）
A.无人机能悬停在空中，对其施力的物体是空气
B.摄像机镜头为凸透镜，物体在摄像机内成正立、缩小的实像
C．无人机与地面遥控器之间通过电磁波传递信息
（2）为了让电动机正常工作，每一个电动机通过连接一个变阻器来控制电动机的电流，从而改变电动机的功率，电动机和变阻器的连接方式是 （选填“并联”或“串联”）。
（3）已知无人机上升时受到的空气阻力与上升速度的平方成正比。该无人机参与某次火情勘测时，以4米/秒的速度从地面匀速竖直升空至100米高处，然后悬停观测。无人机上升时受到的空气阻力为多少牛？无人机上升过程中克服重力做功的功率为多少瓦？
【解答】解：（1）A.无人机能悬停在空中，阻力的施力物体是空气，重力的施力物体是地球，故A错误；
B.摄像机镜头为凸透镜，物体在摄像机内成倒立、缩小的实像，故B错误；
C．无人机与地面遥控器之间通过电磁波传递信息，故C正确。
故选：C。
（2）为了让电动机正常工作，每一个电动机通过连接一个变阻器来控制电动机的电流，从而改变电动机的功率，电动机和变阻器的连接方式是串联的，可以很方便的改变电路中的电流。
（3）无人机匀速上升并悬停时，受到的空气阻力和重力是一对平衡力，此时的阻力为f＝G＝mg＝1.5kg×10N/kg＝15N；
无人机克服重力所做的功为：W＝Gh＝mgh＝1.5kg×10N/kg×100m＝1500N；
无人机上升的时间为：；
无人机上升过程中克服重力做功的功率为：。
故答案为：（1）C；（2）串联；（3）无人机上升时受到的空气阻力为15N；无人机上升过程中克服重力做功的功率为60W。
5．飞檐是指屋檐的檐部向上翘起，是一种考虑室内采光取暖和建筑安全的中国传统建筑特色，是我国古代劳动人民智慧的结晶。不同地区的飞檐设计略有不同。
资料1：图甲为飞檐景观，图乙反映飞檐光照原理。
资料2：浙江的飞檐设计与北京飞檐相比，若屋顶高度不变时：既可以保持飞檐长度不变，加大飞檐翘起角度，也可以保持飞檐翘起角度不变，缩短飞檐。
资料3：降雪强度较大的东北地区的飞檐设计与北京飞檐相比，飞檐长度不但比北京地区没有增加，反而大大缩短。
结合上述信息并运用所学知识，对于飞檐在不同地区考虑室内采光取暖和建筑安全方面的不同设计做出合理的解释。
【解答】解：不同纬度位置正午太阳高度角度不同，低纬度地区（浙江）比高纬度地区（北京）同一时间正午太阳高度角要大，同一地区夏季正午太阳高度比冬季要大，根据光的直线传播特点，浙江的飞檐设计，目的是冬季增大室内光照范围有利于保暖，夏季减少室内光照范围，有利于降温。由于东北地区冬季降雪强度较大，大量的积雪积压在飞檐上，根据杠杆平衡原理，缩短飞檐长度，防止由于飞檐过长导致力臂过大使飞檐断裂。
故答案为：
不同纬度位置正午太阳高度角度不同，低纬度地区（浙江）比高纬度地区（北京）同一时间正午太阳高度角要大，同一地区夏季正午太阳高度比冬季要大，根据光的直线传播特点，浙江的飞檐设计，目的是冬季增大室内光照范围有利于保暖，夏季减少室内光照范围，有利于降温。由于东北地区冬季降雪强度较大，大量的积雪积压在飞檐上，根据杠杆平衡原理，缩短飞檐长度，防止由于飞檐过长导致力臂过大使飞檐断裂。
6．篮球场上没有凳子，请根据所学的工程与技术知识，设计一条板凳。设计要求：a.稳定坚固；b.坐着舒适；c.承重性好；d.可多张叠放。基于设计要求，解决下列问题：
（1）板凳设计过程中，不需要考虑的因素是 。
A.木工工艺知识
B.加工板凳的工具
C.篮球场的大小
D.人的身高和体重
（2）板凳设计存在以下过程：①设计方案；②明确问题；③检验作品；④改进完善；⑤实施计划；⑥发布成果，先后顺序正确的是
A.①②③④⑤⑥
B.②①⑤③④⑥
C.①②③⑤④⑥
D.②①③⑤④⑥
（3）针对板凳的设计要求，需对其进行技术试验，下列试验方法最不需要进行的是 。
A.进行燃烧实验判断防火性能
B.进行叠放凳子最多条数试验
C.邀请不同身高和体重的同学试坐板凳
D.测试板凳在不同倾斜角度下倾倒情况
（4）从板凳的稳定坚固和可多张叠放分析，以下四条板凳模型最符合要求的是 。
【解答】解：（1）板凳设计过程中，需要木工知识、以及工具和适用性，不需要考虑的因素是篮球场的大小，故选：C。
（2）板凳设计需要明确问题、设计方案、实施计划、检验作品、改进完善、发布成果，故正确的顺序是②①⑤③④⑥，故选：B。
（3）针对板凳的设计要求，需对其进行技术试验，因为木柴具有可燃性，不需要进行燃烧实验判断防火性能，故选：A。
（4）从板凳的稳定坚固和可多张叠放分析，需要增大底面积且有支撑架，同时可堆叠，故选：A。
故答案为：（1）C；（2）B；（3）A；（4）A。
7．某校科技小组同学参加科技节，利用生活中常见的材料自制橡皮筋动力小车，如图一，其部分评价量表如表一所示。
表一
橡皮筋动力小车模型评价量表（节选）
评价指标 优秀 良好 待改进
指标一 车身稳定 车体略有倾 斜但不影响行驶
指标二 行驶距离远近可调 行驶距离不可调 不能行驶
（1）将评价量表一中“指标一”的待改进内容补充完整： 。
（2）该小车的工作原理是把弹性势能转化成 能。
（3）小组同学为探究小车运动距离的影响因素有哪些，设计实验并获得以下数据，如表二所示。
橡皮筋材料 合成橡胶
橡皮筋缠绕圈数 10圈
橡皮筋粗细 粗 细
实验次数 1 2 3 1 2 3
小车行驶距离（厘米） 120 125 130 110 108. 112
平均距离（厘米） 125 109
表二
根据实验结果和数据，你能得出什么结论？ 。
【解答】解：（1）小车无法完成正常的功能（车体倾斜严重，无法正常行驶）时需要改进；
（2）该小车的工作原理是把橡皮筋弹性势能转化成动能；
（3）根据实验数据可知：橡皮筋缠绕圈数相同时，橡皮筋越粗小车运动距离越远。
故答案为：（1）车体倾斜严重，无法正常行驶；（2）动；（3）橡皮筋缠绕圈数相同时，橡皮筋越粗小车运动距离越远。
8．如图是小宁同学的一个平板电脑，小宁学习了工程实践课后，想做一个简易的支架，可以在一定范围内调节支撑角度，平板电脑的长度是24.8cm，宽度是17.9cm，厚度是0.6cm。现有直径5mm的铁条作为材料，长度足够，其他零件自选。以下是小宁进行工程实践的部分步骤：
（1）【明确问题】简易支架的设计要求如下：
①要求结构牢靠简单，便于制作；②能竖立，结构稳定；③能够调节支撑角度，操作方便。
（2）【设计方案】请根据上述设计要求，完成下列任务：
①小宁发现问题的途径是 （填字母）。
A.收集和分析信息
B.观察日常生活
C.技术研究与技术试验
②画出支撑架的设计草图，并在设计草图中标注支撑架的主要尺寸；必要时可用文字说明；
（3）【实施方案】小宁根据方案制作支架，记录了制作过程和技巧经验。
【检验作品】
①说明该支架是如何实现其功能的： 。
②为了检测该支架是否稳定，请你提出一个检测的操作方法： 。
【改进完善】……
【发布成果】……
【解答】解：（1）为了观察方便，平板电脑需要支撑，是观察日常生活发现问题的；故选：B。
（2）采用选择螺母固定，通过角度改变倾斜程度，如图所示：
（3）三根支架通过调整螺丝与螺母紧固后，可调节角度，实现结构的可调节性与稳定性。
为了检测该支架是否稳定，把平板电脑放上面，轻轻晃动，观察是否翻倒。
故答案为：（2）①B；②见解答；
（3）①三根支架通过调整螺丝与螺母紧固后，可调节角度，
②把平板电脑放上面，轻轻晃动，观察是否翻倒。
9．立定跳远能反映人体下肢爆发力和弹跳力，是体质健康测试项目之一。某兴趣小组开展了“立定跳远自动测距垫设计”的项目活动，包括电路设计、表盘改造、优化改进三个环节。
【电路设计】
立定跳远的距离是指身体落地时离起跳线最近的点到起跳线的垂直距离，如图甲所示。小组同学设计了如图乙所示的电路原理图，其中电源电压恒为3伏，定值电阻R0的阻值为10欧，AB是长度为3米的均匀电阻丝，其阻值与长度的关系如图丙所示。设定A为起跳线位置，电阻丝上每隔1厘米设置一个压力开关，当压力开关受到一定压力时会自动闭合（图中“…”处部分开关未画出）。
（1）分析图乙可知，跳远距离越远，电压表的示数 。
【表盘改造】
（2）为方便读数，小组同学想在电压表表盘上标注相应的跳远距离。请通过计算说明电压表示数为1.8伏时测试者的跳远距离。
【优化改进】
起跳前，脚尖不能超过起跳线，否则成绩无效。根据评价量表本电路中缺少“踩线提醒”设计，需要改进。小组同学提出：利用小灯泡、电铃、压力开关S1等元件在原电路图上增加一条电路，使“踩线提醒”评价指标达到★★★。
（3）改进后的部分电路连接如图丁所示，请自选元件，将电路图补充完整。
立定跳远自动测距垫设计评价量表（节选）
评价指标 ★ ★★ ★★★
踩线提醒 起跳踩线时无提醒 起跳踩线时有亮灯或声音等提醒 起跳踩线时同时有亮灯和声音提醒
…… ……… ……… ……
【解答】解：（1）乙图中电阻AB与R0串联，由图乙可知，跳远距离越远，闭合的开关距离起跳点越远，接入电路的电阻越大，电压表测量电阻丝两端电压，根据串联分压原理可知，电阻越大，电阻两端电压越高，因此跳远距离越远，电压表的示数越大；
（2）当电压表示数U＝1.8V时，U0＝3V﹣1.8V＝1.2V，根据串联分压原理可以求得接入电路中的电阻：
由可得；，解得R＝15Ω，由图丙可知，跳远距离为1.5m；
（3）利用小灯泡、电铃、压力开关S1等元件在原电路图上增加一条电路，起跳踩线时同时有亮灯和声音提醒，说明小灯泡、电铃同时工作，电路设计如下：
。
巩固训练
1．下列有关科技小发明的认识正确的是（ ）
A．“小飞机”起飞时在地面加速助跑，能获得更大的惯性，利于起飞
B．“自制潜水艇”下潜过程中，受到的浮力和压强都增大
C．“水火箭”向后喷水时加速向前运动，说明力能改变物体的运动状态
D．“磁悬浮笔”悬浮在半空，是因为受到的重力和浮力是一对平衡力
【答案】C
【知识点】力的作用效果；惯性；浮力大小的计算；液体压强计算公式的应用；水火箭模型
【解析】【分析】（1）根据惯性大小的影响因素判断；
（2）根据阿基米德原理F浮力=ρ液gV排判断浮力的变化，根据压强公式p=ρ液gh判断压强的变化；
（3）根据力与运动的关系判断；
（4）根据平衡力的知识分析。
【解答】A.惯性的大小只与物体的质量有关，与速度大小无关，故A错误；
B.潜水艇下潜时，它排开水的体积不变，根据阿基米德原理F浮力=ρ液gV排可知，它受到的浮力不变。它的深度不断增大，根据压强公式p=ρ液gh可知，它受到的压强增大，故B错误；
C.“水火箭”向后喷水时加速向前运动，说明力能改变物体的运动状态，故C正确；
D.“磁悬浮笔”悬浮在半空，是因为受到的重力和磁力是一对平衡力，故D错误。
故选C。
二、填空题
2．2024年6月20日报道，我国首例国产“全磁悬浮人工心脏”(如图)植入手术成功实施。“人工心脏”体现了“结构与功能相适应”的科学观念。
（1）人工心脏能够辅助或替代人类心脏的功能。当人工心脏工作时，把血液泵入主动脉，模拟的是人体心脏 (选填“左心室”或“右心室”)的功能。
（2）人工心脏主要由血泵、控制系统和能源装置组成。血泵负责推动血液流动，这一功能与人体心脏的 功能相似。
（3）人工心脏植入患者体内后，患者的饮食需要避免高盐、高脂饮食，以下食物中应该适量或减少摄入的是____。
A．蔬菜 B．水果 C．肥肉 D．鱼类
【答案】（1）左心室
（2）心肌
（3）C
【知识点】食物与营养；心脏和血管；人体血液循环模型
【解析】【分析】（1）右心室连接肺动脉。
（2）心肌的功能是为血液流动提供动力。
（3）蔬菜和水果中维生素和纤维素含量较高，鱼类蛋白质含量较高，肥肉脂肪含量较高。
【解答】（1）主动脉中的血液来自于左心室，所以该人体心脏模拟的是左心室的功能。
（2）心肌收缩，给血液流动提供动力，血泵负责推动血液流动，可知血泵与心肌的功能相似。
（3）肥肉中含有较多的脂肪，属于高脂食物，应减少摄入。
故答案为：C。
3．如图所示，是我国矗立在东海的风力发电厂，风力发电机靠叶片在风力的推动下转动，带动发电机发电，把风能转化为电能。
（1）风力发电机的工作原理是 ；
（2）风能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。
（3）图中看得到近处发电机的底座而看不见远处发电机的底座可以作为下列哪一项观点的证据____。
A．地球是个球体
B．地球上海洋水占96.53%
C．地球在自转
【答案】（1）电磁感应
（2）可再生
（3）A
【知识点】电磁感应；能源的种类；地球仪模型
【解析】【分析】 （1）发电机是利用电磁感应原理制成的。
（2）能够短期内从自然界中得到补充的一次能源是可再生能源；短期内不能从自然界中得到补充的能源是不可再生能源。
（3）地球是一个不规则的球体。
【解答】 （1）风力发电机的工作原理是电磁感应。
（2）风能属于可再生能源。
（3）由于地球是一个球体，所以看得到近处发电机的底座而看不见远处发电机的底座。故A符合题意，BC不符合题意，故选：A。
三、实验探究题
4．在“制作生态瓶”的实践活动中，科学实践小组发现不同生态瓶中生物的种类和数量不同，瓶内生态系统的稳定性不同。他们想：当生态瓶中的水及水草数量一定时，动物的种类与数量怎样投放才能使生态瓶更稳定 于是通过实验来探究这一问题。
可供选择的器材：容积为3升的透明塑料瓶、凡士林、新鲜河水、蒸馏水、水草、大小相近的健壮小金鱼和小田鱼各若干等。
老师建议：①瓶中水为容积的2/3，每瓶中投放植物3株、鱼不超过3条；②先探究鱼的数量对生态瓶稳定性的影响，再探究不同种类鱼的配比对生态瓶稳定性的影响。
（1）实验中选择的塑料瓶是透明的，其目的是
（2）选择合适的器材，写出本实验的步骤。
（3）拓展思考：
①小明制作的生态球如图所示，该生态球应放在 的环境中。
②生态球已密封，除阳光、热能外，任何物质都无法进入生态球内，生态球中的生物能生存的原因是
③生态球不是自然状态下的生态系统，一般不能维持太长时间，说明 。
④若管内多增加些生产者，减少消费者，能否使该生态系统保持稳定的时间更长些 请说明原因： 。
⑤若缺乏光照，生态球中的生物最终都将死亡，这是因为生态球中的能量流动是 的。
【答案】（1）有利于植物进行光合作用，便于观测
（2）①取3个塑料瓶，各装入2升新鲜河水和3 株大小相近的健壮水草，分别标上 A、B、C1②在 A瓶内放入1条小金鱼，B瓶内放入2条小金鱼，C瓶内放入3条小金鱼；③将3个瓶子用盖子和凡士林密封，并同时放在光线良好的地方且避免阳光直射，每天早晚各观察一次，记录并比较各组小金鱼存活的天数；④比较三组实验现象，若B组金鱼生存时间最长，则再取2个塑料瓶，各装入 2升新鲜河水和3 株大小相近的健壮水草，分别标上 D、E；⑤在 D瓶内放入2条小田鱼，E瓶内放入小金鱼和小田鱼各1条，重复步骤③；⑥比较分析实验现象，得出结论。
（3）有光；这种生态系统的自动调节能力是有限的；不能，增加生产者减少消费者会使该生态系统中的二氧化碳量不足以维持水草的光合作用，使生态球内物质循环失衡；水草进行光合作用将二氧化碳和水合成贮藏能量的有机物，供鱼的生活所需，鱼通过呼吸作用为水草提供光合作用所需的二氧化碳，鱼的排出物中的有机物被水中的分解者分解为无机物，供水草利用
【知识点】生态系统及其多样性；生态球模型
【解析】【分析】（1）环境中影响生物的生活和分布的因素叫做生态因素。可分为非生物因素、生物因素两类。非生物因素对生物的影响：光、温度、水分、空气等，生物因素是指影响某种生物生活的其他生物。
（2）生态系统是指在一定地域内生物与环境形成的统一的整体。生态系统的组成包括非生物部分和生物部分。非生物部分有阳光、空气、水、温度、土壤（泥沙）等；生物部分包括生产者（绿色植物）、消费者（动物）、分解者（细菌和真菌）。据此解答。
【解答】（1）实验中选择的塑料瓶是透明的，其目的是有利于光合作用，便于观测。
（2）①取3个塑料瓶，各装入2升新鲜河水和3株大小相近的健壮水草，分别标上A、B、C；
②在A瓶内放入1条小金鱼、B瓶内放入2条小金鱼、C瓶内放入3条小金鱼：
③将3个瓶子用盖子和凡士林密封，并同时放在光线良好的地方且避免阳光直射；每天早晚各观
察一次，记录并比较各组鱼存活的天数；
④比较三组实验现象，若B组金鱼生存时间最长，则再取2个塑料瓶，各装入2升新鲜河水和3株
大小相近的健壮水草，分别标上D、E；
⑤在D瓶内放入2条小田鱼、E瓶内放入小金鱼和小田鱼各1条，重复步骤③；
⑥比较分析实验现象，得出结论。
（3）①光是光合作用的必要条件，绿色植物只有在光在才能进行光合作用，制造有机物并释放氧气，供其它生物所用，因此这个生态球应放在有光的地方。
②生态球已密封，除阳光、热能外，任何物质都无法进入生态球内，生态球中的生物能生存的原因是生态球不是自然状态下的生态系统，一般不能维持太长时间，说明水草进行光合作用将二氧化碳和水合成贮藏能量的有机物，供鱼的生活所需，鱼通过呼吸作用为水草提供光合作用所需的二氧化碳，鱼的排出物中的有机物被水中的分解者分解为无机物，供水草利用。
③生态球不是自然状态下的生态系统，一般不能维持太长时间，这种生态系统的自动调节能力是有限的。
④若管内多增加些生产者，减少消费者，不能使该生态系统保持稳定的时间更长些，增加生产者减少消费者会使该生态系统中的二氧化碳量不足以维持水草的光合作用，使生态球内物质循环失衡。
⑤若缺乏光照，生态球中的生物最终都将死亡，这是因为生态球中的能量流动是逐级递减，而且流动是单向的、不是循环的，最终在环境中消失。
5． 1830年，法国科学家用白磷、硫磺（易燃物）、木条发明了“摩擦火柴”（如图甲），将火柴头在粗糙的界面上轻轻划动，便可引燃火柴杆，这种火柴会因为踩踏或老鼠啃食引发火灾。1855年，瑞典科学家发明了“安全火柴”（如图乙），只需将火柴头快速从火柴盒侧面划过，便可引燃火柴，且保存和使用比“摩擦火柴”更加方便和安全。
资料一：白磷和红磷的部分性质如表。
资料二：玻璃粉是一种颗粒粗糙、化学性质稳定的粉末，能增大接触面粗糙程度。
资料三：氯酸钾受热易分解。
白磷 红磷
着火点 40℃ 260℃
毒性 有剧毒 无毒
结合上述材料和所学知识解释：
（1） 使用“安全火柴”时，氯酸钾受热分解产生氧气的化学方程式 。
（2） “安全火柴”比“摩擦火柴”保存和使用更安全的科学原理 。（写出一条）
【答案】（1）
（2）由于红磷燃烧温度高于白磷，因此可防止误划造成危害，生成氧气使燃烧更充分。同时白磷有毒，而红磷无毒，可防止误食造成中毒。
【知识点】制取氧气的原理；工程方案设计
【解析】【分析】（1）根据氯酸钾在二氧化锰作催化剂的条件下加热生成氯化钾和氧气进行分析；
（2）根据：“安全火柴”使用的是红磷，红磷的着火点高，且无毒进行分析。
【解答】（1）氯酸钾在二氧化锰作催化剂的条件下加热生成氯化钾和氧气，化学方程式是：
；
（2）由于红磷燃烧温度高于白磷，因此可防止误划造成危害，生成氧气使燃烧更充分。同时白磷有毒，而红磷无毒，可防止误食造成中毒。
四、综合题
6． 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（C3H3O3），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】（1）太阳；和；3
（2）酶；为人体提供能量
（3）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
【知识点】认识技术与工程
【解析】【分析】（1）绿色植物利用光提供的能量，在叶绿体中把二氧化碳和水合成了淀粉等有机物，并且把光能转化成化学能，储存在有机物中，这个过程就叫光合作用；
（2）图示为人工合成淀粉技术路线过程图，根据图中能量的转化及转化关系中的反应物和生成物，结合光合作用的原理及糖类物质的生理功能进行对比分析；
（3）根据该技术的优点来分析；
【解答】 （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（C3H4O3）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，淀粉属于糖类物质，糖类对人体的重要作用是为人体提供能量；
（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；
五、实践探究题
7．某校项目化实验中同学利用可乐瓶等材料制作了一个水火箭（如图甲），其结构示意如图乙所示，他们进行飞行高度实验。将水火箭竖立于地面，用打气筒通过打气管向瓶内打气，当瓶内压强足够大时，瓶塞脱落，瓶内的水向下喷出，水火箭就接近竖直地向上飞。
（1）瓶内的水向下喷出的同时水火箭向上运动，这是因为力的作用是 的；
（2）实验中无法直接测量水火箭竖直上升的最大高度，可以转换为测量水火箭从发射到落地的 来间接反映这个高度；
（3）如图丙所示，小组同学用频闪照相机拍下了水火箭从A处起飞，到C处达到最高点的运动情况，照相机每隔0.2秒曝光一次，从拍摄的照片可以看出，判断水火箭运动情况是 （选填“匀速直线运动”或“变速直线运动”），并说明理由；
（4）以下是水火箭发射的部分评价量表
评价指标 优秀 合格 待改进
功能性 火箭能顺利升空，在空中飞行时间 t≥8 秒 火箭能顺利升空，在空中飞行时间3秒≤t＜8秒 火箭能顺利升空，在空中飞行时间t＜3秒或不能升空
图丁是小组同学实验时的速度和时间的关系，请结合评价量表的功能性指标，对该水火箭进行评价并说明理由 。
【答案】（1）相互
（2）时间
（3）变速直线运动；水火箭在相同时间内竖直通过的距离不同
（4）该水火箭优秀，理由是其在空中飞行的时间等于8秒，符合优秀的评价指标
【知识点】速度公式及其应用；平均速度的计算及测量；力的作用是相互的；水火箭模型
8．项目化学习小组准备设计一款手动晾衣架，通过手摇器将钢丝绳缠绕或者释放，来带动滑轮组工作，使水平晾杆上升或下降。
（1）如下是项目成员讨论得到的评价量表，请选择或再添加一个评价维度，并写出一条对应的优秀标准 。
评价维度 优秀 待改进
操作性 手摇器转动流畅，无打滑、卡顿 手摇器难以转动流畅，有打滑、卡顿
经济性 晾杆、滑轮、钢丝绳材料价格实惠 晾杆、滑轮、钢丝绳材料价格昂贵
轻便性 晾杆尺寸合理，材料密度小 晾杆尺寸太大，材料密度太大
安全性 钢丝绳不易磨损、断裂 钢丝绳易磨损、断裂
●(● …… ……
（2）小陈选用铜铝合金来制作水平晾杆。为了探究铜铝合金(只含 Cu、Al两种元素)的成分含量，小陈取样品10g与足量的稀盐酸反应，收集到0.65g氢气，请通过计算求出该铜铝合金中铜的质量分数。
（3）如图是小陈设计的手动晾衣架，未挂衣物时，小陈测得用5.9N的力拉动绳子，能将这款手动晾衣架匀速抬高，已知水平晾杆的质量为2.2千克，每个滑轮均相同，不计绳重与摩擦，请求出每个动滑轮的质量。
【答案】（1）耐用性
（2）设未知数：设铝合金中铝的质量为x。
铝与稀盐酸反应的化学方程式为
2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑
54 6
x 0.65g
根据化学方程式列比例式求解：
，
解得
x=5.85g 。
计算铜的质量分数：
铜铝合金中铜的质量为
10g 5.85g=4.15g
，则铜的质量分数为
。
（3）计算晾杆重力：根据G=mg，m=2.2kg，g取10N/kg，可得晾杆重力杆 。
分析滑轮组绳子段数：
由图可知，承担物重的绳子段数n=4。
设未知数并列出方程：F=
（G+G0）
m动=0.08kg
【知识点】工程方案设计；工程的测试与改进；认识技术与工程
【解析】【分析】（1）项目评价维度：在设计产品（如手动晾衣架 ）时，需从多维度评价。操作性关乎使用体验，手摇器顺畅度影响操作便捷性；经济性涉及成本，材料价格影响产品造价；轻便性关联搬运和安装，尺寸与密度决定是否轻巧；安全性保障使用周期，部件耐用性防止意外。还可拓展如耐用性、美观性等维度，从不同方面衡量产品设计质量。
（2）化学方程式计算 - 合金成分分析：利用金属与酸反应的化学方程式计算合金成分。先写出正确化学方程式，明确反应物与生成物相对质量关系，根据产生氢气质量设未知数、列比例式求解，进而算出合金中各成分质量分数，体现化学计算在物质成分探究中的应用。
（3）滑轮组力学计算：涉及滑轮组时，先确定承担物重绳子段数n。利用公式物 F=（G+G0） ，结合已知条件（拉力、物体重力 ）列方程求解动滑轮重力或质量，考查对滑轮组省力原理及力学公式的运用 。
【解答】（1）耐用性 ；晾杆、滑轮、钢丝绳等部件在正常使用情况下，使用寿命长，不易损坏 。
（2）设未知数：设铝合金中铝的质量为x。
铝与稀盐酸反应的化学方程式为
2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑
54 6
x 0.65g
根据化学方程式列比例式求解：
，
解得
x=5.85g 。
计算铜的质量分数：
铜铝合金中铜的质量为
10g 5.85g=4.15g
，则铜的质量分数为
。
（3）计算晾杆重力：根据G=mg，m=2.2kg，g取10N/kg，可得晾杆重力杆 。
分析滑轮组绳子段数：
由图可知，承担物重的绳子段数n=4。
设未知数并列出方程：F=（G+G0）
m动=0.08kg
9．某同学在老师指导下开展了“制作水火箭”的项目化学习：如图甲，往550mL 的瓶中加入适量的水，塞好瓶塞后放在发射底座上，用气筒向瓶内打气，当瓶内气体压强达到一定程度时，高压气体会将水和橡皮塞从瓶口压出，水火箭飞向高空，发射成功后，测量水平方向的射程。
序号 液体种类 液体体积/毫升 倾角/度 平均射程/米
1 水 100 30 16.4
2 水 200 30 7.7
3 水 300 30 6
4 水 200 15 6.5
5 水 200 45 24
6 水 200 60 14.5
（1）实验中测量液体体积的工具是 。
（2）如图乙为水火箭的结构所示图。当水火箭向下喷水使自身升空，说明 。
（3）改变瓶中的水量及发射倾角，多次实验，实验结果如表所示。某次实验时瓶中的水量为150mL，测得平均射程为7.7m，则此次发射角度可能是____。
A．15° B．30° C．45° D．60°
（4）为了探究液体的种类是否会影响水火箭的平均射程，请你帮他设计主要的实验步骤 。
【答案】（1）量筒
（2）物体间力的作用是相互的
（3）A
（4）换用与水相同体积的不同种类的液体，在相同倾角下比较平均射程
【知识点】水火箭模型
【解析】【分析】（1）根据液体体积的测量工具解答；
（2）甲对乙施加力的作用，则乙同时对甲施加反作用力，这就是力的作用的相互性；
（3）根据表格数据分析射程与水量和发射角度的规律即可；
（4）根据控制变量法的要求设计实验。
【解答】 （1）实验中测量液体体积的工具是量筒。
（2）如图乙为水火箭的结构所示图。当水火箭向下喷水使自身升空，说明物体间力的作用是相互的。
（3）改变瓶中的水量及发射倾角，多次实验，实验结果如表所示。由表中数据分析可知：某次实验时瓶中的水量为150mL，测得平均射程为7.7m，即与200mL、倾角为30°时相比，水量减小，射程不变，则此次发射角度只能是比30°小，因此可能是15°，故选A。
（4）根据控制变量法思想，为了探究液体的种类是否会影响水火箭的平均射程，帮他设计主要的实验步骤：换用与水相同体积的不同种类的液体，在相同倾角下比较平均射程。
10；．中国首辆火星车“祝融号”于2021年5月22日成功到达火星表面。设计火星车时要综合考虑火星表面光照弱、温度低、随时会出现尖锐砂石以及不可预估的沙尘天气等不利因素。为了帮助同学们更加深入地了解“祝融号”火星车，老师让大家自主设计制造一辆“火星车”。
（1）设计制作“火星车”的步骤有：
①设计方案
②实施计划
③明确问题
④改进完善
⑤发布成果
⑥检验产品
请按先后顺序将它们排序： （填序号）。
（2）“祝融号”火星车比“玉兔二号”月球车设计了更大尺寸的太阳能板，是为了 。
A.接受更多的太阳能
B.美观漂亮
C.方便控制行进时转向
（3）根据下面“火星车”模型测试记录表，可以知道第 组制作的模型最好。还可以从哪些方面对“火星车”进行评价？ （试举一例）。
光电转换率 保温性 抗震性 平稳性 设计图文与说明
第一组 3分 2分 1分 1分 3分
第二组 2分 3分 2分 3分 2分
第三组 1分 1分 3分 2分 2分
【解答】解：（1）考查设计制作“火星车”的步骤排序。
设计制作一个产品通常遵循一定的流程，首先要明确问题，即清楚需要解决什么以及要达到什么样的目标，所以第一步是③明确问题；接着根据明确的问题进行设计方案，即①设计方案；然后按照设计好的方案实施计划，即②实施计划；实施计划后会得到产品，需要对产品进行检验，即⑥检验产品；检验后根据发现的问题进行改进完善，即④改进完善；最后将成果发布，即⑤发布成果。因此，正确的排序是③①②⑥④⑤。
（2）考查“祝融号”火星车设计更大尺寸太阳能板的原因。
A、火星距离太阳比月球更远，接收到的太阳辐射更少，太阳能板面积越大，能够接收到的太阳能就越多，这样才能为火星车提供足够的能量来维持其运行和工作，符合题意。
B、“焚烧漂亮”这种说法是不合理的，太阳能板的主要功能是收集能量，不是为了外观漂亮；
C、方便控制行进时转向与太阳能板的尺寸大小并无直接关联。
故选：A。（3）考查设计评价。
从表格数据来看，第二组的各项得分总和相对较高，所以可以认为第二组制作的模型最好。还可以从以下方面对“火星车”进行评价：材料的耐用性：例如模型所使用的材料在模拟火星环境（如温度变化、风沙等）下的耐受程度和使用寿命。能源利用效率：除了光电转换效率外，还可以考虑整体能源的消耗与利用情况，比如在相同任务下的能源消耗多少等。结构稳定性：在不同地形（如模拟的火星崎岖地形）上行驶或放置时，结构是否稳固，是否容易出现变形或损坏。
11．小乐设计并制作了一款保温杯垫，实践步骤包括：
a.制作保温杯垫，编写使用说明书；
b.收集信息，选择合适的保温杯垫材料和制作工具，绘制草图；
c.发布保温杯垫；
d.根据测试结果进行优化；
e.对保温杯垫进行测试，并结合评价量表打分；
f.了解已有的保温杯垫加热方式，明确保温杯垫的验收标准。
（1）工程实践的一般过程如下：明确问题→设计方案→实施计划→检验作品→改进完善→发布成果。则小乐实践步骤的顺序为 （按序填写母）。
（2）为了使保温杯垫适用于更多水杯的保温，步骤b中应收集的信息有 （写出1点）。
（3）小乐选择了用电加热的方式制作保温杯垫，并设计了如下评价量表，回答问题：
评价指标 优秀 合格 待改进
材料 易得且环保 易得、不环保 待填①
保温效果 最高保温温度在50℃以上 最高保温温度在30℃～50℃之间 最高保温温度在30℃以下
智能化 可连续调节保温温度 可调节保温温度但不连续 无法调节保温温度
待填② …… …… ……
①补全保温杯垫评价量表。 。
②针对保温杯垫采用电加热的方式，提出一个新的评价指标。 。
【解答】解：（1）工程实践步骤顺序：首先要“了解已有的保温杯垫加热方式，明确保温杯垫的验收标准”，这属于明确问题。接着“收集信息，选择合适的保温杯垫材料和制作工具，绘制草图”，这是设计方案。然后“制作保温杯垫，编写使用说明书”，这是实施计划。之后“对保温杯垫进行测试，并结合评价量表打分”以及“根据测试结果进行优化”属于检验作品和改进完善。最后“发布保温杯垫”属于发布成果。故答案为：
f b a e d c。
（2）为了使保温杯垫适用于更多水杯的保温，在收集信息时可以收集不同水杯的底部尺寸范围等信息，这样可以根据不同水杯尺寸来设计合适的保温杯垫，使其适用性更广。
（3）①补全保温杯垫评价量表：能耗方面：优秀：低能耗，在相同的保温时长和温度条件下，消耗电量少。合格：中等能耗，电量消耗处于一般水平。不合格：高能耗，相比同类型产品电量消耗明显偏高。安全性方面：优秀：具备多重安全保护措施，如过热保护、漏电保护等，安全性能高。合格：有基本的安全防护，能满足日常使用安全需求。不合格：安全防护措施少，存在安全隐患。②针对保温杯垫采用电加热的方式，新的评价指标：加热速度：优秀：能在短时间内（如5分钟内）将杯垫温度快速提升到设定温度范围（如从室温提升到50℃以上）；合格：能在一定时间内（如5﹣10分钟）将杯垫温度提升到设定温度范围（如30℃﹣50℃）；不合格：需要较长时间（10分钟以上）才能达到设定温度范围。温度均匀性：优秀：杯垫表面各点温度均匀，温差在±2℃以内。合格：杯垫表面温度基本均匀，温差在±5℃以内。不合格：杯垫表面温度不均匀，温差超过±5℃。
12．2024年1月4日，浙江发布了2023年度浙江各地市的气象数据。一起来看看吧。
名称 说明 城市及数据
年度“补水”城市 降水量最大 宁波：1671.6毫米
年度“热情”城市 高温天数最多 丽水：48天
年度“冻人”城市 温度最低 湖州：﹣7.1摄氏度
年度“限光”城言 每天日日照时间最长 杭州：5.8时
年度“呼吸”城市 环验空气质量排名 舟山：第1
（1）“宁波年降水量最大”反映的是当地的 （选填“天气”或“气候”）。
（2）预报天气，气象卫星需要将收集的云层信息以 （选填“电磁波”或“超声波”）的形式向气象预报中心传输。
（3）家用空气净化器能有效提升室内空气质量。如图为某空气净化器及其工作原理示意图。打开风机，脏空气进入净化器。灰尘颗粒先经过高压钨丝带上正电荷，再通过带负电的滤网时被滤网捕获，最后通过活性碳层，从而获得洁净空气。请用所学知识解释该空气净化器的工作过程。 。
【解答】解：（1）天气是指某个地方距离地表较近的大气层在短时间内的具体状况，特点是多变；气候是指一个地方多年的天气平均状况，具有相对的稳定性。“宁波年降水量最大”反映的是当地的气候；
（2）电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播，卫星通信是利用电磁波传递信息的，所以气象卫星将收集的云层信息以电磁波的形式向气象预报中心传输；
（3）风机工作时吸出内部气体，造成内部气压减小，脏空气进入净化器；灰尘颗粒先经过高压钨丝而带上正电荷，再通过带负电荷的滤网时，被滤网捕获，从而获得洁净空气。
13．微波通信
电磁波可以用来传递信息，通常用于广播、电视等通信。微波是电磁波家族中的一员，它的性质比中波和短波更接近光波。信息理论表明，作为载体的电磁波，与中波和短波相比，微波在相同的时间内可以传输更多的信息。
用微波传递信息时，必须每隔50km左右就要建设一个微波中继站，如图甲所示。信号传递的距离越远，需要的中继站越多。在雪山上、大洋中，根本无法建设中继站，所以人类用地球同步通信卫星做微波通信的中继站来进行通信。如图乙所示，在地球的周围均匀地配置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三颗同步通信卫星作为太空微波中继站，可使地球上任意两点间保持通信，接收地面站传来的电信号，经过处理后，再发送到另一个或几个地面站。现在通过卫星电视，某地举行体育赛事，其他地方的人几乎可以立刻看到现场的画面。
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）用微波传递信息时，必须每隔50km左右就要建设一个微波中继站，这是因为 （选填序号）。
①多修建中继站，有利于微波产生更多的信息
②微波的传播距离比中波近，只能传播50km
③微波沿直线传播，不能沿地球表面绕射
（2）如图丙所示，a、b分别是Ⅰ、Ⅱ两颗卫星正下方的地面站，把通信卫星假想成一个平面镜，要使地球上b处地面站接收到a处发送的信号，请仿照光路图，在图中画出平面镜及微波传播的路径和方向。
（3）已知三颗通信卫星距地面的高度都是3.58×104km，任意两颗卫星之间的距离都是7.30×104km．则a处发送的微波信号传送到b处所用的时间是 s。
【解答】解：
（1）由题意可知，微波的性质比中波和短波更接近光波，其传播路径更接近沿直线传播，不能沿地球表面绕射，
所以，用微波传递信息时，必须每隔50km左右就要建设一个微波中继站；
（2）由题意可知，分别连接a和Ⅰ、Ⅰ和Ⅱ、Ⅱ和b，做出∠aⅠⅡ和∠ⅠⅡb的角平分线即为法线的位置，
然后分别过Ⅰ、Ⅱ做出法线对应的垂线即为平面镜的位置，微波从a点发出然后到达b点，如下图所示：
（3）a处发送的微波信号传送到b处时微波通过的路程：
s＝3.58×104km×2+7.30×104km＝1.446×105km，
微波传播的速度等于光速，即v＝3.0×105km/s，
由v可得，a处发送的微波信号传送到b处所用的时间：
t0.482s。
故答案为：（1）③；（2）如上图所示；（3）0.482。
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