第13讲 跨学科和工程应用
〖课前测〗
1.1．下列有关科技小发明的认识正确的是（ C ）
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．法拉第在实验中偶然发现了电磁感应现象，于是，他思考了以下两个问题：①产生电磁感应现象的条件是什么 ②如何利用电磁感应现象制造出能持续不断产生电流的发电机 下列对这两个问题的认知正确的是( A )
A．①属于科学问题，②属于技术问题 B．①属于技术问题，②属于科学问题
C．①②都属于科学问题 D．①②都属于技术问题
3新趋势跨学科实践据图分析下列选项说法不正确的是（ D ）
A．图甲中，往盛有刚停止沸腾的水的烧瓶上浇冷水后，烧瓶内的水会重新沸腾
B．图乙中，在倒置的漏斗里放一个乒乓球，用手指托住乒乓球，然后从漏斗口向下吹气，并将手指移开，此时乒乓球不会下落
C．图丙中，冷锋过境时会带来大风、降雨、降温天气
D．图丁中，风向表示正确的应该是③
4.2024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
5．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）41.5%（3）m动=0.08kg
6．2024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。
7.机器人是自动控制机器（Robot的俗称，自动控制机器包括一切模拟人类行为或思想与模拟其他生物的机械（如机器狗、机器猫等）。请根据以下有关机器人的材料，回答相应问题：
（1）2017年10月26日，沙特阿拉伯授予美国汉森机器人公司生产的机器人索菲亚公民身份。索菲亚拥有橡胶皮肤，能够使用很多自然的面部表情和语言与人类互动，索菲亚自信自己会越来越聪明。
索菲亚是人类吗？ ；你的理由是 （至少回答两点）
（2）某市科技馆有机器人和参观者下象棋的展台。机器人取放棋子时用一根“手指”接触棋子表面就可以实现（如图），其奥秘是“手指”内部有电磁铁。机器人取放棋子是利用了电磁铁的 （选填“磁性有无”或“磁场方向”）可以控制的特点；这种棋子最好不要放置在潮湿的环境中保存，是因为 。
（3）如图所示，是一款自动清扫技术和人工智能设计于一体的地面清扫机器人。扫地机器人具有主动躲避障碍物、自动吸尘、自动返回充电等诸多智能功能。扫地机器人在工作时，若电量不足，会自动返回充电。小王在室内运动场上试用中发现，该机器人在1min内沿直线匀速清扫的距离为18m，若它在运动中所受阻力为105N，此机器人清扫地面过程中，动能 （填“变大”、“不变”或“变小”），此过程中机器人的水平推力所做的功的功率为 。
【解答】解：（1）机器人不能繁殖、不能进行新陈代谢，不具备生物的特征，不属于人类。
（2）根据机器人取放棋子的特点可以推断，它是靠电磁铁磁性有无来控制“手指”的，当通电时有磁性，将棋子取起，当断电时无磁性，将棋子放下；因为是铁质材料，放置在潮湿的环境中易生锈；
（3）机器人一直保持这个速度清扫，即速度不变，由于吸入了杂物，所以机器人的质量变大，所以清扫过程中其动能变大；
所以机器人的水平推力：F＝F阻＝105N，
所以水平推力所做功的功率：P＝Fv＝105N×0.3m/s＝31.5W。
8．请你根据下图回答有关问题：
（1）实验室欲制备并收集二氧化碳，需在图一中选用A、B与 组合（填序号）；
（2）图二是两套干燥气体装置，可用于干燥二氧化碳的是 （填“甲”或“乙”）。
（3）碱石灰久置在空气中会变质。某实验小组为确定一瓶久置的碱石灰的成分，设计了如图实验流程，请你参与探究过程：
①固体A中一定含有 。
②为了确定滤液B的成分，甲、乙同学做了如下探究：
甲同学：取少量溶液B于试管中，滴加足量的稀盐酸，产生大量气泡，则溶液B中的溶质是Na2CO3；
乙同学：取少量溶液B于试管中，滴加几滴酚酞试液，溶液变成红色，则溶液B中的溶质一定含有NaOH。
两位同学交流后觉得他们的结论均有不足。于是又做了如下实验。
实验步骤 实验现象
①取少量溶液B于试管中，加入足量CaCl2溶液；②过滤，在滤液中滴加酚酞试液 ①有白色沉淀生成②溶液由无色变为红色
上述实验中，加入足量CaCl2溶液的目的是 。滤液B中的溶质是 。
③实验过程中，同学们发现向原样品中加水时还放出大量的热。综合以上探究，下列有关原样品成分的分析正确的是 （填序号）。（提示Ca(OH)2、Na2CO3溶于水无明显的温度变化；CaCl2溶液呈中性。）
A．一定有NaOH B.一定有Na2CO3
C.一定有CaO D.至少有CaO、NaOH中的一种
【答案】D、F；甲；碳酸钙；除去碳酸钠避免干扰氢氧化钠的检验；碳酸钠和氢氧化钠（或Na2CO3和NaOH）；BD
〖课堂练习〗
一、 电动车杠杆
【例1】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。
二、无人机
【例1】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：。
三、跳远测试器
【例1】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：
。
四、直播带货
【例1】董宇辉现象是指新东方前英语教师董宇辉在直播带货中凭借其深厚的知识底蕴和独特的教学风格将商品讲解与文化、科学知识深度融合，受到广大观众的喜爱和追捧的现象。通过董宇辉的成功案例，我们可以深刻地认识到学习的重要性。董宇辉在直播中推荐了一款采用传统工艺制作的章丘铁锅，请结合所学知识，完成以下内容：
（1）铁锅在烹饪时需要燃料燃烧给铁锅加热，燃料燃烧时的能量转化是 。
（2）章丘铁锅采用优质生铁为原料，生铁是铁的合金，主要由铁与碳元素组成，它属于 （选填“纯净物”或“混合物”）。
（3）有人认为铁锅在日常使用中能为人体补充铁元素，也有人认为铁锅中的铁元素为非血红素铁，能被人体吸收的比例只有不到3%，而人体所需的、且能有效吸收的是血红素铁，所以即使是长期使用铁锅，也达不到补铁的效果。平时我们可以通过摄入含铁丰富的食物来补铁，因为铁是红细胞合成 的原料，缺铁会造成 （填疾病名称）。
【解答】解：（1）燃料通过燃烧将化学能转化为燃气的内能，也就是通常所说的释放出能量。
（2）生铁是生铁是指含碳量大于2%的铁碳合金，属于混合物。
（3）铁元素是合成血红蛋白的原料之一，如果体内缺乏铁元素，会导致红细胞生成不足，从而引起贫血的现象。
五、碳中和
【例1】中央财经委员会第九次会议明确把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局，争取在2060年前实现碳中和。科学家已经研究出多种方式来实现二氧化碳的转化。
①浙江大学研发的“二氧化碳烟气微藻减排技术”，利用微型藻类吸收二氧化碳实现固碳。该技术的本质是利用微藻的 作用实现固碳。
②固碳的另一种方法是将收集的二氧化碳和水混合后注入地下玄武岩中，最终与岩石中的矿物质作用形成固态的石头碳酸盐。这种固碳方式属于 （填“物理”或“化学”）变化。
③我国研发的“液态太阳燃料合成技术”如图乙所示，甲醇（CH3OH）等液体燃料被形象地称为“液态阳光”。制取甲醇过程中的能量转化是太阳能→电能→ 能。已知，二氧化碳转化成甲醇的化学方程式为CO2+3H2CH3OH+H2O。合成甲醇时，若碳元素全部来自二氧化碳，测制取32吨甲醇需要消耗二氧化碳 吨。
【解答】解：①浙江大学研发的“二氧化碳烟气微藻减排技术”，其原理是利用微型藻类通过光合作用吸收二氧化碳，并将其转化为有机物，从而实现固碳，光合作用是植物、藻类等利用光能将二氧化碳和水转换成有机物和氧气的过程，因此，该技术的本质是利用微藻的光合作用实现固碳；故答案为：光合。
②将收集的二氧化碳和水混合后注入地下玄武岩中，二氧化碳最终与岩石中的矿物质发生化学反应，形成固态的石头碳酸盐，这个过程中有新物质（石头碳酸盐）生成，因此属于化学变化；故答案为：化学。
③在“液态太阳燃料合成技术”中，甲醇等液体燃料被形象地称为“液态阳光”，这是因为它们是通过太阳能转化而来的，具体地，太阳能首先转化为电能（可能是通过太阳能电池板等设备），然后电能再转化为化学能（通过电解水等方式产生氢气，再与二氧化碳反应生成甲醇）；设制取32吨甲醇需要消耗二氧化碳的质量为x
CO2+3H2CH3OH+H2O
44 32
x 32t
，解得x＝44t，故制取制取32吨甲醇需要消耗二氧化碳44吨；故答案为：化学；44。
六、清洁能源
【例1】随着汽车保有量的不断提高，环境和能源问题也日益突出，研制清洁能源汽车已成为解决上述问题的途径之一。
（1）传统汽车的发动机多为汽油机。如图甲所示，汽油机的一个工作循环顺序是 （选填序号），此过程会排放出大气污染气体；如图乙所示为某汽油机在工作时的能量分配图。据图数据，该汽油机的效率为 。
（2）氢能源汽车是清洁能源汽车的一个研究方向，但氢的储存是一个需要解决的问题。
①目前常用的储氢方法是金属储氢法，如氢化钙（CaH2）是一种常用的生氢剂，遇水后生成氢气和一种碱，写出其反应的化学方程式 。
②2017年1月《科学》杂志报道，哈佛大学实验室在超高压条件下将氢气转变为金属氢（此过程为物理变化），为氢的储存提供了新方法。金属氢可能具有的化学性质是（写出一点）。
（3）如图丙所示是负排放概念车——“叶子”。其车项上的大叶子能模拟自然界中叶片的光合作用，最终把太阳能转化为电能。其中的“负排放”是指该车不但不排放，反而能吸收大气中的 ，从而减弱大气的温室效应。
【解答】解：（1）甲图中的①，两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程；图②，进气门开启，活塞下行，气体流入汽缸，是吸气冲程；图③，两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程；图④，排气门开启，活塞上行，气体流出汽缸，是排气冲程；由图可知，汽油机转变为有用功的能量：W有＝300J，燃料完全燃烧所释放的能量：W总＝400J+300J+250J+250J＝1200J；该汽油机的效率：η100%100%＝25%；
（2）①氢化钙（CaH2）是一种常用的储氢剂，遇水后放出氢气并生成一种碱，由质量守恒定律，反应前后元素种类不变，则该碱是氢氧化钙，反应的化学方程式为：CaH2+H2O＝Ca（OH）2+H2↑；
②金属氢可能具有的化学性质是具有可燃性、还原性等；
（3）空气中引起温室效应的是二氧化碳。
七、神州飞船
【例1】去年4月25日，神舟十八号载人飞船顺利发射。为保障宇航员长期在轨飞行安全，我国十分注重载人航天器舱内污染控制、碳氧循环等问题。请回答下列问题：
（1）活性炭的表面有大量的孔洞，能够吸附气体中大多数有机物、有毒性的和有味的污染物，净化高分子量污染物及灰尘。这个过程属于 （选填“物理”或“化学”）变化。
（2）我国舱外航天服采用非再生式氢氧化锂（LiOH）除碳技术。即利用氢氧化锂吸收CO2生成碳酸锂。该反应的化学方程式为 。
（3）空间站中利用萨巴蒂尔反应，将（CO2转化为H2O：CO2+4H2＝CH4+2H2O，条件省略），再配合电解水装置实现O2的再生，流程如图所示：
神舟十八号航天员乘组将在空间站驻留一定的时间。假设总共需要有270kg的水在上述“电解水装置”中完全反应才能提供足够的氧气，则理论上通过该系统的循环，能回收利用多少质量的水？
【解答】解：（1）活性炭的表面有大量的孔洞，能够吸附气体中大多数有机物、有毒性的和有味的污染物，净化高分子量污染物及灰尘。这个过程没有新物质生成，属于物理变化。
（2）我国舱外航天服采用非再生式氢氧化锂（LiOH）除碳技术。氢氧化锂和二氧化碳反应生成碳酸锂和水，反应的化学方程式为：2LiOH+CO2＝Li2CO3+H2O。
（3）设270kg水电解生成氢气的质量为x。
2H2O2H2↑+O2↑
36 4
270kg x
x＝30kg
则270kg水电解生成氢气的质量为30kg；
设30kg氢气反应生成水的质量为y。
CO2+4H2CH4+2H2O
8 36
30kg y
y＝135kg
则理论上通过该系统的循环，能回收利用135kg质量的水。
〖课后练习〗
1.(稳定与变化是跨学科概念，它表示自然界中的一切事物具有相对稳定性，但又时刻变化着。下列叙述体现“稳定与变化"这一观念的是（ D ）
A．为便于描述磁场的方向和磁场的强弱，建立磁感线模型
B．根毛区表皮细胞向外突起形成根毛，有利于吸收水分和无机盐
C．证明动物需要呼吸的实验中，选择内径细的玻璃管，主要是为了读数更精确
D．人体不断地产热与散热，使体温始终维持在一定的范围
2．“结构与功能”是跨学科概念，它表示物体的结构决定了其主要特性和功能。下列关于“结构与功能”的叙述不正确的是（ B ）
A．毛细血管管壁极薄，有利于进行物质交换
B．铝的表面会形成致密的氧化膜，因此可以防止酸的腐蚀
C．心脏内有房室瓣，可防止血液从心室流回心房
D．定滑轮可以绕固定轴转动，可以改变力的方向
3．稳定与变化是跨学科概念，它表示自然之中的一切事物具有相对稳定性，但是又时刻变化着。下列叙述与“稳定与变化”观念相符的是（ D ）
A．温度计的“玻璃泡大、内径细”，主要是为了读数更精确
B．为便于描述磁场的方向和磁场的强弱，建立磁感线模型
C．根毛区表皮细胞向外突起形成根毛，有利于吸收水分和无机盐(小笨聪老师)
D．恒温动物体温相对稳定，是因为产热与散热两个生理过程达到动态平衡
4.．“我劳动，我光荣”。小明同学参加了学校组织的植物栽培跨学科主题实践活动。小明体内部分生理活动示意图如图所示，a、b表示物质。据图回答下列问题。
（1）劳动前，小明吃了妈妈准备的早餐，早餐中的淀粉在小肠中被彻底分解为 ，该物质被吸收后随血液运输，最后经 (填血管名称)到达心脏的右心房。
（2）图中b进入血液后，血液变为颜色鲜红的 血。b随血液循环运输到骨骼肌细胞中，参与有机物的分解，产生二氧化碳和水并释放 供劳动所需。
（3）劳动过程中，骨骼肌细胞产生的尿素等废物，经肾小球和肾小囊内壁的滤过作用和肾小管的 作用形成尿液，最终排出体外。除图中所示的排泄途径外，这些废物还可以通过皮肤中的 分泌汗液排出。
（4）完成实践活动，需要各个器官、系统的统一协调配合，这有赖于 系统和内分泌系统的调节。
【答案】（1）葡萄糖；下腔静脉 （2）动脉血；能量 （3）重吸收；汗腺 （4）神经
5.许多科学发现从重视微小差异开始。科学家瑞利和拉姆塞正是重视氮气密度的微小差异，才最终发现了氩气。
（1）材料中①②③④四处化学变化属于化合反应的是 。
（2）氩气、氪气、氖气、氙气都是稀有气体。1898年拉姆塞等科学家是“利用不同的物质沸点不同”而不是利用化学反应来获得“未知气体”中还有其它气体存在，其原因稀有气体的化学性质 。
（3）根据上述材料中的信息，能否判断出相同条件下氩气的密度 金属导线-比氮气的密度大，并说明理由。
（4）结合上述科学史，我们认识到 (填字母，可多选)。
A.科学发现是科学家的事，普通人不会有科学发现
B.科学实验在科学研究中起着很重要的作用
C.误差是不能绝对避免的，减小实验误差没有意义
D.科学是非常严谨的，许多科学发现从重视微小差异开始
E.科学研究是一个不断完善、不断修正的过程
【答案】（1）②④ （2）比较稳定 （3）得到少量剩余气体，测得其密度约是氮气的1.5倍
（4）BDE
6．某兴趣小组想探究不同颜色的光对光合作用速率的影响，进行了如下实验：
【查阅资料】
1%重铬酸钾溶液能吸收蓝紫色光，并让红光透过；氨饱和的4%硫酸铜溶液能吸收红光，并让蓝紫光透过。
【实验过程】
第一步：在柱形玻璃杯中加入一定量的河水，切取金鱼藻带着顶端的新鲜嫩枝若干，用玻璃棒固定使其切口朝上悬浮于河水中（如图所示)。把装好的玻璃杯放在离200W灯15cm处，会观察到枝条的切口处有气泡冒出。
第二步：将上述装置放入盛有1%重铬酸钾溶液的玻璃缸中，重铬酸钾溶液没有进入杯中，再将整个装置移至离200W灯 15cm处，数一数每分钟释放气泡的数量。
第三步：用氨饱和的4%硫酸铜溶液替代1%重铬酸钾溶液，重复实验。
【实验现象】
在1%重铬酸钾溶液中比在用氨饱和的4%硫酸铜溶液中冒出的气泡多。根据实验，回答下列问题：
（1）实验第一、第二步中都将装置放置在“离200W灯 15cm处”，体现的科学研究方法是 。
（2）同学们根据每分钟释放的气泡数目比较光合作用速率，还能通过比较 得出光合作用速率大小。
（3）由实验可知，叶绿素都能吸收红光和蓝紫光，但 (填“红光”或“蓝紫光”)更能促进光合作用。
【答案】（1）控制变量法 2）生成相同数量的气泡所用的时间 （3）红光
7.如图甲所示为某款豆芽机，如图乙所示为其简化电路，豆芽机的工作电路中，电源电压为220V，R0和M工作可分别实现加热和喷淋水，S2为定时开关，每隔1小时闭合1次，闭合1分钟后自动断开；控制电路中，电源电压U＝6V，S1为开关，R1为滑动变阻器，Rt为热敏电阻，其阻值随温度变化关系如图丙所示，当电磁继电器线圈（线圈电阻不计）中的电流小于或等于30毫安，衔铁被释放；当电流大于或等于40毫安，衔铁被吸合。
（1）该豆芽机工作电路正常工作时，能为豆芽提供 等萌发条件。
（2）当R1为100Ω时，闭合S1，可使豆芽机内的温度控制在什么范围？（列式计算）
（3）若只通过调节R1的阻值，使豆芽机内最高温度增大一些；如图乙所示，应将R1的滑片向 （选填“左”或“右”）移动适当距离。
【解答】接：（1）R0和M工作可分别实现加热和喷淋水，工作电路正常工作时，能喷水加湿、加热提供恒温，即为豆芽提供恒温、恒湿的萌发条件；
（2）当电磁继电器线圈（线圈电阻不计）中的电流小于或等于30毫安，衔铁被释放，此时开始加热，电路中的总电阻R200Ω；
R1＝100Ω，则Rt＝R﹣R1＝200Ω﹣100Ω＝100Ω；对应的温度是18℃；
当电流大于或等于40毫安，衔铁被吸合，停止加热，电路中的总电阻R'150Ω；
R1＝100Ω，则Rt＝R'﹣R1＝150Ω﹣100Ω＝50Ω；对应的温度是27℃；
豆芽机内的温度控制在18℃﹣27℃；
（3）因为控制电路的电流不变，总电阻不变，当只通过调节R1的阻值，使豆芽机内最高温度增大一些；热敏电阻减小，则定值电阻必须调大，应将R1的滑片向右滑动。
故答案为：（1）恒温、恒湿；（2）豆芽机内的温度控制在18℃﹣27℃；（3）右。
1 / 1第13讲 跨学科和工程应用
〖课前测〗
1.1．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．法拉第在实验中偶然发现了电磁感应现象，于是，他思考了以下两个问题：①产生电磁感应现象的条件是什么 ②如何利用电磁感应现象制造出能持续不断产生电流的发电机 下列对这两个问题的认知正确的是( )
A．①属于科学问题，②属于技术问题 B．①属于技术问题，②属于科学问题
C．①②都属于科学问题 D．①②都属于技术问题
3新趋势跨学科实践据图分析下列选项说法不正确的是（ ）
A．图甲中，往盛有刚停止沸腾的水的烧瓶上浇冷水后，烧瓶内的水会重新沸腾
B．图乙中，在倒置的漏斗里放一个乒乓球，用手指托住乒乓球，然后从漏斗口向下吹气，并将手指移开，此时乒乓球不会下落
C．图丙中，冷锋过境时会带来大风、降雨、降温天气
D．图丁中，风向表示正确的应该是③
4.2024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
5．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。
6．2024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。 。
7.机器人是自动控制机器（Robot的俗称，自动控制机器包括一切模拟人类行为或思想与模拟其他生物的机械（如机器狗、机器猫等）。请根据以下有关机器人的材料，回答相应问题：
（1）2017年10月26日，沙特阿拉伯授予美国汉森机器人公司生产的机器人索菲亚公民身份。索菲亚拥有橡胶皮肤，能够使用很多自然的面部表情和语言与人类互动，索菲亚自信自己会越来越聪明。
索菲亚是人类吗？ ；你的理由是 （至少回答两点）
（2）某市科技馆有机器人和参观者下象棋的展台。机器人取放棋子时用一根“手指”接触棋子表面就可以实现（如图），其奥秘是“手指”内部有电磁铁。机器人取放棋子是利用了电磁铁的 （选填“磁性有无”或“磁场方向”）可以控制的特点；这种棋子最好不要放置在潮湿的环境中保存，是因为 。
（3）如图所示，是一款自动清扫技术和人工智能设计于一体的地面清扫机器人。扫地机器人具有主动躲避障碍物、自动吸尘、自动返回充电等诸多智能功能。扫地机器人在工作时，若电量不足，会自动返回充电。小王在室内运动场上试用中发现，该机器人在1min内沿直线匀速清扫的距离为18m，若它在运动中所受阻力为105N，此机器人清扫地面过程中，动能 （填“变大”、“不变”或“变小”），此过程中机器人的水平推力所做的功的功率为 。
8．请你根据下图回答有关问题：
（1）实验室欲制备并收集二氧化碳，需在图一中选用A、B与 组合（填序号）；
（2）图二是两套干燥气体装置，可用于干燥二氧化碳的是 （填“甲”或“乙”）。
（3）碱石灰久置在空气中会变质。某实验小组为确定一瓶久置的碱石灰的成分，设计了如图实验流程，请你参与探究过程：
①固体A中一定含有 。
②为了确定滤液B的成分，甲、乙同学做了如下探究：
甲同学：取少量溶液B于试管中，滴加足量的稀盐酸，产生大量气泡，则溶液B中的溶质是Na2CO3；
乙同学：取少量溶液B于试管中，滴加几滴酚酞试液，溶液变成红色，则溶液B中的溶质一定含有NaOH。
两位同学交流后觉得他们的结论均有不足。于是又做了如下实验。
实验步骤 实验现象
①取少量溶液B于试管中，加入足量CaCl2溶液；②过滤，在滤液中滴加酚酞试液 ①有白色沉淀生成②溶液由无色变为红色
上述实验中，加入足量CaCl2溶液的目的是 。滤液B中的溶质是 。
③实验过程中，同学们发现向原样品中加水时还放出大量的热。综合以上探究，下列有关原样品成分的分析正确的是 （填序号）。（提示Ca(OH)2、Na2CO3溶于水无明显的温度变化；CaCl2溶液呈中性。）
A．一定有NaOH B.一定有Na2CO3
C.一定有CaO D.至少有CaO、NaOH中的一种
〖课堂练习〗
一、 电动车杠杆
【例1】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？
二、无人机
【例1】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？
三、跳远测试器
【例1】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
…… ……… ……… ……
四、直播带货
【例1】董宇辉现象是指新东方前英语教师董宇辉在直播带货中凭借其深厚的知识底蕴和独特的教学风格将商品讲解与文化、科学知识深度融合，受到广大观众的喜爱和追捧的现象。通过董宇辉的成功案例，我们可以深刻地认识到学习的重要性。董宇辉在直播中推荐了一款采用传统工艺制作的章丘铁锅，请结合所学知识，完成以下内容：
（1）铁锅在烹饪时需要燃料燃烧给铁锅加热，燃料燃烧时的能量转化是 。
（2）章丘铁锅采用优质生铁为原料，生铁是铁的合金，主要由铁与碳元素组成，它属于 （选填“纯净物”或“混合物”）。
（3）有人认为铁锅在日常使用中能为人体补充铁元素，也有人认为铁锅中的铁元素为非血红素铁，能被人体吸收的比例只有不到3%，而人体所需的、且能有效吸收的是血红素铁，所以即使是长期使用铁锅，也达不到补铁的效果。平时我们可以通过摄入含铁丰富的食物来补铁，因为铁是红细胞合成 的原料，缺铁会造成 （填疾病名称）。
五、碳中和
【例1】中央财经委员会第九次会议明确把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局，争取在2060年前实现碳中和。科学家已经研究出多种方式来实现二氧化碳的转化。
①浙江大学研发的“二氧化碳烟气微藻减排技术”，利用微型藻类吸收二氧化碳实现固碳。该技术的本质是利用微藻的 作用实现固碳。
②固碳的另一种方法是将收集的二氧化碳和水混合后注入地下玄武岩中，最终与岩石中的矿物质作用形成固态的石头碳酸盐。这种固碳方式属于 （填“物理”或“化学”）变化。
③我国研发的“液态太阳燃料合成技术”如图乙所示，甲醇（CH3OH）等液体燃料被形象地称为“液态阳光”。制取甲醇过程中的能量转化是太阳能→电能→ 能。已知，二氧化碳转化成甲醇的化学方程式为CO2+3H2CH3OH+H2O。合成甲醇时，若碳元素全部来自二氧化碳，测制取32吨甲醇需要消耗二氧化碳 吨。
六、清洁能源
【例1】随着汽车保有量的不断提高，环境和能源问题也日益突出，研制清洁能源汽车已成为解决上述问题的途径之一。
（1）传统汽车的发动机多为汽油机。如图甲所示，汽油机的一个工作循环顺序是 （选填序号），此过程会排放出大气污染气体；如图乙所示为某汽油机在工作时的能量分配图。据图数据，该汽油机的效率为 。
（2）氢能源汽车是清洁能源汽车的一个研究方向，但氢的储存是一个需要解决的问题。
①目前常用的储氢方法是金属储氢法，如氢化钙（CaH2）是一种常用的生氢剂，遇水后生成氢气和一种碱，写出其反应的化学方程式 。
②2017年1月《科学》杂志报道，哈佛大学实验室在超高压条件下将氢气转变为金属氢（此过程为物理变化），为氢的储存提供了新方法。金属氢可能具有的化学性质是（写出一点）。
（3）如图丙所示是负排放概念车——“叶子”。其车项上的大叶子能模拟自然界中叶片的光合作用，最终把太阳能转化为电能。其中的“负排放”是指该车不但不排放，反而能吸收大气中的 ，从而减弱大气的温室效应。
七、神州飞船
【例1】去年4月25日，神舟十八号载人飞船顺利发射。为保障宇航员长期在轨飞行安全，我国十分注重载人航天器舱内污染控制、碳氧循环等问题。请回答下列问题：
（1）活性炭的表面有大量的孔洞，能够吸附气体中大多数有机物、有毒性的和有味的污染物，净化高分子量污染物及灰尘。这个过程属于 （选填“物理”或“化学”）变化。
（2）我国舱外航天服采用非再生式氢氧化锂（LiOH）除碳技术。即利用氢氧化锂吸收CO2生成碳酸锂。该反应的化学方程式为 。
（3）空间站中利用萨巴蒂尔反应，将（CO2转化为H2O：CO2+4H2＝CH4+2H2O，条件省略），再配合电解水装置实现O2的再生，流程如图所示：
神舟十八号航天员乘组将在空间站驻留一定的时间。假设总共需要有270kg的水在上述“电解水装置”中完全反应才能提供足够的氧气，则理论上通过该系统的循环，能回收利用多少质量的水？
〖课后练习〗
1.(稳定与变化是跨学科概念，它表示自然界中的一切事物具有相对稳定性，但又时刻变化着。下列叙述体现“稳定与变化"这一观念的是（ ）
A．为便于描述磁场的方向和磁场的强弱，建立磁感线模型
B．根毛区表皮细胞向外突起形成根毛，有利于吸收水分和无机盐
C．证明动物需要呼吸的实验中，选择内径细的玻璃管，主要是为了读数更精确
D．人体不断地产热与散热，使体温始终维持在一定的范围
2．“结构与功能”是跨学科概念，它表示物体的结构决定了其主要特性和功能。下列关于“结构与功能”的叙述不正确的是（ ）
A．毛细血管管壁极薄，有利于进行物质交换
B．铝的表面会形成致密的氧化膜，因此可以防止酸的腐蚀
C．心脏内有房室瓣，可防止血液从心室流回心房
D．定滑轮可以绕固定轴转动，可以改变力的方向
3．稳定与变化是跨学科概念，它表示自然之中的一切事物具有相对稳定性，但是又时刻变化着。下列叙述与“稳定与变化”观念相符的是（ ）
A．温度计的“玻璃泡大、内径细”，主要是为了读数更精确
B．为便于描述磁场的方向和磁场的强弱，建立磁感线模型
C．根毛区表皮细胞向外突起形成根毛，有利于吸收水分和无机盐(小笨聪老师)
D．恒温动物体温相对稳定，是因为产热与散热两个生理过程达到动态平衡
4.．“我劳动，我光荣”。小明同学参加了学校组织的植物栽培跨学科主题实践活动。小明体内部分生理活动示意图如图所示，a、b表示物质。据图回答下列问题。
（1）劳动前，小明吃了妈妈准备的早餐，早餐中的淀粉在小肠中被彻底分解为 ，该物质被吸收后随血液运输，最后经 (填血管名称)到达心脏的右心房。
（2）图中b进入血液后，血液变为颜色鲜红的 血。b随血液循环运输到骨骼肌细胞中，参与有机物的分解，产生二氧化碳和水并释放 供劳动所需。
（3）劳动过程中，骨骼肌细胞产生的尿素等废物，经肾小球和肾小囊内壁的滤过作用和肾小管的 作用形成尿液，最终排出体外。除图中所示的排泄途径外，这些废物还可以通过皮肤中的 分泌汗液排出。
（4）完成实践活动，需要各个器官、系统的统一协调配合，这有赖于 系统和内分泌系统的调节。
5.许多科学发现从重视微小差异开始。科学家瑞利和拉姆塞正是重视氮气密度的微小差异，才最终发现了氩气。
（1）材料中①②③④四处化学变化属于化合反应的是 。
（2）氩气、氪气、氖气、氙气都是稀有气体。1898年拉姆塞等科学家是“利用不同的物质沸点不同”而不是利用化学反应来获得“未知气体”中还有其它气体存在，其原因稀有气体的化学性质 。
（3）根据上述材料中的信息，能否判断出相同条件下氩气的密度 金属导线-比氮气的密度大，并说明理由。
（4）结合上述科学史，我们认识到 (填字母，可多选)。
A.科学发现是科学家的事，普通人不会有科学发现
B.科学实验在科学研究中起着很重要的作用
C.误差是不能绝对避免的，减小实验误差没有意义
D.科学是非常严谨的，许多科学发现从重视微小差异开始
E.科学研究是一个不断完善、不断修正的过程
6．某兴趣小组想探究不同颜色的光对光合作用速率的影响，进行了如下实验：
【查阅资料】
1%重铬酸钾溶液能吸收蓝紫色光，并让红光透过；氨饱和的4%硫酸铜溶液能吸收红光，并让蓝紫光透过。
【实验过程】
第一步：在柱形玻璃杯中加入一定量的河水，切取金鱼藻带着顶端的新鲜嫩枝若干，用玻璃棒固定使其切口朝上悬浮于河水中（如图所示)。把装好的玻璃杯放在离200W灯15cm处，会观察到枝条的切口处有气泡冒出。
第二步：将上述装置放入盛有1%重铬酸钾溶液的玻璃缸中，重铬酸钾溶液没有进入杯中，再将整个装置移至离200W灯 15cm处，数一数每分钟释放气泡的数量。
第三步：用氨饱和的4%硫酸铜溶液替代1%重铬酸钾溶液，重复实验。
【实验现象】
在1%重铬酸钾溶液中比在用氨饱和的4%硫酸铜溶液中冒出的气泡多。根据实验，回答下列问题：
（1）实验第一、第二步中都将装置放置在“离200W灯 15cm处”，体现的科学研究方法是 。
（2）同学们根据每分钟释放的气泡数目比较光合作用速率，还能通过比较 得出光合作用速率大小。
（3）由实验可知，叶绿素都能吸收红光和蓝紫光，但 (填“红光”或“蓝紫光”)更能促进光合作用。
7.如图甲所示为某款豆芽机，如图乙所示为其简化电路，豆芽机的工作电路中，电源电压为220V，R0和M工作可分别实现加热和喷淋水，S2为定时开关，每隔1小时闭合1次，闭合1分钟后自动断开；控制电路中，电源电压U＝6V，S1为开关，R1为滑动变阻器，Rt为热敏电阻，其阻值随温度变化关系如图丙所示，当电磁继电器线圈（线圈电阻不计）中的电流小于或等于30毫安，衔铁被释放；当电流大于或等于40毫安，衔铁被吸合。
（1）该豆芽机工作电路正常工作时，能为豆芽提供 等萌发条件。
（2）当R1为100Ω时，闭合S1，可使豆芽机内的温度控制在什么范围？（列式计算）
（3）若只通过调节R1的阻值，使豆芽机内最高温度增大一些；如图乙所示，应将R1的滑片向 （选填“左”或“右”）移动适当距离。
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