資源簡(jiǎn)介

中小學(xué)教育資源及組卷應(yīng)用平臺(tái)
題型六 工程設(shè)計(jì)與物化
01考情透視·目標(biāo)導(dǎo)航
02知識(shí)導(dǎo)圖·思維引航
03核心精講·題型突破
考點(diǎn)一 工程設(shè)計(jì)與物化
【真題研析】
考法01 物理類工程設(shè)計(jì)
考法02 化學(xué)類工程設(shè)計(jì)
考法03 生物類工程設(shè)計(jì)
考法04 綜合類工程設(shè)計(jì)
【核心精講】
知識(shí)點(diǎn)一 一般解題步驟
知識(shí)點(diǎn)二 工藝流程設(shè)計(jì)題
知識(shí)點(diǎn)三 裝置設(shè)計(jì)題
知識(shí)點(diǎn)四 物質(zhì)轉(zhuǎn)化與應(yīng)用題
【命題預(yù)測(cè)】
考點(diǎn)要求 課標(biāo)要求 命題預(yù)測(cè)
工程設(shè)計(jì)與物化 1、問(wèn)題界定：能定義簡(jiǎn)單的實(shí)際工程問(wèn)題，分析限制條件，提出驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。比如給定一個(gè)建造小型橋梁的任務(wù)，學(xué)生要能明確如橋梁的承載重量要求、可用材料范圍、建設(shè)成本限制等條件，以及建成后需要達(dá)到的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。 2、方案設(shè)計(jì)與分析 能夠嘗試使用合適的方法，對(duì)選定的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行模擬分析和預(yù)測(cè)。例如在設(shè)計(jì)一個(gè)太陽(yáng)能熱水器時(shí)，能運(yùn)用熱傳遞等知識(shí)對(duì)設(shè)計(jì)方案的集熱效率等進(jìn)行模擬分析和預(yù)測(cè)。依據(jù)不同來(lái)源的證據(jù)、限制條件等因素，從需求層面優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。如在設(shè)計(jì)環(huán)保型房屋時(shí)，根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、居民生活需求等因素，對(duì)房屋的隔熱、采光等設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化。 3、實(shí)施與改進(jìn) 知道工程需要經(jīng)歷明確問(wèn)題、設(shè)計(jì)方案、實(shí)施計(jì)劃、檢驗(yàn)作品、改進(jìn)完善、發(fā)布成果等過(guò)程。利用工具制作實(shí)物模型，嘗試應(yīng)用科學(xué)原理指導(dǎo)制作過(guò)程，根據(jù)實(shí)際反饋結(jié)果，對(duì)模型進(jìn)行有科學(xué)依據(jù)的迭代改進(jìn)，最終進(jìn)行展示。比如在制作簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)模型時(shí)，運(yùn)用電磁感應(yīng)等科學(xué)原理，根據(jù)模型運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn)。 跨學(xué)科融合加深：工程設(shè)計(jì)與物化部分的題目將更加注重物理、化學(xué)、生物、地理等多學(xué)科知識(shí)的融合。如在設(shè)計(jì)一個(gè)城市雨水收集利用系統(tǒng)時(shí)，可能會(huì)涉及到物理中的流體力學(xué)知識(shí)、化學(xué)中的水質(zhì)凈化原理、生物中的生態(tài)系統(tǒng)平衡以及地理中的城市規(guī)劃等多學(xué)科內(nèi)容。 強(qiáng)調(diào)核心素養(yǎng)考查：突出對(duì)學(xué)生科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等核心素養(yǎng)的考查。例如，通過(guò)讓學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)解決實(shí)際問(wèn)題的工程方案，考查學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力；通過(guò)分析工程實(shí)施過(guò)程中的環(huán)境影響等問(wèn)題，考查學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任感。 情境更加真實(shí)復(fù)雜：題目所設(shè)置的工程設(shè)計(jì)與物化情境將更加貼近真實(shí)生活和生產(chǎn)實(shí)際，且問(wèn)題情境會(huì)更加復(fù)雜，需要學(xué)生具備更強(qiáng)的信息提取和分析解決問(wèn)題的能力
考點(diǎn)一 工程設(shè)計(jì)與物化
考法01 物理類工程設(shè)計(jì)
（2024 浙江）某興趣小組設(shè)計(jì)了一款自帶風(fēng)力發(fā)電機(jī)的一體式路燈，其模型及縱截面示意圖如圖所示。任意方向吹來(lái)的風(fēng)經(jīng)過(guò)燈罩的上、下表面時(shí)都會(huì)產(chǎn)生上升氣流，帶動(dòng)風(fēng)葉轉(zhuǎn)動(dòng)而發(fā)電。
（1）風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電原理是 （填字母）。
A.電磁感應(yīng)
B.電流周圍存在磁場(chǎng)
C.通電線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)
（2）燈罩上方空氣流速大，壓強(qiáng) 。
（3）若路燈額定功率為100瓦，風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生1千瓦時(shí)的電能，能使該路燈正常工作 小時(shí)。
【解答】解：（1）電磁感應(yīng)是指閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中切割磁感線，電路中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，風(fēng)力發(fā)電機(jī)原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，故選：A；
（2）流體的流速越大、壓強(qiáng)越?。?br/>（3）已知額定功率P＝100W＝0.1kW，電能W＝1kW h，根據(jù)W＝Pt得，t10h；
故答案為：（1）A；（2）??；（3）10。
（2023 溫州）項(xiàng)目學(xué)習(xí)小組實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，裝在筒內(nèi)的電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)風(fēng)葉轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向改變，氣流方向也改變，如圖甲所示。于是想利用帶風(fēng)葉的電動(dòng)機(jī)制作一款“書桌神器”：既能收集書桌上的小紙屑，又能吹風(fēng)納涼。
他們制定的產(chǎn)品評(píng)價(jià)表如下。
評(píng)價(jià)指標(biāo) 評(píng)價(jià)等級(jí)
優(yōu)秀 合格 待改進(jìn)
指標(biāo)一 能吸紙屑、吹風(fēng)且風(fēng)速可調(diào) 能吸紙屑、吹風(fēng)，風(fēng)速不可調(diào) 只能吸紙屑或只能吹風(fēng)
指標(biāo)二 吸紙屑后，吹風(fēng)時(shí)無(wú)紙屑吹出 吸紙屑后，吹風(fēng)時(shí)有部分紙屑吹出 吸紙屑后，吹風(fēng)時(shí)全部紙屑吹出
小組同學(xué)設(shè)計(jì)如圖乙電路，利用帶風(fēng)葉的電動(dòng)機(jī)、電池、旋鈕式電阻等材料制作模型，其工作原理示意圖如圖丙。
（1）圖乙中，通過(guò)切換開關(guān)S，可以改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向的原因是 。
（2）將開關(guān)S與“1”連接，旋鈕OP繞O點(diǎn)沿箭頭方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速如何變化？
（3）對(duì)模型測(cè)試時(shí)，其“指標(biāo)一”為優(yōu)秀。結(jié)合評(píng)價(jià)表，判斷該模型的“指標(biāo)二”評(píng)價(jià)等級(jí)為 。
【解答】解：（1）由圖乙可知，開關(guān)S與“1”連接時(shí)，電流從電動(dòng)機(jī)的上方流入，開關(guān)S與“2”連接時(shí)，電流從電動(dòng)機(jī)的下方流入，即切換開關(guān)S后，通過(guò)電動(dòng)機(jī)電流的方向發(fā)生改變，因此電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向改變的原因是改變通過(guò)電動(dòng)機(jī)電流的方向；
（2）他圖乙可知，將開關(guān)S與“1”連接，旋鈕OP繞O點(diǎn)沿箭頭方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，變阻器接入電路的電阻變大，由歐姆定律可知，此時(shí)通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流變小，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變慢；
（3）由圖丙可知，吸紙屑時(shí)收集盒右側(cè)的閥門打開，從而將紙屑吸入收集盒，同時(shí)也有一部分紙屑被吸到隔板下面，吹風(fēng)時(shí)，收集盒右側(cè)的閥門關(guān)閉，收集盒內(nèi)的紙屑不會(huì)被吹出，但隔板下面的紙屑會(huì)被吹出，結(jié)合表中的指標(biāo)二可知，吸紙屑后，吹風(fēng)時(shí)有部分紙屑被吹出，因此該模型的“指標(biāo)二”評(píng)價(jià)等級(jí)為合格。
故答案為：（1）改變通過(guò)電動(dòng)機(jī)電流的方向；（2）變慢；（3）合格。
（2023 麗水）科學(xué)學(xué)習(xí)小組開展了“自制測(cè)力計(jì)”的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)。
【項(xiàng)目任務(wù)】自制測(cè)力計(jì)并用于測(cè)量力的大小。
【項(xiàng)目準(zhǔn)備】提供材料如圖甲，彈簧和橡皮筋的伸長(zhǎng)量與受到拉力的關(guān)系如圖乙。
【評(píng)價(jià)量規(guī)】在老師的指導(dǎo)下小組同學(xué)制定了評(píng)價(jià)量規(guī)，表中為部分評(píng)價(jià)指標(biāo)。
評(píng)價(jià)指標(biāo) 評(píng)價(jià)等級(jí)
優(yōu)秀 良好 待改進(jìn)
調(diào)零方式 多種方式調(diào)零 只能移動(dòng)指針調(diào)零 不能調(diào)零
精確度 達(dá)到0.1牛 達(dá)到0.2牛 大于0.2牛
【項(xiàng)目制作】
（1）選擇材料時(shí)，彈簧比橡皮筋更合適。理由是一定范圍內(nèi)，彈簧的伸長(zhǎng)量與受到的拉力成 關(guān)系，便于標(biāo)注均勻刻度；
（2）選用圖乙中b彈簧制作測(cè)力計(jì)，確定“0”和“2?！笨潭群?，兩者之間分為10等份，則該測(cè)力計(jì)的最小刻度為 牛，小組同學(xué)用制好的彈簧測(cè)力計(jì)稱量身邊小物件的重力；
【項(xiàng)目評(píng)價(jià)】
（3）自制測(cè)力計(jì)“調(diào)零方式”指標(biāo)為良好。用該測(cè)力計(jì)測(cè)量水平拉力，應(yīng)先將測(cè)力計(jì)水平放置，彈簧處于自由狀態(tài)，指針調(diào)整到 刻度位置，方可進(jìn)行測(cè)量；
（4）實(shí)測(cè)時(shí)，掛上0.1牛的鉛粒，發(fā)現(xiàn)測(cè)力計(jì)示數(shù)幾乎沒(méi)有變化，為使“精確度”指標(biāo)表現(xiàn)更優(yōu)秀，需選取圖乙中 彈簧取代b彈簧制作測(cè)力計(jì)（填“a”或“c”）。
【解答】解：（1）在一定范圍內(nèi)，彈簧的伸長(zhǎng)量與受到的拉力成正比，更便于標(biāo)注均勻刻度，所以選擇材料時(shí)，彈簧比橡皮筋更合適。
（2）由題意知，圖乙中b彈簧制作測(cè)力計(jì)，在“0”和“2?！敝g分為10等份，則該測(cè)力計(jì)的最小刻度為0.2牛；
（3）用測(cè)力計(jì)測(cè)量水平拉力時(shí)，應(yīng)先將測(cè)力計(jì)水平放置，彈簧處于自由狀態(tài)，指針調(diào)整到零刻度位置，方可進(jìn)行測(cè)量；
（4）實(shí)測(cè)時(shí)，掛上0.1牛的鉛粒，發(fā)現(xiàn)測(cè)力計(jì)示數(shù)幾乎沒(méi)有變化，說(shuō)明彈簧的精確度不夠，為使“精確度”指標(biāo)表現(xiàn)更優(yōu)秀，需選受力時(shí)伸長(zhǎng)更明顯的彈簧，由圖乙知，同樣受力時(shí)，a彈簧的伸長(zhǎng)量更大，所以應(yīng)先a彈簧取代b彈簧制作測(cè)力計(jì)。
故答案為：（1）正比；（2）0.2；（3）零；（4）a。
考法02 化學(xué)類工程設(shè)計(jì)
（2024 浙江）織物處理工藝中蘊(yùn)含著很多的科學(xué)知識(shí)。請(qǐng)回答。
組別 酸 加入酸的體積（毫升） 溶液pH
1 3.6%醋酸（pH＝2.5） 10.1 6.7
30.0 4.4
2 3.6%鹽酸（pH＝0） 5.9 11.4
6.1 3.6
3 0.012%鹽酸（pH＝2.5） 1824 8.2
1825 7.0
（1）古法工藝：采用貝殼灼燒而成的灰燼（主要成分CaO）和草木灰（含K2CO3）在水中浸泡并不斷攪拌，得到強(qiáng)堿性溶液，用于織物的處理。浸泡獲取強(qiáng)堿性溶液時(shí)，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)有：Ⅰ.CaO+H2O═Ca（OH）2；Ⅱ.K2CO3+Ca（OH）2═CaCO3↓+2KOH。
①Ⅰ的化學(xué)反應(yīng)類型是 。
②該強(qiáng)堿性溶液中，有效成分是 。
（2）現(xiàn)代工藝：通常用氫氧化鈉溶液來(lái)處理織物。
①配制100千克溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%的氫氧化鈉溶液，需要溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的氫氧化鈉溶液多少千克？
②堿液處理后的織物，用醋酸調(diào)節(jié)pH至7.5～4.0之間。為什么用醋酸呢？表中是在60毫升0.4%的氫氧化鈉溶液（pH＝13.0）中加入酸的體積和溶液pH的部分?jǐn)?shù)據(jù)。根據(jù)表中信息，解釋使用醋酸的原因： 。
【解答】解：（1）古法工藝：采用貝殼灼燒而成的灰燼（主要成分CaO）和草木灰（含K2CO3）在水中浸泡并不斷攪拌，得到強(qiáng)堿性溶液，用于織物的處理。浸泡獲取強(qiáng)堿性溶液時(shí)，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)有：Ⅰ.CaO+H2O═Ca（OH）2；Ⅱ.K2CO3+Ca（OH）2═CaCO3↓+2KOH。
①Ⅰ.CaO+H2O═Ca（OH）2的特點(diǎn)是“多變一”，化學(xué)反應(yīng)類型是化合反應(yīng)；故答案為：化合反應(yīng)；
②由化學(xué)方程式K2CO3+Ca（OH）2═CaCO3↓+2KOH看出，有效成分是氫氧化鉀；故答案為：氫氧化鉀；
（2）①設(shè)需要溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的氫氧化鈉溶液的質(zhì)量為x。
100kg×0.4%＝x×20%
x＝2kg
答：需要溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的氫氧化鈉溶液的質(zhì)量為2kg；
②從表中的數(shù)據(jù)看出，使用醋酸堿液處理后的織物，調(diào)節(jié)pH至7.5～4.0之間使用的醋酸量適中；故答案為：使用的醋酸量適中。
考法03 生物類工程設(shè)計(jì)
（2024 浙江）西蘭花的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高，但采摘后易失水、失綠變黃，新鮮度降低，品質(zhì)下降。某興趣小組以葉綠素含量（每克西蘭花所含葉綠素的質(zhì)量）為指標(biāo)，研究了用LED紅藍(lán)光照射對(duì)西蘭花保鮮效果的影響，實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下。
①挑選一定數(shù)量的西蘭花，隨機(jī)均分為A、B兩組。
②將兩組西蘭花分別放入兩個(gè)試驗(yàn)箱，置于4℃、濕度適宜的同一貯藏環(huán)境中。A組西蘭花不進(jìn)行光照，B組西蘭花采用LED紅藍(lán)光持續(xù)照射。
③在第0、2、4、6、8天，從每組隨機(jī)取3顆西蘭花，測(cè)定并記錄其葉綠素含量。
④多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)并處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)果如圖所示。
請(qǐng)回答：
（1）采摘后的西蘭花在一定時(shí)間內(nèi)仍會(huì)進(jìn)行 （填一種生理活動(dòng)），從而分解有機(jī)物，影響其品質(zhì)。
（2）為減少實(shí)驗(yàn)材料差異對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，應(yīng)挑選一定數(shù)量 （寫出一點(diǎn)）相近的西蘭花進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
（3）興趣小組認(rèn)為L(zhǎng)ED紅藍(lán)光照射能緩解西蘭花失綠變黃。據(jù)圖分析，其依據(jù)是 。
（4）根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)判斷，用LED紅藍(lán)光照射的處理是否適用于各種水果和蔬菜的保鮮，并說(shuō)明理由： 。
【解答】解：（1）呼吸作用能將有機(jī)物分解成二氧化碳和水，并釋放能量，因此采摘后的西蘭花在一定時(shí)間內(nèi)仍會(huì)進(jìn)行呼吸作用。
（2）為減少實(shí)驗(yàn)材料差異對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，保持單一變量，應(yīng)挑選一定數(shù)量大?。ㄐ螤睿┫嘟奈魈m花就行實(shí)驗(yàn)。
（3）從圖中也可以看出相同時(shí)間內(nèi)B組LED紅藍(lán)光照射后葉綠素含量高于A組，說(shuō)明LED紅藍(lán)光照射能緩解西蘭花失綠變黃。
（4）通過(guò)本實(shí)驗(yàn)可以證明LED紅藍(lán)光對(duì)植物體內(nèi)的葉綠素含量有影響，但不是所有的蔬菜水果都含有葉綠素，因此不適用于各種水果和蔬菜的保鮮。
考法04 綜合類工程設(shè)計(jì)
（2023 臺(tái)州）冰雹是一種災(zāi)害性天氣，會(huì)損壞農(nóng)作物和各種設(shè)施。
（1）冰雹在高空具有較大的重力勢(shì)能，落到地面時(shí)速度較 。
（2）為探究不同速度的冰雹下落時(shí)對(duì)塑料薄膜的損壞程度，某同學(xué)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)；取三塊相同的塑料薄膜，畫上20毫米×20毫米的小方格，讓3個(gè)相同的圓冰球以不同的速度分別撞擊，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。利用方格計(jì)算受損面積，發(fā)現(xiàn)圖甲、乙難以比較。若要更準(zhǔn)確比較圖甲、乙受損面積大小，不增加其它工具，可如何改進(jìn)？
（3）在總厚度不變的情況下，使用雙層薄膜是否可以更好地抵擋冰雹？于是該同學(xué)再次進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)：選用材質(zhì)相同的單層和雙層薄膜，利用大小和速度相同的圓冰球撞擊，比較受損程度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表。
類型 單層薄膜（厚度0.24mm） 雙層薄膜（厚度0.12mm）
間隔0mm 間隔5mm 間隔10mm
受損程度 破損 上、下兩層均輕微形變 上、下兩層均中度形變 上層破損、下層嚴(yán)重形變
根據(jù)表中信息，請(qǐng)對(duì)大棚鋪設(shè)塑料薄膜提出合理的建議。
【解答】解：（1）物體下落時(shí)，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，高度越高，重力勢(shì)能越大，轉(zhuǎn)化為動(dòng)能越大，質(zhì)量不變，速度越大；
（2）通過(guò)方格計(jì)算受損面積，方格邊長(zhǎng)越小，估算越準(zhǔn)確；利用方格計(jì)算受損面積，發(fā)現(xiàn)圖甲、乙難以比較。若要更準(zhǔn)確比較圖甲、乙受損面積大小，不增加其它工具，可以將方格劃分得更小；
（3）對(duì)比表格中數(shù)據(jù)，大小和速度相同的圓冰球撞擊，單層厚度0.24mm薄膜，破損嚴(yán)重，而雙層間隔不同，受損程度不同，間隔越大，破損越嚴(yán)重，因而用間隔為0的雙層可以減小受損程度。
故答案為：（1）大；（2）將方格劃分得更小；（3）鋪設(shè)間隔為0的雙層薄膜。
（2023 臺(tái)州）大氣中二氧化碳含量的迅速增加已被認(rèn)為是全球變暖的主要因素。
（1）生物的呼吸作用、煤和石油等物質(zhì)的燃燒會(huì)產(chǎn)生大量二氧化碳?xì)怏w。正常情況下，大氣中二氧化碳的含量能保持相對(duì)穩(wěn)定（如圖），主要是因?yàn)橹参锏? 作用能吸收大量的二氧化碳?xì)怏w。
（2）如圖表示吸收工業(yè)尾氣中二氧化碳?xì)怏w的一種傳統(tǒng)方法。
①生成的X固體是 。
②反應(yīng)器中，氫氧化鈉溶液噴成霧狀可以使反應(yīng)更充分。在科學(xué)中有很多“通過(guò)增大表面積以提高物質(zhì)反應(yīng)或交換效率”的例子，如人體的肺部有數(shù)量眾多的肺泡可以提高氣體交換效率，請(qǐng)你再舉一個(gè)類似的例子。
（3）目前，科學(xué)家正在研究“液態(tài)陽(yáng)光技術(shù)”，以甲醇作為新型燃料來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的煤、石油和天然氣，其原理如圖所示。通過(guò)該技術(shù)，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為 能貯存在甲醇中。請(qǐng)你說(shuō)出“液態(tài)陽(yáng)光技術(shù)”的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
【解答】解：（1）1）植物光合作用吸收二氧化碳，產(chǎn)生氧氣；
（2）①Na2CO3+Ca（OH）2＝2NaOH+CaCO3↓，故X固體是CaCO3；
②通過(guò)增大表面積以提高物質(zhì)反應(yīng)或交換效率，例如人體的小腸內(nèi)有數(shù)量眾多的小腸絨毛可以提高吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的效率；
（3）由流程圖可知，水在太陽(yáng)光作用下，產(chǎn)生氫氣，說(shuō)明將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能；
“液態(tài)陽(yáng)光技術(shù)”的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)利用二氧化碳為原料，緩解溫室效應(yīng)。
故答案為：（1）光合；（2）①CaCO3；②人體的小腸內(nèi)有數(shù)量眾多的小腸絨毛可以提高吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的效率（其它合理答案均可）；（3）化學(xué)；利用二氧化碳為原料，緩解溫室效應(yīng)（其它合理答案均可）。
知識(shí)點(diǎn)一 一般解題步驟
1、仔細(xì)審題：認(rèn)真閱讀題目，明確題目所涉及的工程設(shè)計(jì)主題和具體要求，如設(shè)計(jì)一個(gè)污水處理工程、太陽(yáng)能利用裝置等。同時(shí)，確定題目中給出的已知條件，包括相關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)、反應(yīng)原理、工藝參數(shù)、限制條件等，比如給定某種污水的成分及排放標(biāo)準(zhǔn)。
2、分析問(wèn)題
①原理分析：思考實(shí)現(xiàn)工程設(shè)計(jì)目標(biāo)所依據(jù)的科學(xué)原理，可能涉及物理、化學(xué)、生物等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域。例如，污水處理可能涉及沉淀、過(guò)濾、吸附等物理原理，以及氧化還原、中和反應(yīng)等化學(xué)原理。
②流程分析：根據(jù)題目要求，構(gòu)思合理的工程流程或操作步驟。以海水淡化工程為例，可能包括預(yù)處理、淡化處理、后處理等主要流程，每個(gè)流程又包含具體的操作單元。
③物質(zhì)轉(zhuǎn)化分析：關(guān)注工程過(guò)程中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化和變化，確定反應(yīng)物、生成物以及中間產(chǎn)物，分析物質(zhì)之間的相互關(guān)系和轉(zhuǎn)化條件。如在金屬冶煉工程中，要明確礦石如何經(jīng)過(guò)一系列反應(yīng)轉(zhuǎn)化為金屬單質(zhì)。
2、設(shè)計(jì)方案
①整體規(guī)劃：基于原理和流程分析，設(shè)計(jì)出整體的工程方案，包括選擇合適的設(shè)備、材料和工藝方法。比如在設(shè)計(jì)太陽(yáng)能熱水器時(shí)，要選擇合適的集熱器材料、保溫材料和儲(chǔ)水容器。
②細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)：考慮方案的細(xì)節(jié)問(wèn)題，如設(shè)備的尺寸、管道的連接方式、反應(yīng)條件的控制等。例如，在化工生產(chǎn)中，要精確控制反應(yīng)溫度、壓力和反應(yīng)物的流量。
③方案優(yōu)化：對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)估和優(yōu)化，從經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性、安全性等方面考慮，選擇最優(yōu)方案。如比較不同污水處理工藝的成本、處理效果和對(duì)環(huán)境的影響。
3、計(jì)算與驗(yàn)證
①相關(guān)計(jì)算：根據(jù)題目中的數(shù)據(jù)和科學(xué)原理，進(jìn)行必要的計(jì)算，如物質(zhì)的量的計(jì)算、能量的轉(zhuǎn)換計(jì)算、設(shè)備尺寸的計(jì)算等。例如，根據(jù)污水中污染物的濃度和處理量，計(jì)算所需藥劑的用量。
②結(jié)果驗(yàn)證：將計(jì)算結(jié)果代入題目條件或?qū)嶋H情況中進(jìn)行驗(yàn)證，確保方案的可行性和合理性。檢查設(shè)計(jì)方案是否滿足題目要求和實(shí)際工程的需要。
4、規(guī)范作答
①清晰表達(dá)：用簡(jiǎn)潔、準(zhǔn)確的語(yǔ)言表達(dá)解題思路和設(shè)計(jì)方案，包括文字說(shuō)明、流程圖、化學(xué)方程式等。例如，用流程圖清晰地展示化工生產(chǎn)的工藝流程。
②書寫規(guī)范：注意化學(xué)符號(hào)、單位、圖表的繪制等要規(guī)范，避免因書寫不規(guī)范而丟分。
知識(shí)點(diǎn)二 工藝流程設(shè)計(jì)題
1、熟悉常見(jiàn)工藝：了解常見(jiàn)的化工、環(huán)保等工藝流程，如鋼鐵冶煉、污水處理、海水淡化等的基本流程和原理，以便在解題時(shí)能夠快速遷移應(yīng)用。
2、關(guān)注物質(zhì)流向：分析流程中每一步物質(zhì)的輸入和輸出，明確物質(zhì)的轉(zhuǎn)化和分離過(guò)程，注意中間產(chǎn)物的生成和利用。
3、條件控制分析：理解反應(yīng)條件（如溫度、pH、催化劑等）對(duì)工藝的影響，根據(jù)題目要求合理選擇和控制反應(yīng)條件。
知識(shí)點(diǎn)三 裝置設(shè)計(jì)題
1、原理與功能對(duì)應(yīng)：根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)確定裝置的功能，再依據(jù)科學(xué)原理選擇合適的裝置部件和連接方式。例如，設(shè)計(jì)氣體發(fā)生裝置時(shí)，要根據(jù)反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件選擇合適的發(fā)生裝置類型。
2、考慮裝置細(xì)節(jié)：注意裝置的氣密性、防倒吸、尾氣處理等細(xì)節(jié)問(wèn)題，確保裝置的安全性和可靠性。
3、繪圖規(guī)范準(zhǔn)確：如果需要繪制裝置圖，要使用規(guī)范的繪圖工具和方法，標(biāo)注清楚各部件的名稱和作用。
知識(shí)點(diǎn)四 物質(zhì)轉(zhuǎn)化與應(yīng)用題
1、建立物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系：根據(jù)題目所給信息，寫出相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)方程式，建立物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，理清物質(zhì)的來(lái)龍去脈。
2、結(jié)合實(shí)際應(yīng)用：將物質(zhì)轉(zhuǎn)化與實(shí)際工程應(yīng)用相結(jié)合，考慮物質(zhì)的性質(zhì)、成本、環(huán)境影響等因素，選擇合適的物質(zhì)和反應(yīng)路線。
3、雜質(zhì)處理與分離：如果涉及到混合物的處理，要考慮如何除去雜質(zhì)，選擇合適的分離和提純方法，如過(guò)濾、蒸餾、結(jié)晶等。
（2023 永嘉縣校級(jí)二模）如圖甲是一種浮球液位開關(guān)，由浮球和重錘組成，重錘可固定在導(dǎo)線的任一位置。它應(yīng)用于供水和排水的控制電路中（如圖乙）。工作原理：當(dāng)儲(chǔ)水罐內(nèi)液面下降，浮球向下運(yùn)動(dòng)，頭部向下達(dá)到一定角度，浮球內(nèi)的鋼球在卡槽內(nèi)向頭部運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)連桿，觸動(dòng)微動(dòng)開關(guān)，使動(dòng)觸頭A與觸頭B接通（如圖丙），使水泵進(jìn)水。水位上升時(shí)，浮球上浮，當(dāng)浮球的頭部上仰至一定角度時(shí)，鋼球往尾部移動(dòng)，連桿離開微動(dòng)開關(guān)，動(dòng)觸頭A在彈性作用下與觸頭C接通（如圖?。顾猛Ｖ构ぷ?。（1）已知浮球及其內(nèi)部所有物體總重G為6N，不計(jì)電線重力和體積，計(jì)算浮球的體積至少要多大？
（2）浮球的密封性是浮球液位開關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)，如果密封性不好導(dǎo)致漏水，以下哪些現(xiàn)象會(huì)發(fā)生 （可多選）。
①浮球不能浮起
②水泵不會(huì)工作
③水泵連續(xù)工作，不能停止
（3）安裝時(shí)需要調(diào)節(jié)浮球到重錘之間的導(dǎo)線的長(zhǎng)度，如果設(shè)置太短，則會(huì)出現(xiàn)的故障現(xiàn)象并分析成因。
【解答】解：
（1）由題意可知，浮球浸沒(méi)時(shí)所受的浮力至少要等于自身的重力，才能處于平衡狀態(tài)，則：F?。紾＝6N，
根據(jù)F浮＝ρ水gV排可得浮球的體積至少為：
V球＝V排6×10﹣4m3；
（2）如果浮球的密閉性不好，導(dǎo)致進(jìn)水，那么浮球的重力會(huì)不斷增大，此時(shí)浮球的重力大于浮力，因此它不會(huì)浮起來(lái)，此時(shí)水泵就不會(huì)停止工作，從而不斷地供水，故會(huì)發(fā)生的現(xiàn)象是①③。
（3）由題知，從開始注水到停止注水過(guò)程中浮球頭部的仰角變化范圍一定，如果浮球到重錘之間的導(dǎo)線的長(zhǎng)度設(shè)置得太短，則根據(jù)圖乙可知上限水位會(huì)降低，所以會(huì)出現(xiàn)的故障現(xiàn)象是未到預(yù)定水位時(shí)水泵就停止工作了。
（2023 鹿城區(qū)校級(jí)模擬）搖冰是一種夏天能自冷的鋁罐裝飲料，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示。
請(qǐng)根據(jù)所給資料，回答：
（1）“一搖冰”飲料在炎熱的夏天解渴，其罐底的固體是硝酸銨（NH4NO3），則其中氮、氧兩種元素的質(zhì)量比是 。
（2）我市已全面推進(jìn)生活垃圾分類工作，小科應(yīng)把這個(gè)洗凈后的罐體投入標(biāo)有 （填“有害垃圾”、“可回收垃圾”、“其他垃圾”）收集容器中。
（3）小科喝完飲料后，取出罐體底部的水溶液，測(cè)得其溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為64%，若用該溶液配制100克溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%的稀溶液需要該溶液多少克？
【解答】解：（1）根據(jù)化合物中各元素質(zhì)量比＝各元素的相對(duì)原子質(zhì)量×原子個(gè)數(shù)之比，可得硝酸銨中氮、氧元素的質(zhì)量比為（14×2）：（16×3）＝7：12；
（2）罐體屬于可回收垃圾，應(yīng)把這個(gè)洗凈后的罐體投入標(biāo)有可回收垃圾收集容器中；
（3）設(shè)需要該溶液的質(zhì)量為x
x×64%＝100g×8% 解得：x＝12.5g
答：需要該溶液12.5g。
（2023 鹿城區(qū)模擬）我國(guó)研發(fā)出了一種新型水陸兩棲飛行器一“同濟(jì)飛魚”（如圖甲所示），它既能在空中飛行，也能在水中暢游。
（1）兩棲飛行器在水中通過(guò)螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)向后劃水即可實(shí)現(xiàn)向前航行，其原理是 。
（2）兩棲飛行器裝有深度計(jì)，圖乙是其工作電路，壓力傳感器的電阻隨壓力的增大而減小。閉合開關(guān)，飛行器在深海下潛過(guò)程中顯示器示數(shù)大小變化是 。
（3）兩棲飛行器還自帶聲波測(cè)距儀，某次飛行器懸停空中向障礙物發(fā)射聲波，從發(fā)出聲波至接
收到反射回來(lái)的聲波共用時(shí)2秒，若聲波的速度為340米/秒，則飛行器離障礙物的距離是 米。
【解答】解：（1）兩棲飛行器在水中通過(guò)螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)向后劃水，給水施加向后的作用力，由于力的作用是相互的，水向前推動(dòng)螺旋槳，即可實(shí)現(xiàn)向前航行；
（2）圖乙是串聯(lián)電路，電流表測(cè)量電路中的電流，壓力傳感器的電阻隨壓力的增大而減小。閉合開關(guān)，飛行器在深海下潛過(guò)程中，深度增大，壓強(qiáng)增大，受到的壓力增大，電阻變小，電路中的總電阻減小，根據(jù)歐姆定律知，電流中的電流變大，故顯示器示數(shù)大小變化是變大。
（3）兩棲飛行器還自帶聲波測(cè)距儀，某次飛行器懸?？罩邢蛘系K物發(fā)射聲波，從發(fā)出聲波至接收到反射回來(lái)的聲波共用時(shí)2秒，
聲波到達(dá)障礙物的時(shí)間t2s＝1s；
若聲波的速度為340米/秒，則飛行器離障礙物的距離s＝vt＝340m/s×1s＝340m。
故答案為：（1）力的作用是相互的；（2）變大；（3）340。
（2023 永康市校級(jí)三模）項(xiàng)目化學(xué)習(xí)小組利用橡皮筋進(jìn)行自制簡(jiǎn)易測(cè)力計(jì)項(xiàng)目。在橡皮筋下懸掛一枚回形針作為掛鉤，并依據(jù)此時(shí)指針位置標(biāo)上零刻度。
（1）項(xiàng)目一：標(biāo)明刻度。在回形針上每次加掛一個(gè)50克的鉤碼，測(cè)量每次指針到零刻線的距離L，畫出拉力逐漸增大過(guò)程的F﹣L圖像，如圖乙中曲線①所示。該自制測(cè)力計(jì)刻度不均勻的原因是 。
（2）項(xiàng)目二：檢驗(yàn)作品。將鉤碼逐個(gè)取下，測(cè)量每次指針到零刻線的距離L，畫出拉力逐漸減小過(guò)程的F﹣L圖像，如圖乙中曲線②所示，與拉力逐漸增大過(guò)程的曲線①不重合。小科用此測(cè)力計(jì)先后連續(xù)測(cè)量F1和F2（F1＞F2），請(qǐng)根據(jù)圖乙判斷F2的測(cè)量值比真實(shí)值偏大還是偏小，并說(shuō)明理由 。
（3）項(xiàng)目三：改進(jìn)完善。同學(xué)們?cè)诶蠋煹闹笇?dǎo)下針對(duì)該測(cè)量?jī)x器的科學(xué)性設(shè)計(jì)了評(píng)價(jià)表。
自制簡(jiǎn)易測(cè)力計(jì)評(píng)價(jià)表（節(jié)選）
評(píng)價(jià)指標(biāo) 優(yōu)秀 合格 待改進(jìn)
指標(biāo)一 設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)完整 結(jié)構(gòu)完整 結(jié)構(gòu)不完整，有1處以上缺失
指標(biāo)二 刻度均勻，刻度線之間距離較大，測(cè)量精確度高 刻度均勻，但刻度線之間距離較小，測(cè)量精確度差 刻度不均勻
（4）根據(jù)評(píng)價(jià)表，該測(cè)力計(jì)的“指標(biāo)一”被評(píng)為“優(yōu)秀”，“指標(biāo)二”被評(píng)為“待改進(jìn)”。為使“指標(biāo)二”達(dá)到優(yōu)秀水平，請(qǐng)你對(duì)該測(cè)力計(jì)提出合理的改進(jìn)建議 。
【解答】解：（1）橡皮筋在被拉長(zhǎng)時(shí)會(huì)變細(xì)，直徑會(huì)變小，橡皮筋的伸長(zhǎng)量與受到的拉力不成正比，形變程度不均勻，所以該自制測(cè)力計(jì)刻度不均勻；
（2）橡皮筋在超出彈性限度的形變過(guò)程中，橡皮筋的伸長(zhǎng)量與受到的力不再是正比函數(shù)關(guān)系，超出彈性限度的形變過(guò)程中，施加的力由小變大，①②不重合，說(shuō)明拉力減小時(shí)，橡皮筋不能恢復(fù)原狀，由圖乙知：相同力②對(duì)應(yīng)L值大，所以用此測(cè)力計(jì)先后連續(xù)測(cè)量F1和F2（F1＞F2），則F2的測(cè)量值比真實(shí)值偏大；
（3）將橡皮筋換成彈簧，因?yàn)閺椈傻膹椥韵薅雀蟆?br/>故答案為：（1）橡皮筋在拉長(zhǎng)時(shí)直徑變小，橡皮筋的伸長(zhǎng)量與受到的拉力不成正比；（2）偏大，橡皮筋在超出彈性限度的形變過(guò)程中，施加的力先由小變大，再?gòu)拇蟮叫?，二者的彈性系?shù)變化不一樣，用此測(cè)力計(jì)先后連續(xù)測(cè)量F1和F2（F1＞F2），則F2的測(cè)量值比真實(shí)值偏大；（3）將橡皮筋換成彈簧。
（2023 錢塘區(qū)校級(jí)四模）在燃燒正旺的炭火盆上，不小心灑上幾滴水，會(huì)看到有火苗竄起。這是什么氣體在燃燒？小越、小響、小軒和小孟同學(xué)組成的合作學(xué)習(xí)小組對(duì)氣體的成分展開了探究。
【組內(nèi)交流，形成共識(shí)】火焰是氣體物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的現(xiàn)象，既然有火苗，水與熾熱的碳反應(yīng)肯定產(chǎn)生了可燃性氣體，同時(shí)應(yīng)該還有未反應(yīng)的水蒸氣。
【提出猜想】
小孟：可能含有CO；
小越：可能含有H2；
小響：也可能是CO和H2的混合物；
小軒：不排除有非可燃性氣體生成，有可能還有少量的CO2。
【查閱資料】
無(wú)水硫酸銅遇水由白色變?yōu)樗{(lán)色。
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】合作學(xué)習(xí)小組成員設(shè)計(jì)了如上實(shí)驗(yàn)裝置圖，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)（已知試管內(nèi)棉花不參與反應(yīng)，它的作用是制造水蒸氣）。
（1）丙裝置中濃氫氧化鋇溶液的作用是 。
（2）能證明混合氣體中存在CO的現(xiàn)象是
（3）小孟認(rèn)為：根據(jù)上述現(xiàn)象還不能確定氣體中的某一種成分是否存在，要證明該氣體是否存在，只需將上述裝置稍作改進(jìn)即可。你認(rèn)為小孟的改進(jìn)方法是 。
（4）小響認(rèn)為該實(shí)驗(yàn)裝置經(jīng)上述改進(jìn)后，還存在一個(gè)明顯的缺陷是 。
【結(jié)論】熾熱的碳和水蒸氣反應(yīng)有H2、CO和CO2生成。
【解答】解：由題意“水與熾熱的碳反應(yīng)肯定產(chǎn)生了可燃性氣體，同時(shí)應(yīng)該還有未反應(yīng)的水蒸氣”，驗(yàn)證各成分的順序依次：實(shí)驗(yàn)室中常用無(wú)水硫酸銅遇水由白色變?yōu)樗{(lán)色來(lái)驗(yàn)證水，澄清的石灰水來(lái)驗(yàn)證二氧化碳，實(shí)驗(yàn)室常用濃氫氧化鋇溶液充分吸收二氧化碳；用濃硫酸來(lái)干燥氣體；通過(guò)黑色的氧化銅轉(zhuǎn)變成紅色的銅來(lái)驗(yàn)證有還原性的物質(zhì)存在；從裝置B出來(lái)的氣體先由D檢驗(yàn)水分，再用C檢驗(yàn)是否生成二氧化碳；因?yàn)橐谎趸际且环N有毒的氣體，尾氣一般要收集或點(diǎn)燃．故：
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】（1）由題意可知，用澄清的石灰水檢驗(yàn)二氧化碳、實(shí)驗(yàn)室常用濃氫氧化鋇溶液充分吸收二氧化碳；
（2）一氧化碳具有還原性，能和氧化銅加熱反應(yīng)生成銅和二氧化碳，能證明混合氣體中存在CO的現(xiàn)象是裝置B中黑色粉末變紅，且C中澄清石灰水變渾濁；
（3）小孟認(rèn)為根據(jù)上述現(xiàn)象不足以說(shuō)明產(chǎn)生的氣體中一定存在H2，小孟認(rèn)為只需將上述裝置稍作改進(jìn)，就可證明產(chǎn)生的氣體中一定含有H從裝置B出來(lái)的氣體先由D檢驗(yàn)水分，再用C檢驗(yàn)是否生成二氧化碳，故小孟的改進(jìn)是將裝置C和裝置D交換；
（4）小響認(rèn)為該實(shí)驗(yàn)經(jīng)上述改進(jìn)后，還存在一個(gè)明顯的缺陷，因?yàn)橐谎趸际且环N有毒的氣體，尾氣一般要收集或點(diǎn)燃，故該缺陷是缺少尾氣處理裝置．
（2023 溫州模擬）某STEAM小組設(shè)計(jì)了一款可用電流表示數(shù)顯示拉力大小的測(cè)力計(jì)模型，并且電流表示數(shù)隨拉力的增大而增大。模型電路如圖甲所示，其中ab為長(zhǎng)10cm、阻值20Ω的電阻絲，電源電壓恒為6V，R0＝10Ω，其余元件電阻不計(jì)，電流表量程為0﹣0.6A，彈簧伸長(zhǎng)量與所受力的關(guān)系如圖丁所示。忽略彈簧、拉桿和拉環(huán)的重力及滑片與電阻絲的摩擦，請(qǐng)完成下列問(wèn)題。
（1）根據(jù)設(shè)計(jì)要求，應(yīng)連接圖甲虛線框中的 （“1和2”或“1和3”）接線柱。
（2）圖甲中，閉合開關(guān)，在拉環(huán)處施加250N的拉力，求1分鐘R0產(chǎn)生的熱量。
（3）小明和小科想利用量程是0﹣3伏的電壓表來(lái)顯示拉力的大小，設(shè)計(jì)了圖乙和丙的電路。請(qǐng)你根據(jù)如表所示的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，在甲、乙、丙三個(gè)方案中選擇合理方案，并至少指出該方案的兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
拉力測(cè)力計(jì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)
評(píng)價(jià)內(nèi)容 分值
示數(shù)與拉力大小的關(guān)系 拉力越大，示數(shù)越大 3分
拉力越大，示數(shù)越小 2分
刻度 刻度均勻 3分
刻度不均勻 2分
量程 可測(cè)的最大拉力大 3分
可測(cè)的最大拉力小 2分
整個(gè)電路能源消耗 能源消耗較小 3分
能源消耗較大 2分
【解答】解：（1）由R可知，當(dāng)電流表的示數(shù)增大時(shí)，電路的總電阻減小，
由圖甲可知，拉力增大時(shí)，滑片下移，
因電流表示數(shù)隨拉力的增大而增大，所以，拉力增大時(shí)，電阻絲接入電路中的電阻應(yīng)減小，則虛線框內(nèi)接線柱“1”應(yīng)與“3”連接；
（2）由圖丁知彈簧的伸長(zhǎng)量與拉力F成正比，彈簧伸長(zhǎng)10cm，受到的拉力為500N，若在拉環(huán)處施加250N的拉力，彈簧會(huì)伸長(zhǎng)5cm，由于ab為長(zhǎng)10cm、阻值20Ω，所以1cm長(zhǎng)的電阻絲阻值為2Ω，伸長(zhǎng)5cm時(shí)，電阻絲接入電路的阻值為10Ω，此時(shí)電路中的電流為：
I10.3A，
1分鐘R0產(chǎn)生的熱量為：QR0t＝（0.3A）2×10Ω×60s＝54J；
（3）甲、丙中滑動(dòng)變阻器和定值電阻串聯(lián)接入電路，甲中電流表測(cè)通過(guò)電路的電流，丙中電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，
由圖可知拉力越大，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻越小，串聯(lián)電路總電阻等于各部分電阻之和，所以電路總電阻變小，根據(jù)歐姆定律可知通過(guò)電路的電流變大，根據(jù)U＝IR可知定值電阻兩端的電壓變大，串聯(lián)電路總電壓等于各部分電壓之和，所以滑動(dòng)變阻器兩端的電壓變小，即甲中電流表隨拉力的增大而增大，丙中的電壓表都隨拉力的增大而減小；
甲圖中電流表量程為0﹣0.6A，所以通過(guò)電路的最大電流為0.6A，
根據(jù)歐姆定律可得此時(shí)電路總電阻：R10Ω，
此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻：RP＝R﹣R0＝10Ω﹣10Ω＝0Ω，
所以ab為長(zhǎng)10cm、阻值20Ω的電阻絲，所以彈簧的伸長(zhǎng)量為10cm，由圖丁可知可測(cè)的最大拉力為500N；
丙圖中電壓表的量程是0～3V，電壓表示數(shù)最小為0時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻為0，此時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量為10cm，由圖丁可知可測(cè)的最大拉力為500N；
乙中滑動(dòng)變阻器的最大阻值與定值電阻串聯(lián)接入電路，電壓表測(cè)滑片以上部分電阻兩端的電壓，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻不隨拉力的改變而改變，所以電路電阻不變，根據(jù)歐姆定律可知通過(guò)電路的電流不變，即I′0.2A，
由圖丁彈簧伸長(zhǎng)量與所受力成正比，所以滑片以上部分電阻隨拉力的增大而增大，根據(jù)U＝IR可知電壓表示數(shù)隨拉力的增大而增大，因?yàn)橥ㄟ^(guò)電路的電流不變，所以電壓表示數(shù)與滑片以上部分電阻成正比，也就是說(shuō)電壓表來(lái)顯示拉力的大小時(shí)，電壓表的刻度是均勻的；
電壓表的量程是0～3V，電壓表示數(shù)最大為3V時(shí)，滑動(dòng)變阻器滑片以上部分的電阻：RP′15Ω，
彈簧的伸長(zhǎng)量：ΔL10cm＝7.5cm，
可測(cè)的最大拉力為500N＝375N，
圖乙中滑動(dòng)變阻器始終接入電路最大阻值，通過(guò)電路的電流最小，根據(jù)W＝UIt可知在通電時(shí)間相同時(shí)，該電路的能耗最小，故選乙圖。
（2023 婺城區(qū)模擬）學(xué)校開展科學(xué)STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)，小科自制一臺(tái)旋轉(zhuǎn)飛椅，如圖，豎直鐵桿插在齒輪中心，轉(zhuǎn)盤固定在鐵桿頂部，鐵絲一端固定在轉(zhuǎn)盤沿，一端固定在飛椅上。閉合開關(guān)，齒輪旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)豎直鐵桿自轉(zhuǎn)，從而飛椅勻速旋轉(zhuǎn)，鐵絲與豎直鐵桿之間以一定角度θ拉開。
（1）不考慮空氣阻力的影響，飛椅主要在重力和 的作用下，懸空高速旋轉(zhuǎn)。小科想探究鐵絲與豎直鐵桿之間的夾角和哪些其他因素有關(guān)，建立假設(shè)開展實(shí)驗(yàn)。
【建立假設(shè)】鐵絲與豎直鐵桿的夾角θ與鐵絲長(zhǎng)度有關(guān)。
【實(shí)驗(yàn)方案】小科用同套設(shè)備和飛椅，改變鐵絲長(zhǎng)度，測(cè)出鐵絲與豎直鐵桿的夾角θ。
【實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)】
鐵絲長(zhǎng)度（cm） 鐵絲與豎直鐵桿夾角θ（度）
2 4
4 15
6 37
8 53
（2）分析上述數(shù)據(jù)，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論 。
（3）小科在實(shí)際操作中發(fā)現(xiàn)，閉合開關(guān)，齒輪不動(dòng)，手推一下，才正常旋轉(zhuǎn)，原因可能是 。
【解答】解：（1）懸空的飛椅受到重力和拉力的共同作用；
（2）分析表格數(shù)據(jù)可知鐵絲長(zhǎng)度越長(zhǎng)，鐵絲與豎直鐵桿夾角越大，所以鐵絲與豎直鐵桿的夾角θ隨鐵絲長(zhǎng)度的增加而增大；
（3）閉合開關(guān)，齒輪不動(dòng)，手推一下，才正常旋轉(zhuǎn)，說(shuō)明電動(dòng)機(jī)剛啟動(dòng)時(shí)阻力過(guò)大。
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題型六 工程設(shè)計(jì)與物化
01考情透視·目標(biāo)導(dǎo)航
02知識(shí)導(dǎo)圖·思維引航
03核心精講·題型突破
考點(diǎn)一 工程設(shè)計(jì)與物化
【真題研析】
考法01 物理類工程設(shè)計(jì)
考法02 化學(xué)類工程設(shè)計(jì)
考法03 生物類工程設(shè)計(jì)
考法04 綜合類工程設(shè)計(jì)
【核心精講】
知識(shí)點(diǎn)一 一般解題步驟
知識(shí)點(diǎn)二 工藝流程設(shè)計(jì)題
知識(shí)點(diǎn)三 裝置設(shè)計(jì)題
知識(shí)點(diǎn)四 物質(zhì)轉(zhuǎn)化與應(yīng)用題
【命題預(yù)測(cè)】
考點(diǎn)要求 課標(biāo)要求 命題預(yù)測(cè)
工程設(shè)計(jì)與物化 1、問(wèn)題界定：能定義簡(jiǎn)單的實(shí)際工程問(wèn)題，分析限制條件，提出驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。比如給定一個(gè)建造小型橋梁的任務(wù)，學(xué)生要能明確如橋梁的承載重量要求、可用材料范圍、建設(shè)成本限制等條件，以及建成后需要達(dá)到的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。 2、方案設(shè)計(jì)與分析 能夠嘗試使用合適的方法，對(duì)選定的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行模擬分析和預(yù)測(cè)。例如在設(shè)計(jì)一個(gè)太陽(yáng)能熱水器時(shí)，能運(yùn)用熱傳遞等知識(shí)對(duì)設(shè)計(jì)方案的集熱效率等進(jìn)行模擬分析和預(yù)測(cè)。依據(jù)不同來(lái)源的證據(jù)、限制條件等因素，從需求層面優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。如在設(shè)計(jì)環(huán)保型房屋時(shí)，根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、居民生活需求等因素，對(duì)房屋的隔熱、采光等設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化。 3、實(shí)施與改進(jìn) 知道工程需要經(jīng)歷明確問(wèn)題、設(shè)計(jì)方案、實(shí)施計(jì)劃、檢驗(yàn)作品、改進(jìn)完善、發(fā)布成果等過(guò)程。利用工具制作實(shí)物模型，嘗試應(yīng)用科學(xué)原理指導(dǎo)制作過(guò)程，根據(jù)實(shí)際反饋結(jié)果，對(duì)模型進(jìn)行有科學(xué)依據(jù)的迭代改進(jìn)，最終進(jìn)行展示。比如在制作簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)模型時(shí)，運(yùn)用電磁感應(yīng)等科學(xué)原理，根據(jù)模型運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn)。 跨學(xué)科融合加深：工程設(shè)計(jì)與物化部分的題目將更加注重物理、化學(xué)、生物、地理等多學(xué)科知識(shí)的融合。如在設(shè)計(jì)一個(gè)城市雨水收集利用系統(tǒng)時(shí)，可能會(huì)涉及到物理中的流體力學(xué)知識(shí)、化學(xué)中的水質(zhì)凈化原理、生物中的生態(tài)系統(tǒng)平衡以及地理中的城市規(guī)劃等多學(xué)科內(nèi)容。 強(qiáng)調(diào)核心素養(yǎng)考查：突出對(duì)學(xué)生科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等核心素養(yǎng)的考查。例如，通過(guò)讓學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)解決實(shí)際問(wèn)題的工程方案，考查學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力；通過(guò)分析工程實(shí)施過(guò)程中的環(huán)境影響等問(wèn)題，考查學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任感。 情境更加真實(shí)復(fù)雜：題目所設(shè)置的工程設(shè)計(jì)與物化情境將更加貼近真實(shí)生活和生產(chǎn)實(shí)際，且問(wèn)題情境會(huì)更加復(fù)雜，需要學(xué)生具備更強(qiáng)的信息提取和分析解決問(wèn)題的能力
考點(diǎn)一 工程設(shè)計(jì)與物化
考法01 物理類工程設(shè)計(jì)
（2024 浙江）某興趣小組設(shè)計(jì)了一款自帶風(fēng)力發(fā)電機(jī)的一體式路燈，其模型及縱截面示意圖如圖所示。任意方向吹來(lái)的風(fēng)經(jīng)過(guò)燈罩的上、下表面時(shí)都會(huì)產(chǎn)生上升氣流，帶動(dòng)風(fēng)葉轉(zhuǎn)動(dòng)而發(fā)電。
（1）風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電原理是 （填字母）。
A.電磁感應(yīng)
B.電流周圍存在磁場(chǎng)
C.通電線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)
（2）燈罩上方空氣流速大，壓強(qiáng) 。
（3）若路燈額定功率為100瓦，風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生1千瓦時(shí)的電能，能使該路燈正常工作 小時(shí)。
（2023 溫州）項(xiàng)目學(xué)習(xí)小組實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，裝在筒內(nèi)的電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)風(fēng)葉轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向改變，氣流方向也改變，如圖甲所示。于是想利用帶風(fēng)葉的電動(dòng)機(jī)制作一款“書桌神器”：既能收集書桌上的小紙屑，又能吹風(fēng)納涼。
他們制定的產(chǎn)品評(píng)價(jià)表如下。
評(píng)價(jià)指標(biāo) 評(píng)價(jià)等級(jí)
優(yōu)秀 合格 待改進(jìn)
指標(biāo)一 能吸紙屑、吹風(fēng)且風(fēng)速可調(diào) 能吸紙屑、吹風(fēng)，風(fēng)速不可調(diào) 只能吸紙屑或只能吹風(fēng)
指標(biāo)二 吸紙屑后，吹風(fēng)時(shí)無(wú)紙屑吹出 吸紙屑后，吹風(fēng)時(shí)有部分紙屑吹出 吸紙屑后，吹風(fēng)時(shí)全部紙屑吹出
小組同學(xué)設(shè)計(jì)如圖乙電路，利用帶風(fēng)葉的電動(dòng)機(jī)、電池、旋鈕式電阻等材料制作模型，其工作原理示意圖如圖丙。
（1）圖乙中，通過(guò)切換開關(guān)S，可以改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向的原因是 。
（2）將開關(guān)S與“1”連接，旋鈕OP繞O點(diǎn)沿箭頭方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速如何變化？
（3）對(duì)模型測(cè)試時(shí)，其“指標(biāo)一”為優(yōu)秀。結(jié)合評(píng)價(jià)表，判斷該模型的“指標(biāo)二”評(píng)價(jià)等級(jí)為 。
（2023 麗水）科學(xué)學(xué)習(xí)小組開展了“自制測(cè)力計(jì)”的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)。
【項(xiàng)目任務(wù)】自制測(cè)力計(jì)并用于測(cè)量力的大小。
【項(xiàng)目準(zhǔn)備】提供材料如圖甲，彈簧和橡皮筋的伸長(zhǎng)量與受到拉力的關(guān)系如圖乙。
【評(píng)價(jià)量規(guī)】在老師的指導(dǎo)下小組同學(xué)制定了評(píng)價(jià)量規(guī)，表中為部分評(píng)價(jià)指標(biāo)。
評(píng)價(jià)指標(biāo) 評(píng)價(jià)等級(jí)
優(yōu)秀 良好 待改進(jìn)
調(diào)零方式 多種方式調(diào)零 只能移動(dòng)指針調(diào)零 不能調(diào)零
精確度 達(dá)到0.1牛 達(dá)到0.2牛 大于0.2牛
【項(xiàng)目制作】
（1）選擇材料時(shí)，彈簧比橡皮筋更合適。理由是一定范圍內(nèi)，彈簧的伸長(zhǎng)量與受到的拉力成 關(guān)系，便于標(biāo)注均勻刻度；
（2）選用圖乙中b彈簧制作測(cè)力計(jì)，確定“0”和“2?！笨潭群?，兩者之間分為10等份，則該測(cè)力計(jì)的最小刻度為 牛，小組同學(xué)用制好的彈簧測(cè)力計(jì)稱量身邊小物件的重力；
【項(xiàng)目評(píng)價(jià)】
（3）自制測(cè)力計(jì)“調(diào)零方式”指標(biāo)為良好。用該測(cè)力計(jì)測(cè)量水平拉力，應(yīng)先將測(cè)力計(jì)水平放置，彈簧處于自由狀態(tài)，指針調(diào)整到 刻度位置，方可進(jìn)行測(cè)量；
（4）實(shí)測(cè)時(shí)，掛上0.1牛的鉛粒，發(fā)現(xiàn)測(cè)力計(jì)示數(shù)幾乎沒(méi)有變化，為使“精確度”指標(biāo)表現(xiàn)更優(yōu)
秀，需選取圖乙中 彈簧取代b彈簧制作測(cè)力計(jì)（填“a”或“c”）。
考法02 化學(xué)類工程設(shè)計(jì)
（2024 浙江）織物處理工藝中蘊(yùn)含著很多的科學(xué)知識(shí)。請(qǐng)回答。
組別 酸 加入酸的體積（毫升） 溶液pH
1 3.6%醋酸（pH＝2.5） 10.1 6.7
30.0 4.4
2 3.6%鹽酸（pH＝0） 5.9 11.4
6.1 3.6
3 0.012%鹽酸（pH＝2.5） 1824 8.2
1825 7.0
（1）古法工藝：采用貝殼灼燒而成的灰燼（主要成分CaO）和草木灰（含K2CO3）在水中浸泡并不斷攪拌，得到強(qiáng)堿性溶液，用于織物的處理。浸泡獲取強(qiáng)堿性溶液時(shí)，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)有：Ⅰ.CaO+H2O═Ca（OH）2；Ⅱ.K2CO3+Ca（OH）2═CaCO3↓+2KOH。
①Ⅰ的化學(xué)反應(yīng)類型是 。
②該強(qiáng)堿性溶液中，有效成分是 。
（2）現(xiàn)代工藝：通常用氫氧化鈉溶液來(lái)處理織物。
①配制100千克溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%的氫氧化鈉溶液，需要溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的氫氧化鈉溶液多少千克？
②堿液處理后的織物，用醋酸調(diào)節(jié)pH至7.5～4.0之間。為什么用醋酸呢？表中是在60毫升0.4%的氫氧化鈉溶液（pH＝13.0）中加入酸的體積和溶液pH的部分?jǐn)?shù)據(jù)。根據(jù)表中信息，解釋使用醋酸的原因： 。
考法03 生物類工程設(shè)計(jì)
（2024 浙江）西蘭花的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高，但采摘后易失水、失綠變黃，新鮮度降低，品質(zhì)下降。某興趣小組以葉綠素含量（每克西蘭花所含葉綠素的質(zhì)量）為指標(biāo)，研究了用LED紅藍(lán)光照射對(duì)西蘭花保鮮效果的影響，實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下。
①挑選一定數(shù)量的西蘭花，隨機(jī)均分為A、B兩組。
②將兩組西蘭花分別放入兩個(gè)試驗(yàn)箱，置于4℃、濕度適宜的同一貯藏環(huán)境中。A組西蘭花不進(jìn)行光照，B組西蘭花采用LED紅藍(lán)光持續(xù)照射。
③在第0、2、4、6、8天，從每組隨機(jī)取3顆西蘭花，測(cè)定并記錄其葉綠素含量。
④多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)并處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)果如圖所示。
請(qǐng)回答：
（1）采摘后的西蘭花在一定時(shí)間內(nèi)仍會(huì)進(jìn)行 （填一種生理活動(dòng)），從而分解有機(jī)物，影響其品質(zhì)。
（2）為減少實(shí)驗(yàn)材料差異對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，應(yīng)挑選一定數(shù)量 （寫出一點(diǎn)）相近的西蘭花進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
（3）興趣小組認(rèn)為L(zhǎng)ED紅藍(lán)光照射能緩解西蘭花失綠變黃。據(jù)圖分析，其依據(jù)是 。
（4）根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)判斷，用LED紅藍(lán)光照射的處理是否適用于各種水果和蔬菜的保鮮，并說(shuō)明理由： 。
考法04 綜合類工程設(shè)計(jì)
（2023 臺(tái)州）冰雹是一種災(zāi)害性天氣，會(huì)損壞農(nóng)作物和各種設(shè)施。
（1）冰雹在高空具有較大的重力勢(shì)能，落到地面時(shí)速度較 。
（2）為探究不同速度的冰雹下落時(shí)對(duì)塑料薄膜的損壞程度，某同學(xué)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)；取三塊相同的塑料薄膜，畫上20毫米×20毫米的小方格，讓3個(gè)相同的圓冰球以不同的速度分別撞擊，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。利用方格計(jì)算受損面積，發(fā)現(xiàn)圖甲、乙難以比較。若要更準(zhǔn)確比較圖甲、乙受損面積大小，不增加其它工具，可如何改進(jìn)？
（3）在總厚度不變的情況下，使用雙層薄膜是否可以更好地抵擋冰雹？于是該同學(xué)再次進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)：選用材質(zhì)相同的單層和雙層薄膜，利用大小和速度相同的圓冰球撞擊，比較受損程度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表。
類型 單層薄膜（厚度0.24mm） 雙層薄膜（厚度0.12mm）
間隔0mm 間隔5mm 間隔10mm
受損程度 破損 上、下兩層均輕微形變 上、下兩層均中度形變 上層破損、下層嚴(yán)重形變
根據(jù)表中信息，請(qǐng)對(duì)大棚鋪設(shè)塑料薄膜提出合理的建議。
（2023 臺(tái)州）大氣中二氧化碳含量的迅速增加已被認(rèn)為是全球變暖的主要因素。
（1）生物的呼吸作用、煤和石油等物質(zhì)的燃燒會(huì)產(chǎn)生大量二氧化碳?xì)怏w。正常情況下，大氣中二氧化碳的含量能保持相對(duì)穩(wěn)定（如圖），主要是因?yàn)橹参锏? 作用能吸收大量的二氧化碳?xì)怏w。
（2）如圖表示吸收工業(yè)尾氣中二氧化碳?xì)怏w的一種傳統(tǒng)方法。
①生成的X固體是 。
②反應(yīng)器中，氫氧化鈉溶液噴成霧狀可以使反應(yīng)更充分。在科學(xué)中有很多“通過(guò)增大表面積以提高物質(zhì)反應(yīng)或交換效率”的例子，如人體的肺部有數(shù)量眾多的肺泡可以提高氣體交換效率，請(qǐng)你再舉一個(gè)類似的例子。
（3）目前，科學(xué)家正在研究“液態(tài)陽(yáng)光技術(shù)”，以甲醇作為新型燃料來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的煤、石油和天然氣，其原理如圖所示。通過(guò)該技術(shù)，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為 能貯存在甲醇中。請(qǐng)你說(shuō)出“液態(tài)陽(yáng)光技術(shù)”的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
知識(shí)點(diǎn)一 一般解題步驟
1、仔細(xì)審題：認(rèn)真閱讀題目，明確題目所涉及的工程設(shè)計(jì)主題和具體要求，如設(shè)計(jì)一個(gè)污水處理工程、太陽(yáng)能利用裝置等。同時(shí)，確定題目中給出的已知條件，包括相關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)、反應(yīng)原理、工藝參數(shù)、限制條件等，比如給定某種污水的成分及排放標(biāo)準(zhǔn)。
2、分析問(wèn)題
①原理分析：思考實(shí)現(xiàn)工程設(shè)計(jì)目標(biāo)所依據(jù)的科學(xué)原理，可能涉及物理、化學(xué)、生物等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域。例如，污水處理可能涉及沉淀、過(guò)濾、吸附等物理原理，以及氧化還原、中和反應(yīng)等化學(xué)原理。
②流程分析：根據(jù)題目要求，構(gòu)思合理的工程流程或操作步驟。以海水淡化工程為例，可能包括預(yù)處理、淡化處理、后處理等主要流程，每個(gè)流程又包含具體的操作單元。
③物質(zhì)轉(zhuǎn)化分析：關(guān)注工程過(guò)程中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化和變化，確定反應(yīng)物、生成物以及中間產(chǎn)物，分析物質(zhì)之間的相互關(guān)系和轉(zhuǎn)化條件。如在金屬冶煉工程中，要明確礦石如何經(jīng)過(guò)一系列反應(yīng)轉(zhuǎn)化為金屬單質(zhì)。
2、設(shè)計(jì)方案
①整體規(guī)劃：基于原理和流程分析，設(shè)計(jì)出整體的工程方案，包括選擇合適的設(shè)備、材料和工藝方法。比如在設(shè)計(jì)太陽(yáng)能熱水器時(shí)，要選擇合適的集熱器材料、保溫材料和儲(chǔ)水容器。
②細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)：考慮方案的細(xì)節(jié)問(wèn)題，如設(shè)備的尺寸、管道的連接方式、反應(yīng)條件的控制等。例如，在化工生產(chǎn)中，要精確控制反應(yīng)溫度、壓力和反應(yīng)物的流量。
③方案優(yōu)化：對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)估和優(yōu)化，從經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性、安全性等方面考慮，選擇最優(yōu)方案。如比較不同污水處理工藝的成本、處理效果和對(duì)環(huán)境的影響。
3、計(jì)算與驗(yàn)證
①相關(guān)計(jì)算：根據(jù)題目中的數(shù)據(jù)和科學(xué)原理，進(jìn)行必要的計(jì)算，如物質(zhì)的量的計(jì)算、能量的轉(zhuǎn)換計(jì)算、設(shè)備尺寸的計(jì)算等。例如，根據(jù)污水中污染物的濃度和處理量，計(jì)算所需藥劑的用量。
②結(jié)果驗(yàn)證：將計(jì)算結(jié)果代入題目條件或?qū)嶋H情況中進(jìn)行驗(yàn)證，確保方案的可行性和合理性。檢查設(shè)計(jì)方案是否滿足題目要求和實(shí)際工程的需要。
4、規(guī)范作答
①清晰表達(dá)：用簡(jiǎn)潔、準(zhǔn)確的語(yǔ)言表達(dá)解題思路和設(shè)計(jì)方案，包括文字說(shuō)明、流程圖、化學(xué)方程式等。例如，用流程圖清晰地展示化工生產(chǎn)的工藝流程。
②書寫規(guī)范：注意化學(xué)符號(hào)、單位、圖表的繪制等要規(guī)范，避免因書寫不規(guī)范而丟分。
知識(shí)點(diǎn)二 工藝流程設(shè)計(jì)題
1、熟悉常見(jiàn)工藝：了解常見(jiàn)的化工、環(huán)保等工藝流程，如鋼鐵冶煉、污水處理、海水淡化等的基本流程和原理，以便在解題時(shí)能夠快速遷移應(yīng)用。
2、關(guān)注物質(zhì)流向：分析流程中每一步物質(zhì)的輸入和輸出，明確物質(zhì)的轉(zhuǎn)化和分離過(guò)程，注意中間產(chǎn)物的生成和利用。
3、條件控制分析：理解反應(yīng)條件（如溫度、pH、催化劑等）對(duì)工藝的影響，根據(jù)題目要求合理選擇和控制反應(yīng)條件。
知識(shí)點(diǎn)三 裝置設(shè)計(jì)題
1、原理與功能對(duì)應(yīng)：根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)確定裝置的功能，再依據(jù)科學(xué)原理選擇合適的裝置部件和連接方式。例如，設(shè)計(jì)氣體發(fā)生裝置時(shí)，要根據(jù)反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件選擇合適的發(fā)生裝置類型。
2、考慮裝置細(xì)節(jié)：注意裝置的氣密性、防倒吸、尾氣處理等細(xì)節(jié)問(wèn)題，確保裝置的安全性和可靠性。
3、繪圖規(guī)范準(zhǔn)確：如果需要繪制裝置圖，要使用規(guī)范的繪圖工具和方法，標(biāo)注清楚各部件的名稱和作用。
知識(shí)點(diǎn)四 物質(zhì)轉(zhuǎn)化與應(yīng)用題
1、建立物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系：根據(jù)題目所給信息，寫出相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)方程式，建立物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，理清物質(zhì)的來(lái)龍去脈。
2、結(jié)合實(shí)際應(yīng)用：將物質(zhì)轉(zhuǎn)化與實(shí)際工程應(yīng)用相結(jié)合，考慮物質(zhì)的性質(zhì)、成本、環(huán)境影響等因素，選擇合適的物質(zhì)和反應(yīng)路線。
3、雜質(zhì)處理與分離：如果涉及到混合物的處理，要考慮如何除去雜質(zhì)，選擇合適的分離和提純方法，如過(guò)濾、蒸餾、結(jié)晶等。
（2023 永嘉縣校級(jí)二模）如圖甲是一種浮球液位開關(guān)，由浮球和重錘組成，重錘可固定在導(dǎo)線的任一位置。它應(yīng)用于供水和排水的控制電路中（如圖乙）。工作原理：當(dāng)儲(chǔ)水罐內(nèi)液面下降，浮球向下運(yùn)動(dòng)，頭部向下達(dá)到一定角度，浮球內(nèi)的鋼球在卡槽內(nèi)向頭部運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)連桿，觸動(dòng)微動(dòng)開關(guān)，使動(dòng)觸頭A與觸頭B接通（如圖丙），使水泵進(jìn)水。水位上升時(shí)，浮球上浮，當(dāng)浮球的頭部上仰至一定角度時(shí)，鋼球往尾部移動(dòng)，連桿離開微動(dòng)開關(guān)，動(dòng)觸頭A在彈性作用下與觸頭C接通（如圖?。?，使水泵停止工作。（1）已知浮球及其內(nèi)部所有物體總重G為6N，不計(jì)電線重力和體積，計(jì)算浮球的體積至少要多大？
（2）浮球的密封性是浮球液位開關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)，如果密封性不好導(dǎo)致漏水，以下哪些現(xiàn)象會(huì)發(fā)生 （可多選）。
①浮球不能浮起
②水泵不會(huì)工作
③水泵連續(xù)工作，不能停止
（3）安裝時(shí)需要調(diào)節(jié)浮球到重錘之間的導(dǎo)線的長(zhǎng)度，如果設(shè)置太短，則會(huì)出現(xiàn)的故障現(xiàn)象并分析成因。
（2023 鹿城區(qū)校級(jí)模擬）搖冰是一種夏天能自冷的鋁罐裝飲料，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示。
請(qǐng)根據(jù)所給資料，回答：
（1）“一搖冰”飲料在炎熱的夏天解渴，其罐底的固體是硝酸銨（NH4NO3），則其中氮、氧兩種元素的質(zhì)量比是 。
（2）我市已全面推進(jìn)生活垃圾分類工作，小科應(yīng)把這個(gè)洗凈后的罐體投入標(biāo)有 （填“有害垃圾”、“可回收垃圾”、“其他垃圾”）收集容器中。
（3）小科喝完飲料后，取出罐體底部的水溶液，測(cè)得其溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為64%，若用該溶液配制100克溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%的稀溶液需要該溶液多少克？
（2023 鹿城區(qū)模擬）我國(guó)研發(fā)出了一種新型水陸兩棲飛行器一“同濟(jì)飛魚”（如圖甲所示），它既能在空中飛行，也能在水中暢游。
（1）兩棲飛行器在水中通過(guò)螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)向后劃水即可實(shí)現(xiàn)向前航行，其原理是 。
（2）兩棲飛行器裝有深度計(jì)，圖乙是其工作電路，壓力傳感器的電阻隨壓力的增大而減小。閉合開關(guān)，飛行器在深海下潛過(guò)程中顯示器示數(shù)大小變化是 。
（3）兩棲飛行器還自帶聲波測(cè)距儀，某次飛行器懸?？罩邢蛘系K物發(fā)射聲波，從發(fā)出聲波至接收到反射回來(lái)的聲波共用時(shí)2秒，若聲波的速度為340米/秒，則飛行器離障礙物的距離是 米。
（2023 永康市校級(jí)三模）項(xiàng)目化學(xué)習(xí)小組利用橡皮筋進(jìn)行自制簡(jiǎn)易測(cè)力計(jì)項(xiàng)目。在橡皮筋下懸掛一枚回形針作為掛鉤，并依據(jù)此時(shí)指針位置標(biāo)上零刻度。
（1）項(xiàng)目一：標(biāo)明刻度。在回形針上每次加掛一個(gè)50克的鉤碼，測(cè)量每次指針到零刻線的距離L，畫出拉力逐漸增大過(guò)程的F﹣L圖像，如圖乙中曲線①所示。該自制測(cè)力計(jì)刻度不均勻的原因是 。
（2）項(xiàng)目二：檢驗(yàn)作品。將鉤碼逐個(gè)取下，測(cè)量每次指針到零刻線的距離L，畫出拉力逐漸減小過(guò)程的F﹣L圖像，如圖乙中曲線②所示，與拉力逐漸增大過(guò)程的曲線①不重合。小科用此測(cè)力計(jì)先后連續(xù)測(cè)量F1和F2（F1＞F2），請(qǐng)根據(jù)圖乙判斷F2的測(cè)量值比真實(shí)值偏大還是偏小，并說(shuō)明理由 。
（3）項(xiàng)目三：改進(jìn)完善。同學(xué)們?cè)诶蠋煹闹笇?dǎo)下針對(duì)該測(cè)量?jī)x器的科學(xué)性設(shè)計(jì)了評(píng)價(jià)表。
自制簡(jiǎn)易測(cè)力計(jì)評(píng)價(jià)表（節(jié)選）
評(píng)價(jià)指標(biāo) 優(yōu)秀 合格 待改進(jìn)
指標(biāo)一 設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)完整 結(jié)構(gòu)完整 結(jié)構(gòu)不完整，有1處以上缺失
指標(biāo)二 刻度均勻，刻度線之間距離較大，測(cè)量精確度高 刻度均勻，但刻度線之間距離較小，測(cè)量精確度差 刻度不均勻
（4）根據(jù)評(píng)價(jià)表，該測(cè)力計(jì)的“指標(biāo)一”被評(píng)為“優(yōu)秀”，“指標(biāo)二”被評(píng)為“待改進(jìn)”。為使“指標(biāo)二”達(dá)到優(yōu)秀水平，請(qǐng)你對(duì)該測(cè)力計(jì)提出合理的改進(jìn)建議 。
（2023 錢塘區(qū)校級(jí)四模）在燃燒正旺的炭火盆上，不小心灑上幾滴水，會(huì)看到有火苗竄起。這是什么氣體在燃燒？小越、小響、小軒和小孟同學(xué)組成的合作學(xué)習(xí)小組對(duì)氣體的成分展開了探究。
【組內(nèi)交流，形成共識(shí)】火焰是氣體物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的現(xiàn)象，既然有火苗，水與熾熱的碳反應(yīng)肯定產(chǎn)生了可燃性氣體，同時(shí)應(yīng)該還有未反應(yīng)的水蒸氣。
【提出猜想】
小孟：可能含有CO；
小越：可能含有H2；
小響：也可能是CO和H2的混合物；
小軒：不排除有非可燃性氣體生成，有可能還有少量的CO2。
【查閱資料】
無(wú)水硫酸銅遇水由白色變?yōu)樗{(lán)色。
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】合作學(xué)習(xí)小組成員設(shè)計(jì)了如上實(shí)驗(yàn)裝置圖，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)（已知試管內(nèi)棉花不參與反應(yīng)，它的作用是制造水蒸氣）。
（1）丙裝置中濃氫氧化鋇溶液的作用是 。
（2）能證明混合氣體中存在CO的現(xiàn)象是
（3）小孟認(rèn)為：根據(jù)上述現(xiàn)象還不能確定氣體中的某一種成分是否存在，要證明該氣體是否存在，只需將上述裝置稍作改進(jìn)即可。你認(rèn)為小孟的改進(jìn)方法是 。
（4）小響認(rèn)為該實(shí)驗(yàn)裝置經(jīng)上述改進(jìn)后，還存在一個(gè)明顯的缺陷是 。
【結(jié)論】熾熱的碳和水蒸氣反應(yīng)有H2、CO和CO2生成。
（2023 溫州模擬）某STEAM小組設(shè)計(jì)了一款可用電流表示數(shù)顯示拉力大小的測(cè)力計(jì)模型，并且電流表示數(shù)隨拉力的增大而增大。模型電路如圖甲所示，其中ab為長(zhǎng)10cm、阻值20Ω的電阻絲，電源電壓恒為6V，R0＝10Ω，其余元件電阻不計(jì)，電流表量程為0﹣0.6A，彈簧伸長(zhǎng)量與所受力的關(guān)系如圖丁所示。忽略彈簧、拉桿和拉環(huán)的重力及滑片與電阻絲的摩擦，請(qǐng)完成下列問(wèn)題。
（1）根據(jù)設(shè)計(jì)要求，應(yīng)連接圖甲虛線框中的 （“1和2”或“1和3”）接線柱。
（2）圖甲中，閉合開關(guān)，在拉環(huán)處施加250N的拉力，求1分鐘R0產(chǎn)生的熱量。
（3）小明和小科想利用量程是0﹣3伏的電壓表來(lái)顯示拉力的大小，設(shè)計(jì)了圖乙和丙的電路。請(qǐng)你根據(jù)如表所示的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，在甲、乙、丙三個(gè)方案中選擇合理方案，并至少指出該方案的兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
拉力測(cè)力計(jì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)
評(píng)價(jià)內(nèi)容 分值
示數(shù)與拉力大小的關(guān)系 拉力越大，示數(shù)越大 3分
拉力越大，示數(shù)越小 2分
刻度 刻度均勻 3分
刻度不均勻 2分
量程 可測(cè)的最大拉力大 3分
可測(cè)的最大拉力小 2分
整個(gè)電路能源消耗 能源消耗較小 3分
能源消耗較大 2分
（2023 婺城區(qū)模擬）學(xué)校開展科學(xué)STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)，小科自制一臺(tái)旋轉(zhuǎn)飛椅，如圖，豎直鐵桿插在齒輪中心，轉(zhuǎn)盤固定在鐵桿頂部，鐵絲一端固定在轉(zhuǎn)盤沿，一端固定在飛椅上。閉合開關(guān)，齒輪旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)豎直鐵桿自轉(zhuǎn)，從而飛椅勻速旋轉(zhuǎn)，鐵絲與豎直鐵桿之間以一定角度θ拉開。
（1）不考慮空氣阻力的影響，飛椅主要在重力和 的作用下，懸空高速旋轉(zhuǎn)。小科想探究鐵絲與豎直鐵桿之間的夾角和哪些其他因素有關(guān)，建立假設(shè)開展實(shí)驗(yàn)。
【建立假設(shè)】鐵絲與豎直鐵桿的夾角θ與鐵絲長(zhǎng)度有關(guān)。
【實(shí)驗(yàn)方案】小科用同套設(shè)備和飛椅，改變鐵絲長(zhǎng)度，測(cè)出鐵絲與豎直鐵桿的夾角θ。
【實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)】
鐵絲長(zhǎng)度（cm） 鐵絲與豎直鐵桿夾角θ（度）
2 4
4 15
6 37
8 53
（2）分析上述數(shù)據(jù)，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論 。
（3）小科在實(shí)際操作中發(fā)現(xiàn)，閉合開關(guān)，齒輪不動(dòng)，手推一下，才正常旋轉(zhuǎn)，原因可能是 。
21世紀(jì)教育網(wǎng) www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁(yè) （共 2 頁(yè)）
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