年浙江省中考科学一轮复习考点过关课件工程设计与物化

工程设计与物化

(对应课标P103)(1)定义简单的实际工程问题，分析限制条件，提出验收标准。(2)尝试使用合适的方法，对选定的设计方案进行模拟分析和预测。(3)依据不同来源的证据、限制条件等因素，从需求层面优化设计方案。(4)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，尝试应用科学原理指导制作过程，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。【典例展示】例1今年5月，我市部分区县已开始实行电动自行车新政策：只允许新国标电动自行车上路，要求车速不超过25km/h。下面是同学们设计的某品牌电动自行车的电路(图中

表示电动机，

表示电铃，R为旋钮型变阻器)，其中符合“旋钮OP绕O点顺时针转动时，电动机转速变快，当转速超过一定值，电铃会自动报警”的电路是(

C

)C例2纳米陶瓷作为高新科技材料应用广泛，具有永久、稳定的防静电性能，且有耐磨、耐腐蚀、耐高温、防渗透等特点。纳米陶瓷刀具有金属刀无法比拟的优点：刀刃锋利，能切割钢铁等物质。能削出如纸一样薄的肉片；硬度高，其耐磨性是金属刀的60倍；完全无磁性；不生锈变色，健康环保；可耐各种酸碱有机物的腐蚀；为全致密材料，无孔隙、不沾污、易清洁。纳米陶瓷充分体现新世纪、新材料的绿色环保概念，是高新技术为现代人奉献的又一杰作。(1)纳米陶瓷刀

不能

(选填“能”或“不能”)被磁铁吸引，它的耐磨性好，是因为它的

硬度

高。不能

硬度

(2)如图是纳米陶瓷刀、合金钢刀、普通菜刀磨损程度随时间变化的曲线，其中反映纳米陶瓷刀磨损特点的是曲线

c

(填字母，下同)，反映普通菜刀磨损特点的是曲线

a

。(3)根据纳米陶瓷的特点，它还可以被制成什么生活用品？

盛放强酸、碱、盐的容器

。c

a

盛放强酸、碱、盐的容器

例3阅读材料，回答问题。中国新一代“人造太阳”2023年4月12日21时有“人造太阳”之称的中国“环流器”实验装置成功实现了403s稳态长脉冲高约束模式等离子体运行，创造了新的世界纪录。

由于核燃料在超高温状态下已经变成了带电粒子，磁场对运动的带电粒子可以产生力的作用，因此超高温状态下的核燃料可以被“托举”在磁场中，避免与容器直接接触。(1)原子是由原子核和

核外电子

构成的。(2)在超高温状态下核燃料可以被“托举”在磁场中，原因是磁场对运动的

带电粒子

可产生力的作用。(3)若1g核材料发生核裂变反应产生的能量为8.2×1010J，则相同质量的核材料发生核聚变产生的能量至少为

3.28×1011

J。(4)与核裂变相比，核聚变的优点是

安全、清洁

。(写出一条即可)核外电子

带电粒子

3.28×1011

安全、清洁

例4我国海阳核电厂在利用核能发电的同时给居民供暖，其工作流程如图所示，核燃料反应堆内有低浓度的铀－235，发生核反应后产生大量的热，一回路和二回路是两个互不相通的水循环回路，一回路的水流过核燃料反应堆的堆芯，带走核反应堆产生的热量，在蒸汽发生器中将热量传递给二回路的水，然后流回堆芯。二回路的水在蒸汽发生器中受热，产生大量高温水蒸气，水蒸气做功推动汽轮机发电，做功后的水蒸气冷凝后返回蒸汽发生器。核能供暖是将发电之后的低品位余热取出来通过管道送给居民。单个机组，如果仅供电，每秒提供的电能为1.25×109J；若在供电的同时进行供热，每秒提供的电能为1.21×109J、热量为2×108J，对单个机组核燃料反应堆产生的能量使用效率提高了3.2％。(标准煤的热值取3.0×107J/kg)(1)核燃料反应堆中的铀－235是

不可再生

(选填“可再生”或“不可再生”)能源。二回路中的水在蒸汽发生器中发生

汽化

(填物态变化名称)吸收热量。(2)补充完整核能发电的能量转化过程。核能→内能→

机械能

→电能。(3)若给居民供热5.4×1015J，相当于完全燃烧多少千克标准煤产生的热量？若给居民供热5.4×1015J，相当于完全燃烧1.8×108kg标准煤产生的热量(4)单个机组核燃料反应堆每秒产生的能量为

5×109

J。不可再生

汽化

机械能

5×109

例5请阅读《会发电的玻璃》并回答问题。会发电的玻璃2023年7月，世界大学生夏季运动会场馆外的引导灯箱成为了亮点，这些灯箱外壳上找不到一条连接电源的线路，也能点亮灯箱里面的LED灯，为来自世界各地的运动员提供全天候的指引服务。那它们靠什么发电呢？答案就是灯箱背面的黑色玻璃。这块玻璃，其实是一块碲化镉薄膜太阳能电池。它的结构好比“三明治”，在两块超白高透的玻璃之间，均匀沉积一层4微米厚的碲化镉薄膜，当太阳光照射到薄膜层后，薄膜层中会产生电子运动，“变身”可发电的半导体。相比其他同类型材料，碲化镉材料发电量更大。碲化镉的光谱响应和太阳光谱非常匹配，光吸收率高，约能吸收95％的阳光，适合于光电能量转换。一块面积约2m2的发电玻璃，每年发电量约270度。一个普通家庭若安装3块这种玻璃，就能满足一家人全年的用电需求；它的通光性很好，与普通玻璃无异。它的吸光层很薄，一般晶体硅太阳能电池是它吸光层的近百倍。它的强度很高，用45kg的大铅球对其进行撞击实验，它不仅完好无损，而且还能保持稳定的发电性能。如果利用这种发电玻璃替代我国目前建筑物上普通玻璃的10％，一年的发电量就相当于几个三峡水电站，因此，它被誉为“挂在墙上的油田”。碲化镉材料碳排放量很低，每生产1度电，碲化镉所排放的二氧化碳仅有11克，碲化镉发电玻璃反射率低、没有光污染，不仅可应用于大型太阳能地面电站，还可完全替代传统建筑材料应用于各种建筑物上，用太阳能发电为建筑物提供清洁能源，达到节能减排的效果。对于碲化镉薄膜发电玻璃，中国拥有完全自主知识产权，而且已实现了中国制造。这为中国从建材玻璃大国提升为电子玻璃强国、半导体材料强国奠定了技术和材料基础。(1)碲化镉薄膜发电玻璃发电时将

太阳

能最终转化为电能。(2)请你列举出采用碲化镉薄膜发电玻璃发电的优势：

碳排放量低

。(3)一块面积约1m2的碲化镉薄膜发电玻璃一年的发电量可供一台“220V，2000W”的空调正常工作

67.5

h，发电一年排放的二氧化碳总质量为

1485

g。太阳

碳排放量低

67.5

1485

例6运用声呐系统可以探测海洋深度，但是声呐系统却不能用于太空测距(比如地球与月球的距离)，这是因为

真空不能传声

。请说出一种你知道或者你设想的太空测距仪器或方法：

激光测距

。真空不能传声

激光测距

例7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。

甲

乙资料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。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。例8请阅读材料一、材料二，完成下面问题。科技与社会生活材料一：氢动力汽车是一种无污染、零排放的新型能源交通工具。氢动力汽车主要有氢内燃汽车和氢燃料电池汽车两种。氢内燃汽车在内燃机中燃烧氢气产生动力，一般来说，轿车百公里耗氢大约1kg，与传统汽车相比成本至少低20％。如图1所示，是氢燃料电池的工作原理图。它的工作原理是将氢气送到燃料电池的阳极板，经过催化剂的作用，氢分解成带正电的氢离子(质子)和带负电的电子，氢离子穿过质子交换膜，到达燃料电池的阴极板；而电子是不能通过质子交换膜的，只能经外部电路，到达燃料电池的阴极板从而在外部电路中产生电流提供动力。电子到达阴极板后，再与氧气和氢离子重新结合为水，整个过程实现了化学能与电能的转化。图1目前，因为氢气在运输、储存、制造等方面，存在着较高的技术困难和成本问题，所以氢能在日常生活中还不能广泛普及。相信随着我国科技的进步，人们在不久的将来一定能成功破解氢能利用的难题。为我国实现“双碳”目标和人类的可持续发展贡献更多的中国智慧和力量。材料二：如图甲是新能源智能汽车，车顶覆盖薄膜式太阳能电板，车窗采用“智能玻璃”，除了可实现调节温度和透明度，还具有单向透光功能，可以从车内看到车外景象，而车外看不见车内景象；车身配有多个雷达，充分提高了行车的安全性。甲(1)氢能源的优势是

无污染

(写出一条即可)。无污染

(2)氢动力汽车中

氢内燃汽车

(选填“氢内燃汽车”或“氢燃料电池汽车”)需要燃烧氢气提供动力。(3)氢内燃汽车行驶百公里消耗的氢完全燃烧放出的热量约为

1.4×108

J。(氢的热值为1.4×108J/kg)(4)氢燃料电池中的阴极板相当于电池的

正极

(选填“正极”或“负极”)；在外部电路，电流的方向是从

阴极板

到

阳极板

(选填“阳极板”或“阴极板”)。氢内燃汽车

1.4×108

正极

阴极板

阳极板

(5)汽车雷达启动后发出

超

(选填“超”或“次”)声波信号经周边的物体的反射后，可判断车与障碍物的距离；改变按压汽车方向盘上