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28.(3分)某同学利用干簧管设计制作了一款水位自动报警器。干簧管的工作原理如图所示，它由薄铁片制作而成，是一种利用磁场来控制线路的开关器件。浮球与永磁体连接，随着水位的变化两者的位置随之改变。当水箱内的水位过高或过低时，均会亮起不同颜色的灯进行警示并触发电铃。请结合图片判断水位自动报警器在水位到达A处时黄灯、红灯和电铃的工作情况，并说明理由。
答案
水位自动报警器在水位到达A处时，永磁体下降到干簧管2的附近，干簧管内的薄铁片被磁化，由于异名磁极相互吸引，下方的电路导通，此时红灯亮、电铃响，黄灯不亮。
解析
【分析】首先明确水位到达A处时，浮球随水位上升，通过滑轮装置带动永磁体向下移动至干簧管2附近；再结合干簧管的工作原理：当永磁体靠近干簧管时，管内薄铁片被磁化，异名磁极相互吸引使干簧管触点闭合，对应电路导通；最后根据电路结构判断各用电器的工作状态。
【解析】1. 水位到达A处时，浮球上升，经滑轮传动带动永磁体下降，靠近干簧管2；2. 干簧管2在永磁体的磁场作用下，内部薄铁片被磁化，异名磁极相互吸引使干簧管2的触点闭合，其所在的红灯与电铃电路导通；3. 此时干簧管1未被永磁体靠近，触点保持断开，黄灯所在电路不通，因此黄灯不亮，红灯亮，电铃响。
【答案】红灯亮、电铃响，黄灯不亮。
【知识点】干簧管工作原理、磁极间相互作用、电路通断
【点评】本题结合水位联动的机械传动、干簧管的电磁特性与电路分析，考查学生对电磁知识和电路的综合应用能力，需理清各部件的联动关系。
【难度系数】0.5
【解析】1. 水位到达A处时，浮球上升，经滑轮传动带动永磁体下降，靠近干簧管2；2. 干簧管2在永磁体的磁场作用下，内部薄铁片被磁化，异名磁极相互吸引使干簧管2的触点闭合，其所在的红灯与电铃电路导通；3. 此时干簧管1未被永磁体靠近，触点保持断开，黄灯所在电路不通，因此黄灯不亮，红灯亮，电铃响。
【答案】红灯亮、电铃响，黄灯不亮。
【知识点】干簧管工作原理、磁极间相互作用、电路通断
【点评】本题结合水位联动的机械传动、干簧管的电磁特性与电路分析，考查学生对电磁知识和电路的综合应用能力，需理清各部件的联动关系。
【难度系数】0.5
29.(6分)如图甲所示为人体内部分生理过程示意图,其中a、b、c表示物质,d、e分别表示不同液体。请回答下列问题:
(1)在图甲中,当人体吸气时,气体进入肺泡,物质b透过肺泡壁和毛细血管壁进入血液,与红细胞上的血红蛋白结合。此时血液类型发生的变化是
(2)在图甲中,液体e形成过程中尿素含量的变化如图乙所示,其中纵轴代表尿素含量,横轴代表肾单位的结构,那么AB段表示肾单位结构中的
(3)在图甲中,蛋白质最终被消化成
(1)在图甲中,当人体吸气时,气体进入肺泡,物质b透过肺泡壁和毛细血管壁进入血液,与红细胞上的血红蛋白结合。此时血液类型发生的变化是
由静脉血变成动脉血
。(2)在图甲中,液体e形成过程中尿素含量的变化如图乙所示,其中纵轴代表尿素含量,横轴代表肾单位的结构,那么AB段表示肾单位结构中的
肾小管
。(3)在图甲中,蛋白质最终被消化成
氨基酸
后经小肠绒毛壁的毛细血管吸收进入血液。答案
由静脉血变成动脉血
肾小管
氨基酸
肾小管
氨基酸
解析
【分析】
本题结合图示考查人体呼吸、消化、泌尿系统的相关生理过程，需逐一分析每个问题对应的生理机制：
1. 第一问需明确肺泡处气体交换的血液变化；
2. 第二问要结合肾单位结构和尿液形成过程，理解尿素含量变化的原因；
3. 第三问需回忆蛋白质的消化终产物。
【解析】
(1) 吸气时，肺泡内的氧气（物质b）透过肺泡壁和毛细血管壁进入血液，血液中的二氧化碳进入肺泡，使血液由含氧少、颜色暗红的静脉血，变为含氧丰富、颜色鲜红的动脉血。
(2) 肾单位中，原尿流经肾小管时，大部分水被重吸收回血液，而尿素未被重吸收，导致肾小管内液体（尿液）中尿素浓度升高。图乙中AB段尿素含量上升，对应肾单位的肾小管结构。
(3) 蛋白质在消化道内，先经胃蛋白酶初步分解，最终在小肠中被肠液、胰液彻底消化为氨基酸，再经小肠绒毛壁的毛细血管吸收进入血液。
【答案】
由静脉血变成动脉血；肾小管；氨基酸
【知识点】
肺泡内的气体交换、尿液的形成、营养物质的消化和吸收
【点评】
本题综合考查人体多个核心生理过程，结合图示帮助理解物质变化，属于基础综合题，需掌握各系统的基本功能和物质转化规律。
【难度系数】
0.5
本题结合图示考查人体呼吸、消化、泌尿系统的相关生理过程，需逐一分析每个问题对应的生理机制：
1. 第一问需明确肺泡处气体交换的血液变化；
2. 第二问要结合肾单位结构和尿液形成过程，理解尿素含量变化的原因；
3. 第三问需回忆蛋白质的消化终产物。
【解析】
(1) 吸气时，肺泡内的氧气（物质b）透过肺泡壁和毛细血管壁进入血液，血液中的二氧化碳进入肺泡，使血液由含氧少、颜色暗红的静脉血，变为含氧丰富、颜色鲜红的动脉血。
(2) 肾单位中，原尿流经肾小管时，大部分水被重吸收回血液，而尿素未被重吸收，导致肾小管内液体（尿液）中尿素浓度升高。图乙中AB段尿素含量上升，对应肾单位的肾小管结构。
(3) 蛋白质在消化道内，先经胃蛋白酶初步分解，最终在小肠中被肠液、胰液彻底消化为氨基酸，再经小肠绒毛壁的毛细血管吸收进入血液。
【答案】
由静脉血变成动脉血；肾小管；氨基酸
【知识点】
肺泡内的气体交换、尿液的形成、营养物质的消化和吸收
【点评】
本题综合考查人体多个核心生理过程，结合图示帮助理解物质变化，属于基础综合题，需掌握各系统的基本功能和物质转化规律。
【难度系数】
0.5
30.(5分)压力锅的锅盖上有一个空心柱为排气孔，空心柱上戴着一个帽子为限压阀，当压力锅内气体的压强超过安全值时，其内的气体就会冲出限压阀，气体跑出一部分，使锅内气体的压强减小。现在有一个直径为24cm、空心柱小孔的横截面积为$10\mathrm{mm}^2$、限压阀的质量为100g的压力锅，要用它来煮饭，若当时的大气压为$1.0×10^5\mathrm{Pa}$，g取10N/kg。
(1)压力锅内气体能达到的最大压强为多少？
(2)商品质量检测部门检测，此压力锅内气体的最大压强不能超过$1.8×10^5\mathrm{Pa}$，要使此压力锅能继续安全使用，原来的限压阀还能使用吗？若不能，应再配备一个质量为多少克的限压阀？
(1)压力锅内气体能达到的最大压强为多少？
(2)商品质量检测部门检测，此压力锅内气体的最大压强不能超过$1.8×10^5\mathrm{Pa}$，要使此压力锅能继续安全使用，原来的限压阀还能使用吗？若不能，应再配备一个质量为多少克的限压阀？
答案
解：(1)限压阀的重力G=mg=0.1kg×10N/kg=1N；
压力锅内气体能达到的最大压强
$p=p_0+\frac{G}{S}=1.0×10^5\mathrm{Pa}+\frac{1\mathrm{N}}{10×10^{-6}\mathrm{m^2}}=2×10^5\mathrm{Pa}$。
(2)因为$2×10^5\mathrm{Pa}>1.8×10^5\mathrm{Pa}$，所以原来的限压阀不能继续使用。
要使此压力锅能继续安全使用，应减小锅内气体能达到的最大压强，$p_{\mathrm{限}}=p_{\mathrm{最大}}-p_0=1.8×10^5\mathrm{Pa}-1.0×10^5\mathrm{Pa}=0.8×10^5\mathrm{Pa}$，
根据$p=\frac{F}{S}$可得，此时限压阀对排气孔的压力
$F_{\mathrm{限}}=p_{\mathrm{限}}S=0.8×10^5\mathrm{Pa}×10×10^{-6}\mathrm{m^2}=0.8\mathrm{N}$，
$G'=F_{\mathrm{限}}=0.8\mathrm{N}$，
应配备的限压阀的质量$m'=\frac{G'}{g}=\frac{0.8\mathrm{N}}{10\mathrm{N/kg}}=0.08\mathrm{kg}=80\mathrm{g}$。
压力锅内气体能达到的最大压强
$p=p_0+\frac{G}{S}=1.0×10^5\mathrm{Pa}+\frac{1\mathrm{N}}{10×10^{-6}\mathrm{m^2}}=2×10^5\mathrm{Pa}$。
(2)因为$2×10^5\mathrm{Pa}>1.8×10^5\mathrm{Pa}$，所以原来的限压阀不能继续使用。
要使此压力锅能继续安全使用，应减小锅内气体能达到的最大压强，$p_{\mathrm{限}}=p_{\mathrm{最大}}-p_0=1.8×10^5\mathrm{Pa}-1.0×10^5\mathrm{Pa}=0.8×10^5\mathrm{Pa}$，
根据$p=\frac{F}{S}$可得，此时限压阀对排气孔的压力
$F_{\mathrm{限}}=p_{\mathrm{限}}S=0.8×10^5\mathrm{Pa}×10×10^{-6}\mathrm{m^2}=0.8\mathrm{N}$，
$G'=F_{\mathrm{限}}=0.8\mathrm{N}$，
应配备的限压阀的质量$m'=\frac{G'}{g}=\frac{0.8\mathrm{N}}{10\mathrm{N/kg}}=0.08\mathrm{kg}=80\mathrm{g}$。
解析
【分析】
要解决这道题，需利用压强的平衡关系：当限压阀刚好被顶起时，锅内气体压强等于大气压与限压阀产生的压强之和。首先计算限压阀的重力，结合排气孔的横截面积求出限压阀产生的压强，进而得到锅内最大压强；第二问对比规定的最大压强，判断原限压阀是否可用，再根据允许的压强差计算所需限压阀的压力，最终求出其质量，解题时需注意单位的统一换算。
【解析】
(1) 先计算限压阀的重力：
限压阀质量 $ m = 100\mathrm{g} = 0.1\mathrm{kg} $，重力 $ G = mg = 0.1\mathrm{kg} × 10\mathrm{N/kg} = 1\mathrm{N} $。
排气孔横截面积 $ S = 10\mathrm{mm}^2 = 10 × 10^{-6}\mathrm{m}^2 $。
当限压阀刚好被顶起时，锅内气体压强等于大气压加上限压阀产生的压强，因此锅内最大压强：
$ p = p_0 + \frac{G}{S} = 1.0 × 10^5\mathrm{Pa} + \frac{1\mathrm{N}}{10 × 10^{-6}\mathrm{m}^2} = 2 × 10^5\mathrm{Pa} $。
(2) 对比规定的最大压强 $ 1.8 × 10^5\mathrm{Pa} $，因为 $ 2 × 10^5\mathrm{Pa} ＞ 1.8 × 10^5\mathrm{Pa} $，所以原来的限压阀不能继续使用。
需要的限压阀产生的压强：$ p_{\mathrm{限}} = p_{\mathrm{最大}} - p_0 = 1.8 × 10^5\mathrm{Pa} - 1.0 × 10^5\mathrm{Pa} = 0.8 × 10^5\mathrm{Pa} $。
此时限压阀对排气孔的压力：$ F_{\mathrm{限}} = p_{\mathrm{限}} S = 0.8 × 10^5\mathrm{Pa} × 10 × 10^{-6}\mathrm{m}^2 = 0.8\mathrm{N} $。
限压阀的重力等于压力，即 $ G' = F_{\mathrm{限}} = 0.8\mathrm{N} $，则限压阀的质量：
$ m' = \frac{G'}{g} = \frac{0.8\mathrm{N}}{10\mathrm{N/kg}} = 0.08\mathrm{kg} = 80\mathrm{g} $。
【答案】
(1) $ 2 × 10^5\mathrm{Pa} $；(2) 不能，应配备质量为80g的限压阀
【知识点】
压强计算、受力平衡、单位换算
【点评】
本题是压强知识在生活中的实际应用，核心是利用限压阀的受力平衡分析压强关系，解题时需注意单位的正确换算，步骤清晰即可顺利求解，体现了物理知识与生活的联系。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，需利用压强的平衡关系：当限压阀刚好被顶起时，锅内气体压强等于大气压与限压阀产生的压强之和。首先计算限压阀的重力，结合排气孔的横截面积求出限压阀产生的压强，进而得到锅内最大压强；第二问对比规定的最大压强，判断原限压阀是否可用，再根据允许的压强差计算所需限压阀的压力，最终求出其质量，解题时需注意单位的统一换算。
【解析】
(1) 先计算限压阀的重力：
限压阀质量 $ m = 100\mathrm{g} = 0.1\mathrm{kg} $，重力 $ G = mg = 0.1\mathrm{kg} × 10\mathrm{N/kg} = 1\mathrm{N} $。
排气孔横截面积 $ S = 10\mathrm{mm}^2 = 10 × 10^{-6}\mathrm{m}^2 $。
当限压阀刚好被顶起时，锅内气体压强等于大气压加上限压阀产生的压强，因此锅内最大压强：
$ p = p_0 + \frac{G}{S} = 1.0 × 10^5\mathrm{Pa} + \frac{1\mathrm{N}}{10 × 10^{-6}\mathrm{m}^2} = 2 × 10^5\mathrm{Pa} $。
(2) 对比规定的最大压强 $ 1.8 × 10^5\mathrm{Pa} $，因为 $ 2 × 10^5\mathrm{Pa} ＞ 1.8 × 10^5\mathrm{Pa} $，所以原来的限压阀不能继续使用。
需要的限压阀产生的压强：$ p_{\mathrm{限}} = p_{\mathrm{最大}} - p_0 = 1.8 × 10^5\mathrm{Pa} - 1.0 × 10^5\mathrm{Pa} = 0.8 × 10^5\mathrm{Pa} $。
此时限压阀对排气孔的压力：$ F_{\mathrm{限}} = p_{\mathrm{限}} S = 0.8 × 10^5\mathrm{Pa} × 10 × 10^{-6}\mathrm{m}^2 = 0.8\mathrm{N} $。
限压阀的重力等于压力，即 $ G' = F_{\mathrm{限}} = 0.8\mathrm{N} $，则限压阀的质量：
$ m' = \frac{G'}{g} = \frac{0.8\mathrm{N}}{10\mathrm{N/kg}} = 0.08\mathrm{kg} = 80\mathrm{g} $。
【答案】
(1) $ 2 × 10^5\mathrm{Pa} $；(2) 不能，应配备质量为80g的限压阀
【知识点】
压强计算、受力平衡、单位换算
【点评】
本题是压强知识在生活中的实际应用，核心是利用限压阀的受力平衡分析压强关系，解题时需注意单位的正确换算，步骤清晰即可顺利求解，体现了物理知识与生活的联系。
【难度系数】
0.6
