32.(8分)学习了电磁学知识后,科学兴趣小组开展制作二氧化碳浓度示警器的项目化学习。
【项目背景】当密闭空间内的二氧化碳浓度超过一定程度时,人会出现眩晕等症状。通过二氧化碳浓度示警器工作,提醒及时开窗通风。请写出人体产生二氧化碳的文字表达式:
【相关资料】气敏电阻$R_x$的阻值随二氧化碳浓度的变化如表所示。

【装置功能】当环境中的二氧化碳浓度升高至0.5%时,电流达到300mA,蜂鸣器立刻鸣叫示警。
【方案设计】产品内部结构如图甲所示,通过改变电磁铁的磁性强弱,实现衔铁位置的改变。

【器件安装】如图乙所示为安装教室,现有A、B两个二氧化碳浓度示警器的安装位置,你建议安装在哪个位置?请说明理由。
【产品调试】控制电路的电源电压$U_1$恒为9V,滑动变阻器的规格为“3A 40Ω”,组装好电路后开始测试,为实现示警器的功能,应调节滑动变阻器接入电路的阻值为多大?(电磁铁线圈的电阻不计)
【产品改进】要实现该装置在二氧化碳浓度为0.3%时就触发报警,可以如何调节电路?
①向右调节滑动变阻器的滑片
②减少电磁铁线圈的匝数
③增大电磁铁线圈和衔铁之间的距离
【项目背景】当密闭空间内的二氧化碳浓度超过一定程度时,人会出现眩晕等症状。通过二氧化碳浓度示警器工作,提醒及时开窗通风。请写出人体产生二氧化碳的文字表达式:
葡萄糖$+$氧气$\xrightarrow{酶}$二氧化碳$+$水$+$能量
。【相关资料】气敏电阻$R_x$的阻值随二氧化碳浓度的变化如表所示。
【装置功能】当环境中的二氧化碳浓度升高至0.5%时,电流达到300mA,蜂鸣器立刻鸣叫示警。
【方案设计】产品内部结构如图甲所示,通过改变电磁铁的磁性强弱,实现衔铁位置的改变。
【器件安装】如图乙所示为安装教室,现有A、B两个二氧化碳浓度示警器的安装位置,你建议安装在哪个位置?请说明理由。
建议安装在B位置;理由是二氧化碳的密度比空气大,会下沉聚集在下方
。【产品调试】控制电路的电源电压$U_1$恒为9V,滑动变阻器的规格为“3A 40Ω”,组装好电路后开始测试,为实现示警器的功能,应调节滑动变阻器接入电路的阻值为多大?(电磁铁线圈的电阻不计)
【产品改进】要实现该装置在二氧化碳浓度为0.3%时就触发报警,可以如何调节电路?
①
(填序号)。①向右调节滑动变阻器的滑片
②减少电磁铁线圈的匝数
③增大电磁铁线圈和衔铁之间的距离
答案
$\mathrm{葡萄糖}+\mathrm{氧气}\xrightarrow{\mathrm{酶}}\mathrm{二氧化碳}+\mathrm{水}+\mathrm{能量}$
建议安装在B位置;理
由是二氧化碳的密度比空气大,会下沉聚集在下方
①
建议安装在B位置;理
由是二氧化碳的密度比空气大,会下沉聚集在下方
①
解析
【分析】
本题为跨学科综合题,需分小问逐一分析:
1. 人体产生二氧化碳是呼吸作用的结果,需回忆呼吸作用的原料、产物及反应条件;
2. 二氧化碳的密度特点决定其在空间中的分布,据此判断安装位置;
3. 结合欧姆定律和电磁铁磁性的影响因素,分析实现提前报警的调节方法。
【解析】
1. 人体通过呼吸作用分解有机物产生二氧化碳,反应的文字表达式为:$\mathrm{葡萄糖}+\mathrm{氧气}\xrightarrow{\mathrm{酶}}\mathrm{二氧化碳}+\mathrm{水}+\mathrm{能量}$;
2. 二氧化碳的密度比空气大,会下沉聚集在教室下方,因此应安装在B位置;
3. 要在二氧化碳浓度为0.3%时触发报警,此时气敏电阻$R_x$的阻值比0.5%时更大(浓度越高,$R_x$越小)。控制电路电流需达到300mA(0.3A),根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$,总电阻$R_{总}=\frac{U_1}{I}=\frac{9V}{0.3A}=30Ω$。由于$R_x$变大,需减小滑动变阻器接入的阻值,即向右调节滑片,故选①。
【答案】
$\mathrm{葡萄糖}+\mathrm{氧气}\xrightarrow{\mathrm{酶}}\mathrm{二氧化碳}+\mathrm{水}+\mathrm{能量}$;建议安装在B位置;理由是二氧化碳的密度比空气大,会下沉聚集在下方;①
【知识点】
呼吸作用、二氧化碳的性质、欧姆定律的应用
【点评】
本题结合项目化学习情境,融合生物与物理知识,考查学生对跨学科知识的综合应用能力,需准确掌握各知识点的核心内容才能正确解答。
【难度系数】
0.5
本题为跨学科综合题,需分小问逐一分析:
1. 人体产生二氧化碳是呼吸作用的结果,需回忆呼吸作用的原料、产物及反应条件;
2. 二氧化碳的密度特点决定其在空间中的分布,据此判断安装位置;
3. 结合欧姆定律和电磁铁磁性的影响因素,分析实现提前报警的调节方法。
【解析】
1. 人体通过呼吸作用分解有机物产生二氧化碳,反应的文字表达式为:$\mathrm{葡萄糖}+\mathrm{氧气}\xrightarrow{\mathrm{酶}}\mathrm{二氧化碳}+\mathrm{水}+\mathrm{能量}$;
2. 二氧化碳的密度比空气大,会下沉聚集在教室下方,因此应安装在B位置;
3. 要在二氧化碳浓度为0.3%时触发报警,此时气敏电阻$R_x$的阻值比0.5%时更大(浓度越高,$R_x$越小)。控制电路电流需达到300mA(0.3A),根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$,总电阻$R_{总}=\frac{U_1}{I}=\frac{9V}{0.3A}=30Ω$。由于$R_x$变大,需减小滑动变阻器接入的阻值,即向右调节滑片,故选①。
【答案】
$\mathrm{葡萄糖}+\mathrm{氧气}\xrightarrow{\mathrm{酶}}\mathrm{二氧化碳}+\mathrm{水}+\mathrm{能量}$;建议安装在B位置;理由是二氧化碳的密度比空气大,会下沉聚集在下方;①
【知识点】
呼吸作用、二氧化碳的性质、欧姆定律的应用
【点评】
本题结合项目化学习情境,融合生物与物理知识,考查学生对跨学科知识的综合应用能力,需准确掌握各知识点的核心内容才能正确解答。
【难度系数】
0.5
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