【分析】
1. 第(1)题:思考液体压强的变化规律,液体压强与深度有关,根据公式$p=\rho gh$,下潜过程中深度$h$不断增大,海水密度$\rho$和$g$不变,因此压强会变大。
2. 第(2)题:电解水是化学变化,过程中消耗电能,生成氢气和氧气两种新物质,电能转化为储存在物质中的化学能。
3. 第(3)题:结合电磁继电器的工作逻辑分析,氧气浓度越低,气敏电阻阻值越小,控制电路电流越大,电磁铁磁性越强,会吸引衔铁与下触点接触,此时B灯接通(红灯亮);当氧气浓度较高时,气敏电阻阻值大,电流小,电磁铁磁性弱,衔铁在弹簧作用下与上触点接触,A灯接通,所以A灯是绿灯。
4. 第(4)题:先根据图(b)的线性关系,用待定系数法求出气敏电阻$R$与氧气浓度$c$的关系式,代入$c=0.28\ \mathrm{kg/m}^3$算出电阻值,再利用欧姆定律计算控制电路的电流。
5. 第(5)题:明确电磁继电器分为控制电路和工作电路,控制电路由电源、开关、气敏箱、电磁铁线圈串联组成;工作电路中,A、B灯分别通过衔铁的两个触点实现通路切换,连接时保证导线不相交。
【解析】
(1) 根据液体压强公式$p=\rho gh$,“奋斗者号”下潜时,海水的密度$\rho$不变,深度$h$逐渐增大,因此受到海水的压强变大。
(2) 电解水制备氧气的过程中,电能促使水发生化学变化,生成氢气和氧气,电能主要转化为化学能。
(3) 由图(b)可知:氧气浓度$c$越小,气敏电阻$R$越小,控制电路电流越大,电磁铁磁性越强,吸引衔铁与下触点接触,此时B灯所在电路接通(红灯亮);当$c>0.28\ \mathrm{kg/m}^3$时,$R$较大,控制电路电流较小,电磁铁磁性弱,衔铁在弹簧作用下与上触点接触,A灯接通(绿灯亮),故A灯为绿灯。
(4) 设气敏电阻的阻值与氧气浓度的关系为$R=kc+b$,将$c=0.2\ \mathrm{kg/m}^3$、$R=40\ \Omega$和$c=0.4\ \mathrm{kg/m}^3$、$R=60\ \Omega$代入得:
$\begin{cases}40 = 0.2k + b \\60 = 0.4k + b\end{cases}$
解得$k=100\ \Omega·\mathrm{m}^3/\mathrm{kg}$,$b=20\ \Omega$,即$R=100c+20$。
当$c=0.28\ \mathrm{kg/m}^3$时,$R=100×0.28 + 20=48\ \Omega$。
控制电路电源电压$U=4.8\ \mathrm{V}$,线圈电阻忽略不计,由欧姆定律$I=\frac{U}{R}$得:
$I=\frac{4.8\ \mathrm{V}}{48\ \Omega}=0.1\ \mathrm{A}$。
(5) 电路连接:
控制电路:电源正极→开关S→气敏箱→电磁铁线圈→电源负极,形成串联回路;
工作电路:将A灯的一端与B灯的一端连接到电源正极,衔铁的公共端连接到电源负极,A灯的另一端接衔铁上触点,B灯的另一端接电磁铁下触点(导线不交叉,具体连接见参考答案图)。
【答案】
(1) 大
(2) 化学
(3) 绿
(4) 0.1
(5) 连接方式:控制电路串联电源、开关S、气敏箱、电磁铁;工作电路中A、B灯分别通过衔铁的两个触点与电源形成通路,具体连接如图(参考题目给出的参考答案图)
【知识点】
1. 液体压强的影响因素
2. 电磁继电器的工作原理
3. 欧姆定律的应用
【点评】
本题将物理知识与实际科技场景结合,综合考查多个知识点,既需要学生掌握基础的压强、欧姆定律等知识,也需要结合图像分析物理量的关系,同时理解电磁继电器的电路逻辑,注重知识的迁移与实际应用能力的培养。
【难度系数】
0.5