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第三章　系统与设计
[考试标准]
考试内容
考试要求
考试属性
已考点
系统的结构
①系统的含义
②系统的分类
③系统的基本特性
b
a
b
必考
2015年10月选考(第9题)
2016年4月选考(第9题)
2016年10月选考(第9题)
2017年4月选考
系统的分析
①系统分析的一般步骤
②系统分析的主要原则
③分析影响系统优化的因素
c
a
c
必考＋加试
2016年4月选考(第9题)
2016年10月选考(第9、14题)
2017年4月选考(第10题)
2017·11月浙江省选考(第9题)
2018·4月浙江省选考(第9题)
系统的设计
①简单系统设计的方法?②系统的设计
c
c
必考＋加试
2016年4月选考（第9题）
一、系统的结构
1.含义：由相互联系、相互作用、相互依赖和相互制约的若干要素或部分组成的具有特定功能的有机整体，称为系统。
2.构成系统的三个条件
(1)至少要有两个或两个以上的要素(部分)才能组成系统。
(2)要素(部分)之间相互联系、相互作用，按照一定方式形成一个整体。
(3)整体的功能是局部所没有的。
3.对于较大型的系统和比较复杂的系统，根据一定的标准可划分为若干子系统。
(1)子系统：相对大系统而言，是大系统中相对独立且具有一定功能的组成部分。如地球生态系统：海洋生态子系统、森林生态子系统、陆地生态子系统等。
(2)要素：组成系统的最主要元素。任何系统又是更大系统的子系统。
根据需要，对系统进行不同的分类：
①自然系统和人造系统：
自然系统：原始系统都是自然系统，如天体、海洋、生态系统、人体系统(运动系统、神经系统、内分泌系统、循环系统、呼吸系统、消化系统、泌尿系统、生殖系统)；人造系统：如飞船、交通、商业、教育等。
②实体系统和抽象系统：例：计算机硬件属于实体系统；软件属于抽象系统。
③开放系统和封闭系统
④静态系统和动态系统
4.系统的基本特性
(1)整体性：侧重于“要素(部分)影响要素(部分)，要素(部分)影响整体”
①系统是一个整体，它不是各个要素(部分)的简单相加，系统的整体功能是各要素(部分)在孤立状态下所没有的。
②系统中某个要素发生变化或出现故障，都会影响其他要素或整体功能的发挥。
③系统的整体功能大于组成系统的各部分的功能之和。例：巴尔扎克的塑像、“木桶理论”、一招不慎全盘皆输、弃卒保车、“阿波罗”登月飞船上的零件、两只眼睛的视野是一只眼睛的六倍等。
④系统的要素配合好才能发挥系统的整体功能，换句话说，要素好系统整体性能未必好。
(2)相关性：侧重于“在整体完好的情况下，要素(部分)与要素(部分)，要素(部分)与整体之间的关联”，构成系统的各要素之间是相互联系、相互作用、相互依赖、相互影响的关系，是彼此相关的。
(3)目的性：任何系统都具有某种目的，都要实现一定的功能，这是区别不同系统的主要标志。
(4)动态性：物质都是不断变化的，因此系统是一个动态的系统，处在运动变化和发展之中。
(5)环境适应性：系统都存在于一定的环境中，并不断的与外界环境进行物质的、能量的和信息的交换，系统必须适应外部环境的变化。例：“春捂秋冻”、电冰箱不能紧贴墙放置。
二、系统的分析
1.系统分析及其一般步骤
(1)系统分析
①系统分析：为了发挥系统的功能，实现系统的目标，运用科学的方法对系统加以周详的考察、分析、比较、试验，并在此基础上拟订一套有效的处理步骤和程序，或对原有的系统提出改进方案的过程，就是系统分析。
系统分析的出发点是为了发挥系统整体功能，目的是寻求解决问题的最佳决策，一般是从系统的整体功能出发，全面地思考与解决问题。
②系统分析的特点：完整地而不是零星的处理问题，考虑各种主要变化因素及其相互的影响，全面地思考和解决问题。借助系统分析，可以正确地提出整体目标，恰当地选择方案，科学地确定行动的策略。
③系统分析的目标：发挥系统的功能，实现系统的目标。
④系统分析采用的方法：运用科学的方法对系统加以周详的考察、分析、比较、试验。
⑤系统分析产生的结果：拟订一套有效的处理步骤和程序，或对原系统提出改进方案。
例：王选汉字激光照排系统
(2)系统分析的一般步骤
(3)系统分析的主要原则
①整体性原则：系统分析首先要着眼于系统整体，要先分析整体，再分析部分：先看全局，后看局部；先看全过程，再看某一阶段；先看长远，再看当前。
②科学性原则：系统分析一方面要有严格的工作步骤，另一方面应尽可能地运用科学方法和数学工具进行定量分析，使决策的过程和结果更具说服力。
③综合性原则：当系统存在若干个目标时，需要综合分析，统筹兼顾不可顾此失彼，因小失大。
2.系统的优化
分析影响系统优化的因素
(1)系统优化：在给定的条件(或约束条件)下，根据系统的优化目标，采取一定的手段和方法，使系统的目标值达到最大化(或最小化)。
(2)影响系统优化的因素和约束条件
①影响系统优化的因素：对系统的目标函数产生显著影响，并且可以人为调节的因素。
②约束条件：对系统优化起着限制作用，并且不能人为调节的因素。
③目标函数：是系统目标与系统中的某些元素之间的关系。
(3)系统优化的方法
①为使系统达到最优的目标而提出的求解方法称为最优化方法。
②系统优化的方法是多样的，有的运用数学模型求解，有的通过科学的估算、试验等方法实现。
三、系统的设计
1.系统的设计
(1)系统设计是在系统分析的基础上，设计出满足预定目标的系统的过程。它包含对某个系统进行技术设计，同时需要运用系统的思想和方法对其设计过程进行分析、设计。
(2)系统设计应考虑的主要问题
①系统设计的目的与要求。要从整体出发，以系统整体功能的最优为目的。
②系统各部分之间的相互联系与相互作用。运用系统的思想综合考虑各部分之间的关联、冲突问题，注重各部分的横向、纵向联系。
③系统设计方案的优化。先从整体考虑优化，统筹兼顾，再在此基础上完善各部分的设计。
(3)系统设计的步骤：把系统分成若干个部分；确定各子系统的目标、功能及相互关系；对子系统及系统进行设计、评价等。
2.简单系统设计的实现
(1)系统设计实质是利用系统理论(系统观点)对系统(产品)进行设计，其突出的表现是：
①系统设计要从整体出发，以系统整体功能的最优为目的；
②要综合考虑各部分之间的关联、冲突问题，注重各部分的横向、纵向联系。依据系统的动态性及环境适应性，既考虑当前，也考虑长远。
③要注意系统方案的优化，要从系统整体上考虑优化，再完善子系统的设计。
(2)系统工程是指在系统思想的指导下，综合应用自然科学和社会科学中有关的先进思想、理论、方法和工具，对系统的结构、功能、要素、信息和反馈等进行分析、处理，解决实际问题，以达到最优规划、最优设计、最优管理和最优控制的目的。
美国系统工程专家霍尔于1969年提出了一种系统工程方法论——霍尔三维结构。霍尔三维结构是指运用系统工程时从三个侧面来考虑问题的方法。第一个侧面叫逻辑维，第二个侧面叫时间维，第三个侧面叫知识维，形成逻辑维、时间维和知识维所组成的三维空间结构。逻辑维是指对一项系统工程，运用系统思想和方法分析解决问题所经历的逻辑思考过程，包括明确问题、确定目标、系统综合、系统分析、优化、决策、实施七个逻辑步骤。时间维表示一项系统工程需要的工作阶段、工作流程，包括规划、拟订方案、研制、生产、安装、运行、更新七个时间阶段。如果说逻辑维是思考问题的步骤，那么时间维就是实际解决问题的步骤。知识维是指运用系统工程方法时需要综合运用的各种知识和技能，包括工程、医学、建筑、商业、法律、管理、社会科学、艺术等。
【例1】　如图所示是某电缆生产系统示意图，导线经放线设备后穿过模具，牵引设备将导线拉直并牵引导线。屏蔽层挤出机和绝缘层挤出机分别向模具中挤入屏蔽材料和熔化的绝缘材料，并使其包裹在导线上，经水槽冷却后收线。以下对该系统的优化措施中，合理的是(　　)
A.增加模具冷却装置，延长模具寿命
B.加快收线设备的收线速度，提高生产效率
C.减少挤出材料的挤出量，节约材料
D.增加水槽水温自动控制装置，提高产品质量
解析　系统优化，是在给定的条件(或约束条件)下，根据系统的优化目标，采取一定的手段和方法，使系统的目标值达到最大化(或最小化)，模具冷却、加快收线、减少材料的挤出量会影响产品的质量，都不合理。
答案　D
[变式1]　如图所示为缺失了水位控制装置的自动供水系统，以下对该系统的修复方案中，合理的是(　　)
解析　本题考查简单的系统设计。根据进水阀、浮球等组成的杠杆的工作原理及该系统中各部件间的联系及整体功能可知，当C项水位升高时，进水阀关闭。
答案　C
【例2】　(2015·10月浙江选考)如图所示是智能家居示意图。通过网络将智能家电、中央空调和安全监控等与计算机连接，构建了高效的住宅设施与家庭事务管理系统，提升了家居的安全性、便利性和舒适性。下列关于该系统的说法中错误的是(　　)
A.网络故障会影响该系统对各子系统的管理，体现了系统的整体性
B.该系统能随时了解和处理家中发生的状况，体现了系统的相关性
C.该系统能抵抗外界干扰信号的影响，体现了系统的环境适应性
D.该系统提升了家居的安全性、便利性和舒适性，体现了系统的目的性
解析　根据实际生活案例考查对系统的基本特性的理解，系统能随时了解和处理家中发生的状况，这是系统的目的之一，体现的是系统的目的性，而不是相关性，所以B选项错误。
答案　B
[变式2]　(2017·4月宁波模考)如图所示是一款自平衡两轮电动车，它以内置的精密固态陀螺仪来判断车身所处的姿态，通过精密且高速的中央微处理器计算出适当的指令，从而驱动马达来达到平衡的效果。当人与车往前倾斜时，智能平衡车车身内的内置电动马达会产生往前的力量，一方面平衡人与车往前倾倒的扭矩，一方面产生让车辆前进的加速度，相反当陀螺仪检测到人和车往后倾时，会产生向后的力量达到平衡效果。智能平衡车的速度与驾驶人身体倾斜的程度成正比。关于该自平衡两轮电动车，以下说法中不正确的是(　　)
A.若电动马达损坏，会造成该车无法正常行驶，体现了系统的综合性
B.作为代步工具的功能是任一要素在孤立状态下所没有的，体现了系统的整体性
C.时间久了，内置充电电池的续航能力下降，体现了系统的动态性
D.在平缓的上下坡路段也能平稳行驶，体现了系统的环境适应性
答案　A
【例3】　(2016·4月浙江选考)如图所示的希罗自动门，祭坛点火使容器1中的空气膨胀，将水压入容器2，利用水的重力使轴3转动，将门打开。当火熄灭时，庙门在重锤的作用下自动关闭。根据描述，以下说法中不正确的是(　　)
A.利用气压为动力打开庙门，体现了系统的目的性
B.重锤质量增加，需相应增加容器2中水的质量，体现了系统的相关性
C.设计时先考虑容器1，再考虑容器2，体现了系统分析的整体性原则
D.设计时根据开关门所需力的大小，计算出重锤和水的质量，体现了系统分析的科学性原则
解析　本题考查了系统的基本特性。利用气压为动力打开庙门，体现了系统的目的性，A选项正确；重锤质量增加，需相应增加容器2中水的质量，体现了系统的相关性，B选项正确；容器1与容器2是系统中的两个要素，两者具有相关性，C选项错误；计算出重锤和水的质量，体现了系统分析的科学性原则，D选项正确，故答案应选C。
答案　C
[变式3]　高考考场统一启用考场监控系统，使高考更加公平公正。从系统的角度分析，下列说法中不正确的是(　　)
A.考场监控系统具有超大存储容量，能长时间保存视频，体现了系统的环境适应性
B.前端设备、监控主机、远程计算机相互影响，体现了系统的相关性
C.前端设备、监控主机、远程计算机共同构成了考场监控系统，体现了系统的整体性
D.监控系统具有视频录制、视频回放、视频放大、视频传输等功能，体现了系统的目的性
解析　环境适应性是当系统外环境出现变化时，系统为了适应环境变化而使系统的变化；A项内容明显体现了系统的目的性。
答案　A
【例4】　(2018·11月浙江选考)下列关于系统的说法中不正确的是(　　)
A.系统分析要遵循三个主要原则
B.影响系统优化的因素不可以人为调节
C.系统始终处在运动变化和发展之中
D.系统包含两个或两个以上的要素(或部分)
答案　B
[变式4]　(2016·8月温州模考)如图所示的家庭卫生间水路系统，由各种卫生器具、进水管网、下水道排水管网等组成。通过进水管提供各种卫生器具用水，使用后产生的废水、污水通过排水管排入下水道。根据描述，以下说法正确的是(　　)
A.排水管出现故障，将会影响水路系统的正常工作，体现系统的动态性
B.使用一段时间之后，下水道堆积油污或絮状物会导致管道堵塞，体现系统的环境适应性
C.给人们用水及排水带来方便，体现了系统的目的性
D.设计时根据卫生器具的分布，计算管道的合理尺寸，体现了系统分析的综合性原则
解析　A错误，体现的是系统的整体性；B错误，应为相关性；D错误，定量分析，属于系统分析的科学性原则。
答案　C
【例5】　如图所示是液体原料定量控制系统。其工作过程是：流量计检测到流出的液体原料流量值，把信号反馈给控制器，与设定的流量值进行比较，达到设定的流量值时，控制器控制桶泵关闭。
在桶泵停止运行后，由于软管中的原料具有惯性会继续流动，导致误差。为了提高计量精度，以下对该系统进行优化的措施中合适的是________(在①减少软管的直径；②提高流量计的计量精度；③在软管出口端加电磁阀与桶泵同步控制中选择一项，将序号填写在“________”处)。
答案　③
[变式5]　舟山跨海大桥于2009年12月25日正式通车。大桥建成后，使舟山更紧密地融入长三角经济圈。大桥设计要求最大能抗17级超强台风，最大通航等级为5万吨级，使用年限为100年。在大桥施工时为了保证质量、缩短工期、降低成本，需要对工程进行优化。下列属于影响系统优化的因素是(　　)
A.抗台风等级 B.最大通航等级
C.使用年限 D.工程项目的管理水平
解析　系统优化的影响因素是指对系统的目标产生显著影响，并且可以人为调节的因素。选项A、B、C都是系统设计时提出的要求，在施工时是不可人为调节的。而选项D工程项目的管理水平直接影响着施工的质量、工期、成本等，并且是可以人为调节的，故D选项符合题意。
答案　D
【例6】　小通准备对家里的电路系统进行升级改造并制定了优化目标。他请装修公司完成该优化工程，双方签订合同，工程款总额为10 000元。请回答第(1)～(2)题。
(1)装修公司根据用电器功率的大小分别计算出每路电线的粗细规格，该方法遵循了系统分析的(　　)
A.科学性原则 B.综合性原则
C.整体性原则 D.安全性原则
解析　根据题意，装修公司根据用电器功率的大小计算出电线的粗细规格，显然遵循了系统分析的科学性原则，A选项正确。
答案　A
(2)在该系统优化过程中，总额10 000元属于(　　)
A.优化目标 B.约束条件
C.目标函数 D.影响优化的因素
解析　在该系统优化过程中，总额10 000元属于约束条件，故B选项正确。
答案　B
[变式6]　如图所示是小刘设计的中药切片机。其切片的原理是：电机通过皮带带动凸轮转动，凸轮顶着摇臂，摇臂推动滑套在滑轴上做上下运动，连接在滑套上的切刀重复切片。该切片机切刀切力较小，以下是小刘经系统分析后的优化方案，较合理的是(　　)
解析　A项如果减轻滑套的重量和体积，切刀切力变小；C项增加摇臂槽的长度，运动将增加行程；D项增加电机的转速，速度变快，但切刀切力不变。B项在滑套上加弹簧，可增加切刀切力。
答案　B
【例7】　(2018·4月浙江选考)堪称全球最长、创意最独特的港珠澳大桥，主体由桥梁、海底隧道和人工岛组成。大桥的设计采取了一系列优化措施，下列措施中，以提高大桥安全性为目标的是(　　)
A.大桥在伶仃西航道和铜鼓航道段采用海底隧道方案，不影响通航
B.设计了中华白海豚观赏区和海上观景平台
C.在珠澳人工岛上设有大型停车场，以缓解澳门本岛的交通压力
D.人工岛周围投放石头形成斜坡，如果船太靠近就会搁浅
解析　人工岛周围投放石头形成斜坡，如果船太靠近就会搁浅，是从安全角度考虑的。
答案　D
[变式7]　如图所示是四冲程内燃机的结构示意图。活塞式内燃机将燃料和空气混合，在其汽缸内燃烧，释放出的热能使汽缸内产生高温高压的燃气，燃气膨胀推动活塞作功，再通过曲柄连杆机构将机械功输出，驱动从动机械工作。系统分析时，可以把内燃机看作成一个系统，下列关于该系统的说法不正确的是(　　)
A.进气管出现故障，将会影响内燃机动力输出，体现了系统的整体性
B.内燃机是一种动力机械，能够输出动力，体现了系统的目的性
C.使用一段时间后，活塞磨损，与缸体间的缝隙增大，体现了系统的动态性
D.新型内燃机可使用柴油、汽油两种动力燃料，体现了系统的环境适应性
解析　环境适应性是指外界环境在变化，系统必须做出相应的反应，以适应外界环境的变化。新型内燃机可使用柴油、汽油两种动力燃料，不能体现系统的环境适应性。故选D。
答案　D
【易混易错】
1.系统的基本特性
(1)整体性(全局、集合)——侧重于“部分影响整体”。
(2)相关性(匹配、关联)——侧重于“部分与部分之间的关联”。
(3)目的性(功能)——侧重于系统的目的，系统特有的功能。
(4)动态性(更新)——侧重于系统的变化和发展。
(5)环境适应性(自适应)——侧重于系统适应环境的变化。
2.系统分析的主要原则
(1)整体性原则：着眼于系统整体，要先分析整体，再分析部分；先看全局，后看局部；先看全过程，再看某一阶段；先看长远，再看当前。
(2)科学性原则：有严格的工作步骤；运用科学方法和数学工具进行定量分析，使决策的过程和结果更具有说服力。
(3)综合性原则：要综合分析，统筹兼顾，不可顾此失彼，因小失大。
1.汽车的悬挂系统是指车身与车轮之间的支撑系统，由弹簧、避震器等组成。在如图所示的悬挂系统中，车轴分成两段，当遇到路面不平时，一侧车轮的跳动对车身影响比较小，从而提高了汽车的平稳性。关于该悬挂系统，下列说法中不恰当的是(　　)
A.可以作为汽车系统的一个子系统
B.具有支撑功能，体现了系统的动态性
C.能使汽车更好地适应多种路况
D.有利于提高汽车的整体性能
解析　汽车的悬挂系统具有支撑功能，体现了系统的目的性而不是动态性，故B选项符合题意。
答案　B
2.如图是汽车用的手摇千斤顶，以下叙述中，不属于构成千斤顶系统条件的是(　　)
A.千斤顶由支撑杆、螺杆、螺母、手柄、底座等要素构成
B.支撑杆、螺杆、螺母、手柄等相互关联却又成一体
C.千斤顶能顶起汽车，这不是各组成部分能实现的
D.手柄上加塑料套、螺杆螺母加润滑油后，操作更方便
解析　此题考查的是构成系统的三个条件：一是要有两个或两个以上的要素(部分)组成，二是要素(部分)之间必须相互关联，三是单个要素(部分)不具有系统的整体功能。鉴于此，选择D。
答案　D
3.如图所示是一木质秋千椅，可以把它看成一个由座椅、悬挂链绳、支撑横臂及支撑脚等组成的系统。以下关于该系统的说法中，不正确的是(　　)
A.悬挂链绳断裂，会影响秋千椅的使用，体现系统的目的性
B.应根据两支撑脚间的距离，选择粗细合适的支撑横臂，体现系统的相关性
C.木结构表面都涂上一层油漆，秋千椅不易老化，体现了系统的环境适应性
D.起连接作用的螺栓螺母生锈老化，需要定期更新，体现系统的动态性
解析　悬挂链绳断裂，会影响秋千椅的使用，体现系统的整体性。故选A。
答案　A
4.赵明家要进行装潢，决定自己设计家里的用电系统，为了用电安全，便于使用和维护，赵明把用电系统分解成几个子系统，下列分解方案中合理的是 (　　)
A.照明子系统、空调子系统、插座子系统、安全保护子系统
B.安全保护子系统、照明子系统、二孔插座子系统、三孔插座子系统
C.日光灯子系统、照明子系统、空调子系统、插座子系统
D.照明子系统、空调子系统、二孔插座子系统、三孔插座子系统
解析　考查根据生活实际，对家庭电气系统划分合理的子系统。二孔和三孔插座再划分成两个子系统意义不大，所以B、D都不正确，而日光灯子系统就是照明子系统的一部分，所以C不正确。
答案　A
5.房车兼具“房”和“车”两大功能，但其属性还是车，是一种可移动、具有居家必备的基本设施的车。车上的居家设施有“卧具、炉具、厨具、沙发、餐桌椅、空调、电视”等家具和电器，可分为驾驶区域、起居区域、卧室区域、卫生区域、厨房区域等。从系统的角度分析，下列说法不正确的是(　　)
A.具有居室和车辆的功能，体现了系统的目的性
B.系统中任何部件出现故障，都将影响房车系统的运行，体现了系统的整体性
C.系统能适应不同的路面和气候条件，体现了系统的环境适应性
D.系统中的驾驶、起居、卫厨等区域的子系统相互影响，体现了系统的动态性
答案　D
6.(2016·3月浙江学考)如图所示是农田智能灌溉系统示意图。系统根据监测的气象、土壤、农作物等相关信息，控制灌溉设备工作，使土壤保持合适的湿度和肥力，达到降低人力成本、提高生产效率、节水节肥的目的。请根据上述说明，完成(1)～(2)题。
(1)下列关于该系统的说法中，不正确的是(　　)
A.实现了农田的智能化管理，体现了系统的目的性
B.数据库能存储监测到的各种数据信息，体现了系统的环境适应性
C.灌溉设备需要定期维护，体现了系统的动态性
D.数据库、信息采集等出现异常，会影响农田灌溉，体现了系统的整体性
(2)为了提高该系统的性能，需要进一步优化。下列不属于影响系统优化的因素是(　　)
A.对气象、土壤、农作物的监测精度
B.有线、无线、GPS的传输精度
C.天气、气候、农作物的生长特性
D.灌溉设备的产品质量
答案　(1)B　(2)C
7.如图所示为扫地机器人，它能凭借一定的人工智能，自动在房间内完成地板清理工作。一般采用刷扫和真空方式，将地面杂物先吸纳进入自身的垃圾收纳盒，从而完成地面清理的功能。从系统特性角度分析，以下有关该机器人的叙述中错误的是(　　)
A.能清扫地面、吸纳垃圾，体现系统的目的性
B.有本机、电池、集尘盒等组成，体现了系统的整体性
C.适用面积为150～200 m2，体现了系统的环境适应性
D.用久了，毛刷上卷，清扫效果下降，体现了系统的动态性
解析　系统的环境适应性是因环境变化而变化，是外因的结果。
答案　C
8.如图所示是小明为自家设计的安全报警系统示意图。安全报警系统为现代家居生活提供了有力的安全保障。该系统在工作时，报警主机在接收到报警信号后，会产生高分贝的警号声，同时会借助电信网络向外拨打多组由主人自己设置的电话、手机。以下对该系统的说法不正确的是(　　)
A.防盗报警系统在使用的过程中，由于各装置老化等原因，会出现报警故障，体现了系统的动态性
B.该系统具有的防盗、报警功能，体现了系统的目的性
C.当该系统不能正常工作时，需要对各个装置及线路进行检测并分析，找出故障的原因，这体现了系统分析的科学性原则
D.为该系统配备蓄电池，在停电的情况下也能正常工作，这一措施实现了该系统的优化
解析　防盗报警系统在使用的过程中，由于各装置老化等原因，会出现报警故障，体现了系统的整体性。故选A。
答案　A
9.下列没有体现系统思想和方法的是(　　)
A.“田忌赛马”的故事
B.“丁谓修复皇宫”的故事
C.四个老同学聚餐餐馆的选择
D.王书记考察某县种琵琶致富的经验后，立即在本县全面推广
答案　D
10.如图所示为某品牌智能手环，支持通话功能，能记录佩戴者的健身数据，进行计步、测距、记录卡路里燃烧量等操作，帮助我们进行健身，同时也加入了睡眠监测功能，可设定闹钟等。这款手环支持与大部分智能手机匹配，在待机方面充电5小时即可工作4天。请完成第(1)～(2)题。
(1)关于该系统，下列说法中正确的是(　　)
A.经历长期充放电之后，电池容量下降，体现了系统的整体性
B.该手环支持与大部分智能手机匹配，体现了系统的相关性
C.支持通话功能，体现了系统的环境适应性
D.该手环能记录佩戴者的健身数据，帮助我们进行健身，体现了系统的目的性
(2)该手环佩戴在人的手腕，洗手时容易被水渗入到手环内部的电子元件，造成手环的损坏。要对该系统进行优化，其约束条件是(　　)
A.设计人员的水平 B.手环的制造成本
C.密封件的选用 D.新型防水技术的掌握
解析　(1)根据题意，电池容量随着使用时间的增加而减少，体现系统的动态性；手环与大部分智能手机匹配，体现了系统的环境适应性；通话功能也是手环的拓展功能之一，体现了系统的目的性；手环记录数据帮助健身，体现了系统的目的性。故D选项符合题意。
(2)约束条件是指对系统优化有影响，但又不能人为调整的因素。根据题意，要对该手环进行优化，A、C、D选项都是人为能调整的优化方面，只有B选项，手环的制造成本是设计时就确定的，在优化过程中不能随便增加，属于约束条件，故B选项符合题意。
答案　(1)D　(2)B
11.如图所示是电子围栏系统示意图。它由控制主机、围栏和报警装置等组成。当围栏遭到入侵者触碰或破坏时，能发出电脉冲将入侵者击退，并向安全监控设备发送信号，报警装置发出报警信号。请根据示意图和上述说明，完成(1)～(2)题。
(1)以下关于该系统的说法中，不正确的是(　　)
A.该系统具有威慑、阻挡、报警等作用，体现了系统的目的性
B.该系统遭到触碰和破坏时都会报警，体现了系统的相关性
C.当电子围栏中的导线出现故障时，会影响系统正常工作，体现了系统的整体性
D.该系统不受气候等因素的影响，体现了系统的环境适应性
解析　报警工作体现的是系统的目的性。
答案　B
(2)以下对该系统的优化措施中，不正确的是(　　)
A.配备蓄电池，在停电的情况下能正常工作
B.夜间直接将220 V电源接入围栏，增大电击强度
C.增加联动输出接口，与公安部门的报警中心实现联动
D.增加利用网络进行远程布防、撤防操作的功能
解析　B选项中的220 V电压涉及到危及人的生命问题，属于违法行为，故不合理。
答案　B
12.如图所示，为温州市正在酝酿的“空中巴士”有轨交通项目，“空中巴士”是一个庞大的系统，包含站台子系统、通信子系统、车厢子系统、电力子系统、轨道子系统等多个子系统，从系统角度分析，下列说法不恰当的是(　　)
A.运送旅客，缓解交通拥堵体现了“空中巴士”系统的目的性
B.站台子系统与车厢子系统是两个不相关的系统
C.车厢配备智能调温设备，优化了乘车环境
D.在建设之前，相关部门要进行详细测算，体现了系统分析的科学性原则
答案　B
13.如图所示是考场无线电监管车，载有频谱分析仪、接收机、测向机、电脑、显示器、发射天线等。找到可疑无线电信号后，测向机则会对信号进行定位，工作人员将根据定位的方向，锁定可疑信号的准确位置。播放音乐或者无线电干扰信号对其进行干扰或阻断。以下对该系统的优化措施中，不正确的是(　　)
A.优化电脑软件系统，使其能在众多无线电信号中自动查找可疑信号
B.增加联动输出接口，与公安部门的报警中心实现联动
C.增大屏蔽效果，考试期间阻断所有无线电信号
D.增加车内设备防震性能，减少车辆行驶过程中损坏的可能性
解析　C项的优化措施，会对考场及其周边的正常活动造成影响，故不可取。
答案　C
14.如图所示为滑台的运动系统示意图，由电机控制子系统和机械传动子系统组成。在电机控制子系统中，传感器检测电机的转动角度，并反馈到控制装置与设定值比较，控制装置根据偏差值发出运动信号，驱动器将运动信号转变成相应的电流驱动电机转动；在机械传动子系统中，电机带动丝杆转动，丝杆通过螺母驱动滑台移动。系统根据电机的转动角度和丝杆的螺纹间距计算出滑台移动的距离，从而实现对滑台位置的间接控制。从系统的角度分析，下列说法中不正确的是(　　)
A.该系统能实现对滑台位置的间接控制，体现了系统的目的性
B.该系统中的电机控制子系统和机械传动子系统相互影响，体现了系统的相关性
C.该系统根据电机的转动角度和丝杆的螺纹间距计算出滑台移动的距离，从而实现对滑台位置的间接控制，体现了系统分析的科学性原则
D.电机会根据指令而转动，体现了系统的动态性
解析　动态性是指系统随时间在变化、发展。电机会根据指令而转动，不能体现系统的动态性。故选D。
答案　D
15.下面是关于钟表的结构图和文字描述，结合自己的理解，请回答第(1)～(2)题。
钟表主要由原动系、传动系、擒纵调速系、指针系和上条拨针系等部分组成。机械钟表用发条作为动力的原动系，经过一组齿轮组成的传动系来推动擒纵调速器工作，再由擒纵调速器反过来控制传动系的转速。
(1)下列关于该钟表系统说法正确的是(　　)
A.各个齿轮发挥着各自的作用，缺一不可，这体现了系统的相关性
B.由于零件的不断磨损，会出现走时不准的情况，这体现了系统的动态性
C.原动系、传动系、发条和齿轮等都为该钟表系统的子系统
D.该钟表的主要功能是为了精确计时，体现了系统的整体性
(2)下列说法错误的是(　　)
A.二轮、三轮、四轮的受力形式为受扭转
B.棘爪的作用是为了防止发条中的能量被迅速释放
C.通过柄轴上发条的上条系统，该系统是一个减速系统
D.发条和游丝的受力形式为受扭转
解析　(1)A项体现系统的整体性；C项发条、齿轮为钟表系统的元素；D项体现系统的目的性；B项正确。
(2)D项发条和游丝受的是弯曲力。
答案　(1)B　(2)D
16.如图所示为建筑工地上使用的塔吊起重机，把塔吊起重机看成一个塔吊起重系统，它主要由支撑子系统和传动子系统组成。支撑子系统的主要包括底座和主架，传动子系统主要包括水平机械臂和垂直升降设备。从系统的角度分析，下列说法中不正确的是(　　)
A.塔吊起重系统主要目的是为了将重物搬运到指定地点，体现了系统的目的性
B.塔吊起重机的支撑子系统和传动子系统相互影响，体现了系统的相关性
C.塔吊起重系统能在不同的气候环境中正常工作，体现了系统的环境适应性
D.塔吊起重系统中任何部分出现故障，都将影响系统的正常运行，体现了系统的相关性
解析　塔吊起重系统中任何部分出现故障，都将影响系统的正常运行，体现了系统的整体性。故选D。
答案　D
17.刘祥发现使用普通的手拉车(图甲)上下楼梯不方便，于是，他想将其改装成方便上下楼梯的手拉车。请完成下列各题，在有“________”处填上相应的内容。
(1)刘祥决定用组合轮(图乙)替换原来的轮子。根据手拉车上下楼梯的特点，组合轮最适合装在________(选填“前轮”或“后轮”)的位置上。
(2)组合轮轮距L大小会影响手拉车上下楼梯的使用效果。假设每级楼梯深度为a，高度为b，请你通过系统分析，依据组合轮在下楼梯时的各个状态图(丙)，说明组合轮轮距L一般应满足________(请在下列选项中选择一项，填写序号：①L＞a；②L＞b；③L＜b)。这种通过数学定量计算、分析的方法遵循了系统分析的________原则。
(3)将普通轮换成组合轮后，能使手拉车具有更好的________(请在下列选项中选择一项，填写序号：①环境适应性；②动态性；③相关性)。
解析　(1)根据题意，上下楼梯时与台阶接触的主要是手拉车的后轮，故正确答案是“后轮”。(2)由题意与图丙可知，组合轮在平地上滚动与普通轮没有太大区别，它的优势在于上下楼梯时，通过小轮的滚动替换，实现在台阶上的平滑滚动，要较好的实现这一功能，小轮的轮距(L)必须大于台阶的高度(b)，所以②L>b符合题意。通过数学的定量计算、分析是典型的科学性原则。(3)组合轮替换了普通轮，不仅能很好的适应普通的平地环境，而且还能较好的适应有台阶的环境，大大提升了手拉车的环境适应能力，故选①。
答案　(1)后轮　(2)②　科学性　(3)①
1.小刘通过系统分析，认为台式电风扇(如图)在正常运行时产生震动的原因有：①三个扇叶的扭角不一致；②三扇叶的重心不在转轴延长线上；③转轴弯曲；④电机转速过慢；⑤台扇的重心不在底座的支撑面内。你认为合理的原因是(　　)
A.①②③④ B.②③④⑤
C.①②③ D.③④⑤
解析　当电风扇转动时产生震动，主要由电风扇转动时受力不均匀引起的。电机转速过慢不会产生震动，而台扇的重心不在底座的支撑面内，将致使台扇翻倒。
答案　C
2.如图是一款普通电吹风，由电动机、风叶、电热元件等若干部分组成。关于该电吹风的下列说法中不正确的是(　　)
A.吹热风功能是电吹风作为系统的条件之一
B.只要有多个部分组成，电吹风就可以构成系统
C.电动机和风叶是关联的
D.电吹风整体功能是其他部分所不具有的
解析　系统是由相互联系、相互作用、相互依赖和相互制约的若干要素或部分组成的具有特定功能的有机整体。所以只要有多个部分组成，电吹风就可以构成系统是错误的。
答案　B
3.如图为一款大脚赛车，具有超大车轮、车身坚固、超大引擎、超大燃料箱、良好的防撞性能和避震性能。请根据图示和上述说明，完成(1)～(2)题。
(1)把该赛车看作一个系统，下列说法中，错误的是(　　)
A.该车用于比赛或游戏，体现了系统的目的性
B.超大引擎必须配置超大燃料箱，体现了系统的相关性
C.超大车轮、良好的避震性能，体现了系统的环境适应性
D.赛车行驶时耗油量很大，体现了系统的动态性
(2)对该车提出了以下系统优化措施，其中不合理的是(　　)
A.精确统计每次赛程的最大耗油量，将燃油箱设计的尽可能合理
B.选用凸棱较平的轮胎以减小赛车行驶时地面的阻力
C.将车身设计成流线型以减小赛车行驶时空气的阻力
D.对燃料箱防漏设计以确保车身不同姿态时均不溢漏
答案　(1)D　(2)B
4.如图所示是高炉卷扬系统示意图，两辆小车通过导轮交替运送物料。上料小车上行同时，空载小车下行，提高了电机的拖动效率。以下关于系统的说法中，错误的是(　　)
A.上料小车出现故障，会影响整体的运行，体现系统的整体性
B.导轮、导轨长期使用会严重磨损，体现系统的环境适应性
C.两辆小车通过导轮交替运送物料，体现系统的目的性
D.卷筒磨损或损坏，会使上料车无法到达指定高度，体现相关性
解析　导轮、导轨长期使用会严重磨损，体现系统的动态性。
答案　B
5.如图所示为一款内置锂电池的智能投影虚拟键盘，可在桌面上投影出虚拟键盘，用以输入中文、英文等多种语言，还可充当便携式充电器使用。以下关于该系统的说法中不正确的是(　　)
A.可随时切换多种输入语言，体现了系统的动态性
B.可充当便携式充电器使用，体现了系统的目的性
C.光线过强的场所使用时不易看清键盘按键，体现了系统的环境适应性
D.锂电池损坏后，键盘将无法使用，体现了系统的整体性
解析　动态性强调的是系统的发展变化。
答案　A
6.如图所示是一款可以控制水流量的节水龙头，拉起手柄至不同的刻度，可以控制不同的出水量，从而避免浪费。下列有关节水水龙头系统优化的说法中，不合理的是(　　)
A.在水龙头上增加了带刻度的提起手柄，降低了水龙头的生产成本
B.该系统通过改变原有节水龙头中的要素来实现系统优化
C.该系统优化以控制用水量为目的
D.自来水的水压是水龙头出水量控制优化的约束条件
答案　A
7.如图是一装有自动驾驶系统的汽车，汽车自动驾驶系统有以下部分组成：①车道偏离检测系统(它会遵循道路标志和声音警告并在车辆开始偏移车道时纠正方向)；②自适应巡航控制系统(它会和前面的车辆保持一个恒定的距离); ③自动泊车系统(可将汽车倒进停车位)；④紧急制动和卫星导航系统。以下说法错误的是(　　)
A.当检测到人要过公路时，能自动停车，体现了系统的目的性
B.自动驾驶系统减轻了人的劳累，提高了安全性，体现了系统的目的性
C.当卫星导航系统出现故障时，自动驾驶系统就会受到影响，体现了系统的动态性
D.自动驾驶系统的功能是各个子系统所没有的，体现了系统的整体性
解析　当卫星导航系统出现故障时，自动驾驶系统就会受到影响，体现了系统的整体性。
答案　C
8.(2016·9月绍兴联考)2016年3月世界围棋冠军李世石与阿尔法围棋的人机大战万众瞩目，最终AlphaGo4∶1胜李世石，人机围棋大战巅峰对决至此落幕。阿尔法围棋(AlphaGo)是一种人工智能系统，下列关于该系统的说法中不正确的是(　　)
A.一旦某子系统出现故障，会影响该智能系统的整体功能的实现，体现了系统的整体性
B.该系统要定时进行维护和调整，体现了系统的动态性
C.该系统可以运行在不同的硬件平台上，体现了系统的相关性
D.该系统能抵抗外界干扰信号的影响，体现了系统的环境适应性
解析　C选项错误，不是系统的相关性，属于系统的环境适应性。
答案　C
9.鼓式刹车系统由制动鼓、制动轮缸、制动蹄等部件组成。它是利用液压将刹车片往外推，使刹车片与随着车轮转动的刹车鼓内面发生摩擦，从而产生刹车的效果。以下关于鼓式刹车系统的说法中，正确的是(　　)
A.由多个部件组成，体现了系统的目的性
B.刹车片与制动鼓尺寸匹配合理，体现了系统的相关性
C.利用液压将刹车片往外推，体现了系统的动态性
D.为了刹车效果的最佳化，精选优良制动蹄片，体现了系统的环境适应性
解析　由多个部件组成，体现系统的整体性，动态性不是指机械运动。
答案　B
10.中国航母“辽宁舰”是一个庞大的系统，需要配备电子设备，舰载机、预警机、防空武器等才能发挥其作用，从系统角度分析，下列说法不恰当的是(　　)
A.能搭载30架舰载机和直升机，达到了航母作为移动作战平台的目的
B.舰载机需要预警机提供目标信息，预警机需要舰载机的保护，两者具有相关性
C.舰载机与航母是两个互不相关的系统
D.配备了相控阵雷达在内的各种新型电子设备，优化了防空以及末端反导防御系统
解析　从题干描述分析，航母是由若干子系统组成，C选项违背了题干的意思。
答案　C
11.如图所示移动式红绿信号灯是由可移动底座、支撑柱、太阳能电池、LED灯等结构组成的系统，采用太阳能供电，适用于城镇道路交叉口使用。关于该系统下列说法正确的是(　　)
A.由可移动底座、支撑柱、太阳能电池、LED灯等结构组成，体现了系统的目的性
B.根据使用地段情况，调整信号灯高度，体现了系统的动态性
C.手摇柄损坏导致支撑柱高度不可调，体现了系统的相关性
D.LED灯用久了自身亮度会变暗，说明系统的环境适应性差
解析　A是整体性，B是环境适应性，D是动态性。
答案　C
12.作为一个现代化的作战平台，航空母舰及其战斗群具有许多别的舰只所不具备的特点，现代航空母舰及舰载机已成为一个高技术密集的军事系统，下列说法不正确的是(　　)
A.该军事系统由航海系统、航空系统、舰载攻击系统、支持系统等组成，体现系统整体性
B.航母战斗群可对目标实施搜索、追踪、锁定、攻击作战，体现系统的目的性
C.航母战斗群可以经受较强的风浪，体现了该系统较强环境适应性
D.航母战斗群具有强大的动力，体现了系统的动态性
答案　D
13.奶粉生产系统的作用是将浓缩奶液干燥成奶粉，加工时奶液从高位储奶槽流下，经过滤去掉凝块后进入干燥器。冷空气也进入干燥器。在干燥器中奶液被热空气加热，使水分蒸发，最后随湿空气一起喷出，在重力作用下，空气、奶粉自然分离。下列关于该系统的说法中错误的是(　　)
A.该系统的作用是将浓缩奶液干燥成奶粉，体现了系统的目的性
B.在干燥器中奶液被热空气加热的时间需要精确计算，体现了系统分析的科学性原则
C.冷气阀门的打开程度直接影响着奶粉的生产质量，体现了系统的环境适应性
D.热敏元件在使用过程中需要定期更换或维护，体现了系统的动态性
解析　C是整体性。
答案　C
14.如图所示是仿生机械蜜蜂，它身上带有传感器、电机和摄像头等部件，它在传感器、电机的帮助下可以控制机械蜜蜂飞行，完成摄影和摄像等工作。以下关于该系统表述不正确的是(　　)
A.遇到大雨等天气的影响，飞行路线会出现偏差，体现出系统的目的性差
B.当传感器失效，蜜蜂就会失控，不能完成预定的任务，体现出系统的整体性
C.传感器获得数据要通过控制部件让电机状态发生改变，体现出系统的相关性
D.机械蜜蜂用久之后，会出现老化变坏，这体现出系统的动态性
解析　A选项描述的应是环境适应性差。
答案　A
15.(2016·4月浙江模考)如图所示是一款电动公共汽车，满电状态的续航里程是80公里左右，刹车系统与燃油汽车相比，灵敏度要差一点，车速限制是60码，耗完电后再充满需要5～7小时。以下关于该电动公共汽车系统的说法中，错误的是(　　)
A.电动公共汽车能实现节能减排，体现了系统的目的性
B.发动机输出功率与刹车制动系统相互匹配，体现了系统的相关性
C.发动机产生故障，系统停止工作，体现了系统的环境适应性
D.续航里程会越来越短，随车电瓶需定期维护和更换，体现了系统的动态性
解析　发动机产生故障，系统停止工作，体现系统的整体性。
答案　C
16.如图所示是一款自平衡两轮电动车从系统的角度分析，下列说法中不正确的是(　　)
A.电动马达损坏，会造成该车无法正常行驶，体现了系统的目的性
B.控制器模块接收陀螺仪的检测数据，驱动电机进行调整，体现了系统的相关性
C.在使用一段时间后，内置电池的续航能力下降，体现了系统的动态性
D.在平缓的上下坡路段也能平稳行驶，体现了系统的环境适应性
解析　电动马达损坏，会造成该车无法正常行驶，体现了系统的整体性。
答案　A
17.如图所示是学校的录播系统，下面关于学校录播系统说法不正确的是(　　)
A.系统能同步录制，生成标准化的流媒体文件，体现了系统的目的性
B.信号的采集系统是该录播系统的一个子系统
C.该系统可实现校园多媒体教学、网络直播、录播、电子考场、在线评课等多种功能，体现了系统的环境适应性
D.该系统中的摄录设备出现了故障，导致无法生成符合要求的流媒体文件，体现了系统的整体性
答案　C
18.如图所示为某智能吸尘器，超声波仿生免碰技术可有效防止碰撞家具或跌落楼梯，V型刷升降功能可跨越地毯等障碍物及适应不同地面，自动回充技术在完成打扫后自动回到充电座上，配有高效紫外线杀菌灯。关于该系统，以下说法中正确的是(　　)
A.经历长期充放电之后，电池容量下降，体现了系统的整体性
B.自动回到插座充电体现了系统的环境适应性
C.该吸尘器在进入地毯时能自动升起，体现了系统的相关性
D.该吸尘器具有紫外线杀菌功能，体现了系统的目的性
答案　D
19.(2017·3月嘉兴模考)如图所示是汽车发动机冷却系统示意图，当冷却水流经发动机中的管道时，吸收发动机的热量，通过散热器将热量散发到空气中，从而降低发动机的温度。以下说法中不正确的是(　　)
A.冷却系统能降低发动机的温度，体现了系统的目的性
B.冷却系统增强了发动机系统的环境适应性
C.设计时先考虑散热片的多少，再考虑储水箱的大小，体现了系统分析的整体性原则
D.用定量分析的方法来确定冷却系统的有关参数，体现了系统分析的科学性原则
解析　应该属于综合性原则。
答案　C
20.如图所示是一辆太阳能家用轿车，采用碳纤维材料，整车重750公斤。拥有一块约5.8平方米的太阳能电池板，电池容量为15 kW/h，单次充电后续航里程超过1 000公里，最高时速达126公里/小时。该车还内置了智能导航系统，可与智能手机相匹配，根据天气情况和用户日程规划最合理的出行路线。以下关于该车的说法正确的是(　　)
A.该车采用太阳能供电，体现了系统的环境适应性
B.车辆的续航里程受限于电池的容量，体现了系统的相关性
C.该车的智能导航系统还能与手机相匹配规划出行路线，体现了系统的综合性
D.该车重量仅750公斤，降低了车辆的能耗，体现了系统的动态性
答案　B
21.如图所示是一款停车场车辆管理系统，通过摄像头拍摄进出道口车辆的照片，识别车牌号码，控制栏杆起落实现车辆进出停车场的自动管理。以下说法不正确的是(　　)
A.栏杆可抬起和落下实现车辆进出的控制，体现了系统的动态性
B.该管理系统配备了备用供电装置，增强了该系统的环境适应性
C.设计该系统时，既要实现车辆识别、高效传动、稳定供电功能，又要控制设计成本，体现了系统分析综合性原则
D.设计该系统时，根据车辆进出时的速度和距离设置摄像头的位置和角度，体现了系统分析的科学性原则
解析　动态性不是指机械运动。
答案　A
22.如图所示的ATV概念车不单借助轮子行进，同时也可借助类似动物的腿移动，征服难以应对的地形。它的驾驶舱距地面很高，易于驾驶员观察前方动向，如有麻烦，可及时做出反应。ATV概念车的这种特性表明该车具有良好的 (　　)
A.整体性 B.相关性
C.环境适应性 D.动态性
答案　C
23.如图所示的懒人手机支架，从系统角度分析以下说法错误的是(　　)
A.设计该款懒人手机支架先考虑使用的安全性再考虑生产成本体现系统分析的整体性原则
B.若其中一根构件出现问题，会引起其他构件受力发生变化，体现了系统的相关性
C.夹持部分使用久了之后，容易断裂，该现象体现了系统的动态性
D.为了让懒人能躺在床上看电视，在原有桌面手机支架的基础上增加一个夹持底座，该设计是体现系统环境适应性
答案　A
24.(2015·9月浙江学考)如图所示是某幼儿园门口的人脸识别系统，利用计算机图像处理技术从视频中提取人脸特征，与资料库中的人脸特征进行对比，确认进入人员的身份。请根据示意图和上述说明，完成(1)～(2)题。
(1)下列关于该系统的说法中，不正确的是(　　)
A.确认进入人员的身份，体现了系统的目的性
B.图像采集不清楚，会影响特征对比的准确性，体现了系统的相关性
C.提取的人脸特征与资料库中的人脸特征对比不一致时，无法开门，体现了系统的动态性
D.摄像头出现故障时，会造成识别失败，体现了系统的整体性
(2)为了提高该系统的性能，需要进一步优化。下列不属于影响系统优化的因素是(　　)
A.人脸特征识别的准确性
B.计算机图像处理的速度
C.图像采集的精度
D.进入人员的人脸特征
答案　(1)C　(2)D
25.如图所示为某单位大门的控制系统，具有门禁、对讲和考勤功能。职工进门时把手指放到指纹采集器中。经门禁控制器识别后控制电锁打开插销，进入大门后自动关闭，出门时，按出门按钮，门禁控制器直接控制电锁打开插销，外来人员通过门铃对讲机与室内人员联系，考勤机根据指纹信息进行考勤。请针对该系统回答以下问题：
(1)根据示意图及描述，分析职工进门时的系统控制过程，在方框图中填写相应内容。
→→→→
(2)系统示意图中除了门禁子系统外还有________、________两个子系统(在①指纹采集；②考勤；③门铃对讲；④出门按钮中选择两项，将序号填写在“________”处)。
(3)该系统有较强的抗电磁干扰能力，从系统的特性分析，说明该系统具有良好的________(在“________”处填写相应内容)。
答案　(1)①电锁　②插销　(2)②　③
(3)环境适应性
26.(2018·11月浙江选考)如图所示是某污水厂污泥碳化处理系统的工艺流程。干化炉把含水率较高的污泥烘干后送入碳化炉，燃料在燃烧室内燃烧产生高温烟气对碳化炉中的污泥加热，污泥在高温高压的作用下被分解成碳化气和无害的生物炭。在烘干和碳化过程中产生的臭气和碳化气被送入燃烧室燃烧分解。余热锅炉利用碳化炉的余热产生水蒸气加热干化炉。请根据流程图及其描述回答以下问题。
(1)该流程设计的主要目的是________(在A.污泥碳化和处理有害气体；B.处理锅炉产生的烟气；C.处理污水中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(2)在设计该流程时，不需要考虑的因素是________(在A.污泥碳化的工艺；B.有害气体的处理工艺；C.生物炭的利用；D.余热的利用中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(3)下列对该流程的分析中正确的是________、________(在下列选项中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
A.干化炉烘干和碳化炉碳化属于串行环节
B.燃烧室产生高温烟气和余热锅炉产生水蒸气，属于并行环节
C.燃烧室燃烧与干化炉烘干之间的时序可颠倒
D.燃烧室燃烧和烟气净化装置净化属于串行环节
(4)该系统可分为多个子系统，以下划分合理的是________(在下列选项中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
A.污泥碳化、生物炭处理、加热等子系统
B.污泥碳化、有害气体处理、加热等子系统
C.污泥碳化、有害气体处理、废水处理等子系统
(5)余热锅炉发生故障时，干化炉就不能正常工作，这体现了系统的________(在A.目的性；B.动态性；C.相关性；D.环境适应性中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。
答案　(1)A　(2)C　(3)A　D(顺序不限)　(4)B
(5)C
27.如图所示为家用饮水机的组成结构示意图，它由供水子系统、出水子系统和加热子系统组成，其中纯净水、阀门、控水槽组成了供水子系统，开水开关和冷水开关组成了出水子系统，热胆和加热管构成加热子系统。
(1)请将上述系统用下面的方框图表示，在方框中“________”处填写相应的要素。
(2)根据国家环境检测部门出具的报告，传统的饮水机内胆超过3个月不清洗，就会滋生大量细菌、残渣甚至红虫，附着在热胆内壁上，成为有毒的“添加剂”，对人体危害很大，长时间不清洗，会造成热胆老化、变形甚至损坏。这反映了饮水机系统的________。(在“整体性”、“相关性”、“目的性”、“动态性”、“环境适应性”中选择一个填在“________”处)
(3)饮水机的使用要注意安全，下列做法不正确的是(　　)
A.把普通热水龙头换成安全型热水龙头，防止烫伤小孩
B.使用带有接地装置的插座和漏电保护器，防止触电
C.饮水机长时间停用前，关闭开关并将电源插头拔下，旋开排水阀，将机内余水排空
D.饮水机要紧靠墙壁放在通风干燥处，使用时要经常晒太阳以杀菌消毒
解析　注意区分系统的五个特性，整体性的关键词是功能，整体功能大于要素功能之和，整体功能在要素缺失或出问题时受影响或不能实现；动态性指的是系统各个要素和系统整体处于运动、变化和发展中，如试题中出现的“长时间不清洗，会造成热胆老化、变形甚至损坏”。例如班级是一个系统，班级中的某个同学病了，体现了系统的动态性，病传染给了其他同学，体现了系统的相关性；几位同学同时生病，结果影响了班级的成绩，体现了系统的整体性。第三小题需要对饮水机的使用和维护方法有所了解。
答案　(1)①加热子系统　②冷水开关　③热胆
(2)动态性
(3)D
28.如图所示是学生设计的全自动豆芽机控制系统示意图，由湿度控制和温度控制两部分组成。湿度控制系统工作原理是：湿度传感器探到发芽室内的湿度，并将信号传给湿度控制器，与湿度设定值进行比较，控制器根据偏差值控制电磁阀及水喷头喷水，保持发芽室内的湿度。温度控制系统工作原理是：温度传感器探到发芽室内的温度，并将信号传给温度控制器，与温度设定值进行比较，控制器根据偏差值控制加热器工作，保持发芽室内的温度。
(1)将上述系统用下面的方框图表示，在方框中“________ ”处填写相应的要素。
(2)全自动豆芽机控制系统湿度控制和温度控制两部分组成，体现了系统的________。(在“整体性”、“相关性”、“目的性”、“动态性”、“环境适应性”中选择一个填在“________”处)
答案　(1)①湿度控制器　②电磁阀及水喷头　③电磁阀及水喷头(秩序不分先后)　④温度控制器　⑤加热器
⑥温度传感器(秩序不分先后)　(2)整体性
课件45张PPT。第三章　系统与设计[考试标准]一、系统的结构
1.含义：由相互联系、相互作用、相互依赖和相互制约的若干要素或部分组成的具有特定功能的有机整体，称为系统。
2.构成系统的三个条件
(1)至少要有两个或两个以上的要素(部分)才能组成系统。
(2)要素(部分)之间相互联系、相互作用，按照一定方式形成一个整体。
(3)整体的功能是局部所没有的。3.对于较大型的系统和比较复杂的系统，根据一定的标准可划分为若干子系统。
(1)子系统：相对大系统而言，是大系统中相对独立且具有一定功能的组成部分。如地球生态系统：海洋生态子系统、森林生态子系统、陆地生态子系统等。
(2)要素：组成系统的最主要元素。任何系统又是更大系统的子系统。
根据需要，对系统进行不同的分类：
①自然系统和人造系统：
自然系统：原始系统都是自然系统，如天体、海洋、生态系统、人体系统(运动系统、神经系统、内分泌系统、循环系统、呼吸系统、消化系统、泌尿系统、生殖系统)；人造系统：如飞船、交通、商业、教育等。
②实体系统和抽象系统：例：计算机硬件属于实体系统；软件属于抽象系统。
③开放系统和封闭系统
④静态系统和动态系统4.系统的基本特性
(1)整体性：侧重于“要素(部分)影响要素(部分)，要素(部分)影响整体”
①系统是一个整体，它不是各个要素(部分)的简单相加，系统的整体功能是各要素(部分)在孤立状态下所没有的。
②系统中某个要素发生变化或出现故障，都会影响其他要素或整体功能的发挥。
③系统的整体功能大于组成系统的各部分的功能之和。例：巴尔扎克的塑像、“木桶理论”、一招不慎全盘皆输、弃卒保车、“阿波罗”登月飞船上的零件、两只眼睛的视野是一只眼睛的六倍等。
④系统的要素配合好才能发挥系统的整体功能，换句话说，要素好系统整体性能未必好。 (2)相关性：侧重于“在整体完好的情况下，要素(部分)与要素(部分)，要素(部分)与整体之间的关联”，构成系统的各要素之间是相互联系、相互作用、相互依赖、相互影响的关系，是彼此相关的。
(3)目的性：任何系统都具有某种目的，都要实现一定的功能，这是区别不同系统的主要标志。
(4)动态性：物质都是不断变化的，因此系统是一个动态的系统，处在运动变化和发展之中。
(5)环境适应性：系统都存在于一定的环境中，并不断的与外界环境进行物质的、能量的和信息的交换，系统必须适应外部环境的变化。例：“春捂秋冻”、电冰箱不能紧贴墙放置。二、系统的分析
1.系统分析及其一般步骤
(1)系统分析
①系统分析：为了发挥系统的功能，实现系统的目标，运用科学的方法对系统加以周详的考察、分析、比较、试验，并在此基础上拟订一套有效的处理步骤和程序，或对原有的系统提出改进方案的过程，就是系统分析。
系统分析的出发点是为了发挥系统整体功能，目的是寻求解决问题的最佳决策，一般是从系统的整体功能出发，全面地思考与解决问题。
②系统分析的特点：完整地而不是零星的处理问题，考虑各种主要变化因素及其相互的影响，全面地思考和解决问题。借助系统分析，可以正确地提出整体目标，恰当地选择方案，科学地确定行动的策略。③系统分析的目标：发挥系统的功能，实现系统的目标。
④系统分析采用的方法：运用科学的方法对系统加以周详的考察、分析、比较、试验。
⑤系统分析产生的结果：拟订一套有效的处理步骤和程序，或对原系统提出改进方案。
例：王选汉字激光照排系统
(2)系统分析的一般步骤(3)系统分析的主要原则
①整体性原则：系统分析首先要着眼于系统整体，要先分析整体，再分析部分：先看全局，后看局部；先看全过程，再看某一阶段；先看长远，再看当前。
②科学性原则：系统分析一方面要有严格的工作步骤，另一方面应尽可能地运用科学方法和数学工具进行定量分析，使决策的过程和结果更具说服力。
③综合性原则：当系统存在若干个目标时，需要综合分析，统筹兼顾不可顾此失彼，因小失大。2.系统的优化
分析影响系统优化的因素
(1)系统优化：在给定的条件(或约束条件)下，根据系统的优化目标，采取一定的手段和方法，使系统的目标值达到最大化(或最小化)。
(2)影响系统优化的因素和约束条件
①影响系统优化的因素：对系统的目标函数产生显著影响，并且可以人为调节的因素。
②约束条件：对系统优化起着限制作用，并且不能人为调节的因素。
③目标函数：是系统目标与系统中的某些元素之间的关系。(3)系统优化的方法
①为使系统达到最优的目标而提出的求解方法称为最优化方法。
②系统优化的方法是多样的，有的运用数学模型求解，有的通过科学的估算、试验等方法实现。三、系统的设计
1.系统的设计
(1)系统设计是在系统分析的基础上，设计出满足预定目标的系统的过程。它包含对某个系统进行技术设计，同时需要运用系统的思想和方法对其设计过程进行分析、设计。
(2)系统设计应考虑的主要问题
①系统设计的目的与要求。要从整体出发，以系统整体功能的最优为目的。
②系统各部分之间的相互联系与相互作用。运用系统的思想综合考虑各部分之间的关联、冲突问题，注重各部分的横向、纵向联系。③系统设计方案的优化。先从整体考虑优化，统筹兼顾，再在此基础上完善各部分的设计。
(3)系统设计的步骤：把系统分成若干个部分；确定各子系统的目标、功能及相互关系；对子系统及系统进行设计、评价等。2.简单系统设计的实现
(1)系统设计实质是利用系统理论(系统观点)对系统(产品)进行设计，其突出的表现是：
①系统设计要从整体出发，以系统整体功能的最优为目的；
②要综合考虑各部分之间的关联、冲突问题，注重各部分的横向、纵向联系。依据系统的动态性及环境适应性，既考虑当前，也考虑长远。
③要注意系统方案的优化，要从系统整体上考虑优化，再完善子系统的设计。
(2)系统工程是指在系统思想的指导下，综合应用自然科学和社会科学中有关的先进思想、理论、方法和工具，对系统的结构、功能、要素、信息和反馈等进行分析、处理，解决实际问题，以达到最优规划、最优设计、最优管理和最优控制的目的。美国系统工程专家霍尔于1969年提出了一种系统工程方法论——霍尔三维结构。霍尔三维结构是指运用系统工程时从三个侧面来考虑问题的方法。第一个侧面叫逻辑维，第二个侧面叫时间维，第三个侧面叫知识维，形成逻辑维、时间维和知识维所组成的三维空间结构。逻辑维是指对一项系统工程，运用系统思想和方法分析解决问题所经历的逻辑思考过程，包括明确问题、确定目标、系统综合、系统分析、优化、决策、实施七个逻辑步骤。时间维表示一项系统工程需要的工作阶段、工作流程，包括规划、拟订方案、研制、生产、安装、运行、更新七个时间阶段。如果说逻辑维是思考问题的步骤，那么时间维就是实际解决问题的步骤。知识维是指运用系统工程方法时需要综合运用的各种知识和技能，包括工程、医学、建筑、商业、法律、管理、社会科学、艺术等。【例1】　如图所示是某电缆生产系统示意图，导线经放线设备后穿过模具，牵引设备将导线拉直并牵引导线。屏蔽层挤出机和绝缘层挤出机分别向模具中挤入屏蔽材料和熔化的绝缘材料，并使其包裹在导线上，经水槽冷却后收线。以下对该系统的优化措施中，合理的是(　　)A.增加模具冷却装置，延长模具寿命
B.加快收线设备的收线速度，提高生产效率
C.减少挤出材料的挤出量，节约材料
D.增加水槽水温自动控制装置，提高产品质量
解析　系统优化，是在给定的条件(或约束条件)下，根据系统的优化目标，采取一定的手段和方法，使系统的目标值达到最大化(或最小化)，模具冷却、加快收线、减少材料的挤出量会影响产品的质量，都不合理。
答案　D[变式1]　如图所示为缺失了水位控制装置的自动供水系统，以下对该系统的修复方案中，合理的是(　　)解析　本题考查简单的系统设计。根据进水阀、浮球等组成的杠杆的工作原理及该系统中各部件间的联系及整体功能可知，当C项水位升高时，进水阀关闭。
答案　C【例2】　(2015·10月浙江选考)如图所示是智能家居示意图。通过网络将智能家电、中央空调和安全监控等与计算机连接，构建了高效的住宅设施与家庭事务管理系统，提升了家居的安全性、便利性和舒适性。下列关于该系统的说法中错误的是(　　)A.网络故障会影响该系统对各子系统的管理，体现了系统的整体性
B.该系统能随时了解和处理家中发生的状况，体现了系统的相关性
C.该系统能抵抗外界干扰信号的影响，体现了系统的环境适应性
D.该系统提升了家居的安全性、便利性和舒适性，体现了系统的目的性
解析　根据实际生活案例考查对系统的基本特性的理解，系统能随时了解和处理家中发生的状况，这是系统的目的之一，体现的是系统的目的性，而不是相关性，所以B选项错误。
答案　B[变式2]　(2017·4月宁波模考)如图所示是一款自平衡两轮电动车，它以内置的精密固态陀螺仪来判断车身所处的姿态，通过精密且高速的中央微处理器计算出适当的指令，从而驱动马达来达到平衡的效果。当人与车往前倾斜时，智能平衡车车身内的内置电动马达会产生往前的力量，一方面平衡人与车往前倾倒的扭矩，一方面产生让车辆前进的加速度，相反当陀螺仪检测到人和车往后倾时，会产生向后的力量达到平衡效果。智能平衡车的速度与驾驶人身体倾斜的程度成正比。关于该自平衡两轮电动车，以下说法中不正确的是(　　)A.若电动马达损坏，会造成该车无法正常行驶，体现了系统的综合性
B.作为代步工具的功能是任一要素在孤立状态下所没有的，体现了系统的整体性
C.时间久了，内置充电电池的续航能力下降，体现了系统的动态性
D.在平缓的上下坡路段也能平稳行驶，体现了系统的环境适应性
答案　A【例3】　(2016·4月浙江选考)如图所示的希罗自动门，祭坛点火使容器1中的空气膨胀，将水压入容器2，利用水的重力使轴3转动，将门打开。当火熄灭时，庙门在重锤的作用下自动关闭。根据描述，以下说法中不正确的是(　　)A.利用气压为动力打开庙门，体现了系统的目的性
B.重锤质量增加，需相应增加容器2中水的质量，体现了系统的相关性
C.设计时先考虑容器1，再考虑容器2，体现了系统分析的整体性原则
D.设计时根据开关门所需力的大小，计算出重锤和水的质量，体现了系统分析的科学性原则解析　本题考查了系统的基本特性。利用气压为动力打开庙门，体现了系统的目的性，A选项正确；重锤质量增加，需相应增加容器2中水的质量，体现了系统的相关性，B选项正确；容器1与容器2是系统中的两个要素，两者具有相关性，C选项错误；计算出重锤和水的质量，体现了系统分析的科学性原则，D选项正确，故答案应选C。
答案　C[变式3]　高考考场统一启用考场监控系统，使高考更加公平公正。从系统的角度分析，下列说法中不正确的是(　　)A.考场监控系统具有超大存储容量，能长时间保存视频，体现了系统的环境适应性
B.前端设备、监控主机、远程计算机相互影响，体现了系统的相关性
C.前端设备、监控主机、远程计算机共同构成了考场监控系统，体现了系统的整体性
D.监控系统具有视频录制、视频回放、视频放大、视频传输等功能，体现了系统的目的性
解析　环境适应性是当系统外环境出现变化时，系统为了适应环境变化而使系统的变化；A项内容明显体现了系统的目的性。
答案　AA.系统分析要遵循三个主要原则
B.影响系统优化的因素不可以人为调节
C.系统始终处在运动变化和发展之中
D.系统包含两个或两个以上的要素(或部分)
答案　B[变式4]　(2016·8月温州模考)如图所示的家庭卫生间水路系统，由各种卫生器具、进水管网、下水道排水管网等组成。通过进水管提供各种卫生器具用水，使用后产生的废水、污水通过排水管排入下水道。根据描述，以下说法正确的是(　　)A.排水管出现故障，将会影响水路系统的正常工作，体现系统的动态性
B.使用一段时间之后，下水道堆积油污或絮状物会导致管道堵塞，体现系统的环境适应性
C.给人们用水及排水带来方便，体现了系统的目的性
D.设计时根据卫生器具的分布，计算管道的合理尺寸，体现了系统分析的综合性原则
解析　A错误，体现的是系统的整体性；B错误，应为相关性；D错误，定量分析，属于系统分析的科学性原则。
答案　C【例5】　如图所示是液体原料定量控制系统。其工作过程是：流量计检测到流出的液体原料流量值，把信号反馈给控制器，与设定的流量值进行比较，达到设定的流量值时，控制器控制桶泵关闭。在桶泵停止运行后，由于软管中的原料具有惯性会继续流动，导致误差。为了提高计量精度，以下对该系统进行优化的措施中合适的是________(在①减少软管的直径；②提高流量计的计量精度；③在软管出口端加电磁阀与桶泵同步控制中选择一项，将序号填写在“________”处)。
答案　③[变式5]　舟山跨海大桥于2009年12月25日正式通车。大桥建成后，使舟山更紧密地融入长三角经济圈。大桥设计要求最大能抗17级超强台风，最大通航等级为5万吨级，使用年限为100年。在大桥施工时为了保证质量、缩短工期、降低成本，需要对工程进行优化。下列属于影响系统优化的因素是(　　)
A.抗台风等级 B.最大通航等级
C.使用年限 D.工程项目的管理水平
解析　系统优化的影响因素是指对系统的目标产生显著影响，并且可以人为调节的因素。选项A、B、C都是系统设计时提出的要求，在施工时是不可人为调节的。而选项D工程项目的管理水平直接影响着施工的质量、工期、成本等，并且是可以人为调节的，故D选项符合题意。
答案　D【例6】　小通准备对家里的电路系统进行升级改造并制定了优化目标。他请装修公司完成该优化工程，双方签订合同，工程款总额为10 000元。请回答第(1)～(2)题。
(1)装修公司根据用电器功率的大小分别计算出每路电线的粗细规格，该方法遵循了系统分析的(　　)
A.科学性原则 B.综合性原则
C.整体性原则 D.安全性原则
解析　根据题意，装修公司根据用电器功率的大小计算出电线的粗细规格，显然遵循了系统分析的科学性原则，A选项正确。
答案　A(2)在该系统优化过程中，总额10 000元属于(　　)
A.优化目标 B.约束条件
C.目标函数 D.影响优化的因素
解析　在该系统优化过程中，总额10 000元属于约束条件，故B选项正确。
答案　B[变式6]　如图所示是小刘设计的中药切片机。其切片的原理是：电机通过皮带带动凸轮转动，凸轮顶着摇臂，摇臂推动滑套在滑轴上做上下运动，连接在滑套上的切刀重复切片。该切片机切刀切力较小，以下是小刘经系统分析后的优化方案，较合理的是(　　)解析　A项如果减轻滑套的重量和体积，切刀切力变小；C项增加摇臂槽的长度，运动将增加行程；D项增加电机的转速，速度变快，但切刀切力不变。B项在滑套上加弹簧，可增加切刀切力。
答案　B【例7】　(2018·4月浙江选考)堪称全球最长、创意最独特的港珠澳大桥，主体由桥梁、海底隧道和人工岛组成。大桥的设计采取了一系列优化措施，下列措施中，以提高大桥安全性为目标的是(　　)A.大桥在伶仃西航道和铜鼓航道段采用海底隧道方案，不影响通航
B.设计了中华白海豚观赏区和海上观景平台
C.在珠澳人工岛上设有大型停车场，以缓解澳门本岛的交通压力
D.人工岛周围投放石头形成斜坡，如果船太靠近就会搁浅解析　人工岛周围投放石头形成斜坡，如果船太靠近就会搁浅，是从安全角度考虑的。
答案　D[变式7]　如图所示是四冲程内燃机的结构示意图。活塞式内燃机将燃料和空气混合，在其汽缸内燃烧，释放出的热能使汽缸内产生高温高压的燃气，燃气膨胀推动活塞作功，再通过曲柄连杆机构将机械功输出，驱动从动机械工作。系统分析时，可以把内燃机看作成一个系统，下列关于该系统的说法不正确的是(　　)A.进气管出现故障，将会影响内燃机动力输出，体现了系统的整体性
B.内燃机是一种动力机械，能够输出动力，体现了系统的目的性
C.使用一段时间后，活塞磨损，与缸体间的缝隙增大，体现了系统的动态性
D.新型内燃机可使用柴油、汽油两种动力燃料，体现了系统的环境适应性
解析　环境适应性是指外界环境在变化，系统必须做出相应的反应，以适应外界环境的变化。新型内燃机可使用柴油、汽油两种动力燃料，不能体现系统的环境适应性。故选D。
答案　D
【易混易错】
1.系统的基本特性
(1)整体性(全局、集合)——侧重于“部分影响整体”。
(2)相关性(匹配、关联)——侧重于“部分与部分之间的关联”。
(3)目的性(功能)——侧重于系统的目的，系统特有的功能。
(4)动态性(更新)——侧重于系统的变化和发展。
(5)环境适应性(自适应)——侧重于系统适应环境的变化。
2.系统分析的主要原则
(1)整体性原则：着眼于系统整体，要先分析整体，再分析部分；先看全局，后看局部；先看全过程，再看某一阶段；先看长远，再看当前。
(2)科学性原则：有严格的工作步骤；运用科学方法和数学工具进行定量分析，使决策的过程和结果更具有说服力。
(3)综合性原则：要综合分析，统筹兼顾，不可顾此失彼，因小失大。

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