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《熵：一種新的世界觀》試題和答案
一、單選( 第1小題為12分; 此題共計12分。)
閱讀下面一段文字，完成下題。
借助新型高靈敏度的熱輻射測量裝置，美日聯合研究小組的天文學家和英國同行一起，在距地球至少110億光年的宇宙深處發現，眾多的新星正在早期星系內快速生成。若進一步的研究能夠核實那些星系的實際年齡的話，則這一新研究成果將意味著星系誕生的高峰期遠較以前人們確認的年代為早，星系生成的速度也大大高于從前的估算，宇宙早期的演化史可能需要科學家們去重新認識。
確定大量星系生成的年代對于加深了解宇宙的起源和演化具有十分重要的意義，而科學家們也一直在宇宙深處不斷搜尋億萬恒星的孕育之處。然而由于形成恒星的區域常常籠罩有濃重的星際塵埃，掩蔽了新星發射的可見光及紅外輻射，而距離更遠的恒星和星系所發出的輻射傳到地面時已屬于信號極其微弱的亞毫米波段，探測難度相當巨大。
在今天出版的《自然》雜志上，英國的科學家們報告說，利用極其靈敏的scuba熱輻射測量儀器和設在夏威夷口徑達15米的天文望遠鏡，他們探測到了與哈勃太空望遠鏡照片上5個古老昏暗的星系相對應的亞毫米波輻射源，并根據輻射波的強弱特點判斷，這些早期的星系可能正在以高于銀河系100倍的速度締造新的恒星。與此同時，美日聯合研究小組的觀測結果也為這一新的發現提供了佐證。目前，天文學界普遍認為，宇宙的年齡介于130億年和150億年之間，星系大部分形成于宇宙誕生后的80～100億年間，但新的發現卻清楚地顯示，星系可能早在宇宙處于( )的早期階段就已經大量涌現了。
1.根據文意，對文中畫線的“新星”理解正確的一項是
[ ]
a.它們正大量地在無法核實其實際年齡的早期星系中快速生成。
b.它們不停地發出亞毫米波輻射并可以將這種輻射波送至地球。
c.它們屬于被哈勃太空望遠鏡拍攝到的5個古老昏暗的星系。
d.它們是在高于銀河系運動速度100倍的早期星系中締造的。
2.文中括號里應補入的時間最合理的一項是
[ ]
a. 20億年 b. 80億年
c. 100億年 d. 110億年
3.下列說法符合原文意思的一項是
[ ]
a.scuba是一種可以對熱輻射進行有效測量的新型的高靈敏度的裝置。
b.借助深入到距地球110億光年宇宙深處的測量裝置，科學家發現了新星的生成。
c.美日聯合研究小組和英國科學家共同觀測聯手合作研究新星的快速生成。
d.核實那些早期星系的實際年齡意味著可以大大提早星系誕生的高峰期。
4.對文中提供的信息理解不準確的一項是
[ ]
a.為了加深了解宇宙的起源和演化，科學家們一直在搜尋恒星的孕育處。
b.新星快速生成的發現并未改變宇宙年齡介于130億年和150億年之間的目前普遍看法。
c.快速生成的新星遲到最近才發現是因為星際塵埃和距離遙遠造成探測困難。
d.發現快速生成新星可能會導致科學家對宇宙早期演化史的重要關注。
二、填空( 第1小題為3分; 此題共計3分。)
1、
對從文中可以獲取的信息概括得不正確的項有
[ ]
a.“你不可能不勞而獲”，“覆水難收”，“天網恢恢，疏而不漏”這些民諺，都樸素地體現了熱力學兩定律。
b.能量可以從一種形式轉化為另一種形式，但不可能被創造出來。
c.能量從一種狀態轉化到另一種狀態時能夠做功，這種轉化過程可以永遠持續下去，只不過其形式不同。
d.“污染”是“熵”的同義詞。
e.地球上有兩個有效能量的來源：一個是地球本身所蘊藏的能量，另一個是太陽能。
f.只要我們發展適當的技術，那么我們所用過的一切東西都是可以被完全回收并再次使用的。
g.經過很長的時間，太陽能夠對地表起一定作用，使消散了的金屬分子又重新回到聚集的狀態中去。所以在一些特定的地理區域里，能源和物質的熵可以同時增加。
三、閱讀( 從第1小題到第2小題每題3分 小計6分; 此題共計6分。)
1、
用曲線標出文中論述的要點，并指出是用哪些事例進行解說的。
意識到在一個封閉系統里，能量水準的差異總是趨向于零。任何人只要把燒紅了的火鉗從火堆里取出來，他就會注意到這個使克勞修斯得出熵的定律的現象。當一把燒紅了的火鉗從中取出時，我們很快注意到火鉗開始冷卻，而周圍空氣的溫度卻開始上升。這是因為熱量總是從溫度較高的物體流向溫度較低的物體。經過足夠長的時間后，我們碰一下鐵鉗，然后用手感覺一下周圍空氣。啊!它們的溫度完全一樣了。專家們把這種沒有任何能量級別差異的狀態叫做能量平均狀態。水在平面時就處于這種狀態。在這兩種情況下，冷卻了的鐵鉗與平面上的水都不能再作有用的功了，它們的能量是封閉或無效的。但這并不是說人們就不能重新用水桶把水從壩底提到壩頂再讓水落下去，或者把火鉗再一次加熱。然而這兩個過程又將進一步消耗新的有效的自由能。
說明：________
2、
用曲線標出文中論述的要點，并指出是用哪些事例進行解說的。
每個孩子在學習生物學基本原理時都被告知自然界一切物質是在不斷循環再生著的。這一點并沒有錯，因為它說的只是物質既不能被創造也不能被消滅，是熱力學第一定律的重復而已。然而不幸的是人們往往忽略了熱學第二定律。而這一定律告訴我們，物質雖然可以循環再生，但必須以一定的衰變為代價。比如我們從地底下挖出一塊金屬礦石并將冶煉成一件餐具。在餐具的使用期內，由于磨損，金屬分子不斷地離開這件餐具。這些離開了餐具的金屬分子并沒有消滅，它們最終又回到了土壤中。但它們現在是零零星星地散失在土地里，而不是處于一種聚集狀態，因而已不能再像原來那塊金屬礦石一樣被有效地使用了。也許我們可以找到一個方法來回收這些四處散失的金屬分子，但在同時我們又要付出熵的更大增加的代價。我們必須安裝一部機械裝置來收集這些分子，還要動用新的能源來啟動這個裝置。機械裝置本身又來自地表里的金屬礦石，而它在回收其他零星金屬分子時又會磨損，又要損失自身的金屬分子。同時，回收裝置所耗費的能量又使熵有所增加。
說明：________
四、簡答( 從第1小題到第6小題每題3分 小計18分; 第7小題為4分; 從第8小題到第9小題每題5分 小計10分; 此題共計32分。)
1、
對“奇怪的是，雖然科學家們多少年來為這兩個定律的真正含義絞盡腦汁，地球上各民族文化的民諺卻早已悟出其中三味”這句話中的“三味”一詞，課本上的注解確切嗎?翻查工具書后做出判斷。
答：________
2、
下列說法各從哪個角度說明了熱力學定律?
(1)你不可能不勞而獲
答：________
(2)覆水難收
答：________
(3)天網恢恢，疏而不漏
答：________
3、
根據下列論斷理解并解釋“熵”的含義。
(1)每當能量從一種狀態轉化到另一種狀態時，我們會“得到一定的懲罰”。這個懲罰就是我們損失了能在將來用于作某種功的一定能量。這就是所謂的熵。
(2)每一個能量從一個水平轉化到另一個水平，都意味著下一次能再作功的能量就減少了。……這兩種不同的能量狀態分別被稱為“有效的”或“自由的”能量，和“無效的”或“封閉的”能量。
(3)熵的增加就意味著有效能量的減少。
(4)熵是不能再被轉化作功的能量和總和的測定單位。
(5)世界的熵(即無效能量的總和)總是趨向最大的值的。
(6)能量平均狀態是熵值達到最大的狀態，那時將不再有任何自由能量來進一步做功了。
所謂熵就是：________
4、
從文中找出對“污染”的科學解釋。
答：________
5、
《熵的定律》一文開頭引用麥克斯·格拉克曼的話：“科學是一門學問，它能使這一代的傻瓜超越上一代的天才。”
作用：________
6、
仿照下面這句話，以“科學論文”為話題寫一句話(注意句中加粗詞語)。
熱力學概念乍聽起來有些深不可測，其實它是我們所知道的最簡單而又給人印象最深的科學概念。
仿句：________
7、
理解下面兩句話的意思。
(1)太陽底下沒有新鮮東西。
意思是：________
(2)雖然太陽能量的總和每秒鐘都在遞減，然而遠在它的熵達到最大值之前，地球上的能源就早已告罄了。
意思是：________
8、
作者舉出下列日常事例，想說明的道理是什么?
我們都聽說過這么一句話：太陽底下沒有新鮮東西。要證實這一點你只需呼吸一下。你剛才吸進了曾經讓柏拉圖吸進過的5000萬個分子。
9、
作者在文章的第二段中說：“宇宙的能量總和是個常數，總的熵是不斷增加的。”“熵的增加”同“物質與能量”的關系如何呢?請用課文的原話回答。
答案
(卷面總分：53分)
一、單選( 第1小題為12分; 此題共計12分。)
1、◆標準答案：C;A;A;D
二、填空( 第1小題為3分; 此題共計3分。)
1、◆標準答案：CFG
三、閱讀( 從第1小題到第2小題每題3分 小計6分; 此題共計6分。)
1、 ★ 試題詳解：
在一個封閉系統里，能量水準的差異總是趨向于零。
①以火鉗冷卻為例說明能量平均狀態。
②以水的提升和火鉗再加熱，說明對有效能量的進一步消耗，直至于零。
2、 ★ 試題詳解：
物質雖然可以循環再生，但必須以一定的衰變為代價。①以金屬礦石為例說明能量守恒。②以金屬回收為例說明回收將造成新一輪的能量消耗。
四、簡答( 從第1小題到第6小題每題3分 小計18分; 第7小題為4分; 從第8小題到第9小題每題5分 小計10分; 此題共計32分。)
1、 ★ 試題詳解：
不確切。應解釋為借指事物的訣要。
2、 ★ 試題詳解：
(1)能量守恒;(2)有效的能量轉化為無效的能量，這個過程不可能逆轉;(3)熱力學第二定律無處不在。
3、 ★ 試題詳解：
有效能量轉化為無效能量時所損失的能在將來用于做某種功的一定能量，它是不能再被轉化作功的能量的總和。
4、 ★ 試題詳解：
世界上轉化成無效能量的全部有效能量的總和。
5、 ★ 試題詳解：
說明科學在人類進步過程中的巨大作用
6、略
7、 ★ 試題詳解：
(1)世界萬物都是由另一種能量形式的消耗轉化而來的。
(2)地球上的能源先于太陽能而消耗完畢。
8、 ★ 試題詳解：
能量既不能被創造又不能被消滅，只能從一種形式轉化為另一種形式。
9、 略
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