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《熵：一种新的世界观》试题和答案
一、单选( 第1小题为12分; 此题共计12分。)
阅读下面一段文字，完成下题。
借助新型高灵敏度的热辐射测量装置，美日联合研究小组的天文学家和英国同行一起，在距地球至少110亿光年的宇宙深处发现，众多的新星正在早期星系内快速生成。若进一步的研究能够核实那些星系的实际年龄的话，则这一新研究成果将意味着星系诞生的高峰期远较以前人们确认的年代为早，星系生成的速度也大大高于从前的估算，宇宙早期的演化史可能需要科学家们去重新认识。
确定大量星系生成的年代对于加深了解宇宙的起源和演化具有十分重要的意义，而科学家们也一直在宇宙深处不断搜寻亿万恒星的孕育之处。然而由于形成恒星的区域常常笼罩有浓重的星际尘埃，掩蔽了新星发射的可见光及红外辐射，而距离更远的恒星和星系所发出的辐射传到地面时已属于信号极其微弱的亚毫米波段，探测难度相当巨大。
在今天出版的《自然》杂志上，英国的科学家们报告说，利用极其灵敏的scuba热辐射测量仪器和设在夏威夷口径达15米的天文望远镜，他们探测到了与哈勃太空望远镜照片上5个古老昏暗的星系相对应的亚毫米波辐射源，并根据辐射波的强弱特点判断，这些早期的星系可能正在以高于银河系100倍的速度缔造新的恒星。与此同时，美日联合研究小组的观测结果也为这一新的发现提供了佐证。目前，天文学界普遍认为，宇宙的年龄介于130亿年和150亿年之间，星系大部分形成于宇宙诞生后的80～100亿年间，但新的发现却清楚地显示，星系可能早在宇宙处于( )的早期阶段就已经大量涌现了。
1.根据文意，对文中画线的“新星”理解正确的一项是
[ ]
a.它们正大量地在无法核实其实际年龄的早期星系中快速生成。
b.它们不停地发出亚毫米波辐射并可以将这种辐射波送至地球。
c.它们属于被哈勃太空望远镜拍摄到的5个古老昏暗的星系。
d.它们是在高于银河系运动速度100倍的早期星系中缔造的。
2.文中括号里应补入的时间最合理的一项是
[ ]
a. 20亿年 b. 80亿年
c. 100亿年 d. 110亿年
3.下列说法符合原文意思的一项是
[ ]
a.scuba是一种可以对热辐射进行有效测量的新型的高灵敏度的装置。
b.借助深入到距地球110亿光年宇宙深处的测量装置，科学家发现了新星的生成。
c.美日联合研究小组和英国科学家共同观测联手合作研究新星的快速生成。
d.核实那些早期星系的实际年龄意味着可以大大提早星系诞生的高峰期。
4.对文中提供的信息理解不准确的一项是
[ ]
a.为了加深了解宇宙的起源和演化，科学家们一直在搜寻恒星的孕育处。
b.新星快速生成的发现并未改变宇宙年龄介于130亿年和150亿年之间的目前普遍看法。
c.快速生成的新星迟到最近才发现是因为星际尘埃和距离遥远造成探测困难。
d.发现快速生成新星可能会导致科学家对宇宙早期演化史的重要关注。
二、填空( 第1小题为3分; 此题共计3分。)
1、
对从文中可以获取的信息概括得不正确的项有
[ ]
a.“你不可能不劳而获”，“覆水难收”，“天网恢恢，疏而不漏”这些民谚，都朴素地体现了热力学两定律。
b.能量可以从一种形式转化为另一种形式，但不可能被创造出来。
c.能量从一种状态转化到另一种状态时能够做功，这种转化过程可以永远持续下去，只不过其形式不同。
d.“污染”是“熵”的同义词。
e.地球上有两个有效能量的来源：一个是地球本身所蕴藏的能量，另一个是太阳能。
f.只要我们发展适当的技术，那么我们所用过的一切东西都是可以被完全回收并再次使用的。
g.经过很长的时间，太阳能够对地表起一定作用，使消散了的金属分子又重新回到聚集的状态中去。所以在一些特定的地理区域里，能源和物质的熵可以同时增加。
三、阅读( 从第1小题到第2小题每题3分 小计6分; 此题共计6分。)
1、
用曲线标出文中论述的要点，并指出是用哪些事例进行解说的。
意识到在一个封闭系统里，能量水准的差异总是趋向于零。任何人只要把烧红了的火钳从火堆里取出来，他就会注意到这个使克劳修斯得出熵的定律的现象。当一把烧红了的火钳从中取出时，我们很快注意到火钳开始冷却，而周围空气的温度却开始上升。这是因为热量总是从温度较高的物体流向温度较低的物体。经过足够长的时间后，我们碰一下铁钳，然后用手感觉一下周围空气。啊!它们的温度完全一样了。专家们把这种没有任何能量级别差异的状态叫做能量平均状态。水在平面时就处于这种状态。在这两种情况下，冷却了的铁钳与平面上的水都不能再作有用的功了，它们的能量是封闭或无效的。但这并不是说人们就不能重新用水桶把水从坝底提到坝顶再让水落下去，或者把火钳再一次加热。然而这两个过程又将进一步消耗新的有效的自由能。
说明：________
2、
用曲线标出文中论述的要点，并指出是用哪些事例进行解说的。
每个孩子在学习生物学基本原理时都被告知自然界一切物质是在不断循环再生着的。这一点并没有错，因为它说的只是物质既不能被创造也不能被消灭，是热力学第一定律的重复而已。然而不幸的是人们往往忽略了热学第二定律。而这一定律告诉我们，物质虽然可以循环再生，但必须以一定的衰变为代价。比如我们从地底下挖出一块金属矿石并将冶炼成一件餐具。在餐具的使用期内，由于磨损，金属分子不断地离开这件餐具。这些离开了餐具的金属分子并没有消灭，它们最终又回到了土壤中。但它们现在是零零星星地散失在土地里，而不是处于一种聚集状态，因而已不能再像原来那块金属矿石一样被有效地使用了。也许我们可以找到一个方法来回收这些四处散失的金属分子，但在同时我们又要付出熵的更大增加的代价。我们必须安装一部机械装置来收集这些分子，还要动用新的能源来启动这个装置。机械装置本身又来自地表里的金属矿石，而它在回收其他零星金属分子时又会磨损，又要损失自身的金属分子。同时，回收装置所耗费的能量又使熵有所增加。
说明：________
四、简答( 从第1小题到第6小题每题3分 小计18分; 第7小题为4分; 从第8小题到第9小题每题5分 小计10分; 此题共计32分。)
1、
对“奇怪的是，虽然科学家们多少年来为这两个定律的真正含义绞尽脑汁，地球上各民族文化的民谚却早已悟出其中三味”这句话中的“三味”一词，课本上的注解确切吗?翻查工具书后做出判断。
答：________
2、
下列说法各从哪个角度说明了热力学定律?
(1)你不可能不劳而获
答：________
(2)覆水难收
答：________
(3)天网恢恢，疏而不漏
答：________
3、
根据下列论断理解并解释“熵”的含义。
(1)每当能量从一种状态转化到另一种状态时，我们会“得到一定的惩罚”。这个惩罚就是我们损失了能在将来用于作某种功的一定能量。这就是所谓的熵。
(2)每一个能量从一个水平转化到另一个水平，都意味着下一次能再作功的能量就减少了。……这两种不同的能量状态分别被称为“有效的”或“自由的”能量，和“无效的”或“封闭的”能量。
(3)熵的增加就意味着有效能量的减少。
(4)熵是不能再被转化作功的能量和总和的测定单位。
(5)世界的熵(即无效能量的总和)总是趋向最大的值的。
(6)能量平均状态是熵值达到最大的状态，那时将不再有任何自由能量来进一步做功了。
所谓熵就是：________
4、
从文中找出对“污染”的科学解释。
答：________
5、
《熵的定律》一文开头引用麦克斯·格拉克曼的话：“科学是一门学问，它能使这一代的傻瓜超越上一代的天才。”
作用：________
6、
仿照下面这句话，以“科学论文”为话题写一句话(注意句中加粗词语)。
热力学概念乍听起来有些深不可测，其实它是我们所知道的最简单而又给人印象最深的科学概念。
仿句：________
7、
理解下面两句话的意思。
(1)太阳底下没有新鲜东西。
意思是：________
(2)虽然太阳能量的总和每秒钟都在递减，然而远在它的熵达到最大值之前，地球上的能源就早已告罄了。
意思是：________
8、
作者举出下列日常事例，想说明的道理是什么?
我们都听说过这么一句话：太阳底下没有新鲜东西。要证实这一点你只需呼吸一下。你刚才吸进了曾经让柏拉图吸进过的5000万个分子。
9、
作者在文章的第二段中说：“宇宙的能量总和是个常数，总的熵是不断增加的。”“熵的增加”同“物质与能量”的关系如何呢?请用课文的原话回答。
答案
(卷面总分：53分)
一、单选( 第1小题为12分; 此题共计12分。)
1、◆标准答案：C;A;A;D
二、填空( 第1小题为3分; 此题共计3分。)
1、◆标准答案：CFG
三、阅读( 从第1小题到第2小题每题3分 小计6分; 此题共计6分。)
1、 ★ 试题详解：
在一个封闭系统里，能量水准的差异总是趋向于零。
①以火钳冷却为例说明能量平均状态。
②以水的提升和火钳再加热，说明对有效能量的进一步消耗，直至于零。
2、 ★ 试题详解：
物质虽然可以循环再生，但必须以一定的衰变为代价。①以金属矿石为例说明能量守恒。②以金属回收为例说明回收将造成新一轮的能量消耗。
四、简答( 从第1小题到第6小题每题3分 小计18分; 第7小题为4分; 从第8小题到第9小题每题5分 小计10分; 此题共计32分。)
1、 ★ 试题详解：
不确切。应解释为借指事物的诀要。
2、 ★ 试题详解：
(1)能量守恒;(2)有效的能量转化为无效的能量，这个过程不可能逆转;(3)热力学第二定律无处不在。
3、 ★ 试题详解：
有效能量转化为无效能量时所损失的能在将来用于做某种功的一定能量，它是不能再被转化作功的能量的总和。
4、 ★ 试题详解：
世界上转化成无效能量的全部有效能量的总和。
5、 ★ 试题详解：
说明科学在人类进步过程中的巨大作用
6、略
7、 ★ 试题详解：
(1)世界万物都是由另一种能量形式的消耗转化而来的。
(2)地球上的能源先于太阳能而消耗完毕。
8、 ★ 试题详解：
能量既不能被创造又不能被消灭，只能从一种形式转化为另一种形式。
9、 略
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