10一名物理学家的教育历程练习（附解析部编版必修下册）

文本对应练(十)[基础运用层]阅读下面的文字，完成1～3题。我记得，我花了好多时间静静阅读我能找到的关于爱因斯坦和他的理论的每一本书。这种记忆到现在仍然温暖如春。读完图书馆当地的书之后，就开始在全市收集图书馆和书店，急切地查找有关线索。不久我就知道这个故事比任何神秘谋杀故事更加激动人心，也比我想象的任何事情都重要。我决定要对这一秘密刨根究底，纵然因此而必须成为一名理论物理学家也________。在高中阶段，我看完了许多地方图书馆中这方面的书，并且常常________斯坦福大学的物理学图书馆。在那里，我发现爱因斯坦的工作使一种称为反物质的新型物质成为可能。这种物质的作用形式与普通物质一样，但与普通物质接触之后它们将会________，并且猛然释放出能量。我也知道科学家已经建造了一些大型仪器，或者说是“原子对撞机”，(　　　　)，即反物质。年轻人的一个优点就是不会由于世俗的约束而______，而这种约束对于大多数成年人而言通常似乎又很难超越。没有考虑所要涉及的困难，我就开始着手建立我自己的原子对撞机。我一直研究科学文献，最后我确信能够建造一台所谓的电子感应加速器，这种加速器能把电子加速到数百万电子伏特。1．依次填入文中横线上的词语，全都恰当的一项是(　　)A．在所不辞　到访　淹没　望而却步B．义不容辞　到访　湮没　畏葸不前C．在所不辞　造访　湮没　畏葸不前D．义不容辞　造访　淹没　望而却步C　[在所不辞：决不推辞，多用在冒险或犯难的事。义不容辞：指道义上不允许推辞。根据语境“纵然因此而必须成为一名理论物理学家也”可知，应填入“在所不辞”。造访，前往访问。到访：到达(某处)访问或探访；来访。到访主要从被访者角度说的。根据语境“并且常常”可知，应填入“造访”。湮灭：消失、毁灭，表示着一种东西的完全消失，物理学概念。淹没：指大水漫过，也形容被声音盖过。根据语境“但与普通物质接触之后它们将会”，应填入“湮没”。畏葸不前：畏惧退缩，不敢前进，重点是畏惧。望而却步：远远望见了就吓得直后退，不敢前行，重点是停止不前。根据语境“年轻人的一个优点就是不会由于世俗的约束而”可知，应填入“畏葸不前”。]2．文中画横线的句子有语病，下列修改最恰当的一项是(　　)A．读完当地图书馆的书之后，就开始在全市收集图书馆和书店，急切地查找有关线索。B．读完当地图书馆的书之后，我就开始在全市搜寻图书馆和书店，急切地查找有关线索。8 C．读完图书馆当地的书之后，我就开始在全市收集图书馆和书店，急切地查找有关线索。D．读完图书馆当地的书之后，就开始在全市搜寻图书馆和书店，急切地查找有关线索。B　[文中画横线的句子有三处错误。一是成分残缺，全句无主语，应加上“我”；二是语序不当，“当地”应修饰“图书馆”，不能修饰“书”；三是搭配不当，“收集”不能与“图书馆和书店”搭配，应改为“搜寻”。]3．下列填入文中括号内的语句，衔接最恰当的一项是(　　)A．在实验室里，这种奇异的物质是由这种仪器产生的B．这种仪器可将微量的这种奇异物质产生在实验室里C．这种微量的奇异物质在实验室里的这种仪器可产生D．这种仪器可以在实验室里产生微量的这种奇异物质D　[根据前句，主语应该是“这种仪器”才能衔接，排除A、C两项；B项与后句不能衔接。]4．下列词语中加点字的读音完全相同的一组是(　　)A．休憩　迄今　锲而不舍　雕栏玉砌B．扉页　王妃　蜚短流长　斐然可观C．伫立　贮存　自出机杼　铸就辉煌D．躬行　内讧　曲肱而枕　觥筹交错C　[A项，“锲”读qiè，其余读qì；B项，“斐”读fěi，其余读fēi；C项，均读zhù；D项，“讧”读hònɡ，其余读ɡōnɡ。]5．下列各句中，标点使用错误的一项是(　　)A．我曾想：在水底的鱼群中可能有一些鲤鱼科学家。B．凤蝶就替花效劳——它替花做媒，所以凤蝶是祖传的花媒呢。C．这位工人的屋里，书籍、衣服、杯、盘、碗、碟等都放得井井有条。D．我很欣赏哈佛校训上的一句话：“为增长智慧走进来，为服务祖国和同胞走出去。”中国青年也应把“胸怀祖国，服务人民”作为自己的座右铭。A　[A项，“科学家”应加引号。]6．提取下列材料的要点，整合成一个单句，对“反物质”作一解说。可适当增删词语，不得改变原意。①爱因斯坦的工作使一种称之为反物质的新型物质成为可能。②反物质的作用形式与普通物质一样。③反物质与普通物质接触之后它们将会湮没，并且猛然释放出能量。④反物质由反粒子组成。反物质是_____________________________________________________8 [解析]　这里的几个短句，围绕“反物质”展开话题。可以用“反物质是一种新型物质”作为主干，而将其他短句分解、组合，化为“新型物质”的定语。[答案]　(反物质是)一种由反粒子组成，作用形式与普通物质一样，但与普通物质接触之后将会湮没，并且猛然释放出能量的新型物质。7．根据材料所给的内容，在下面横线上补写恰当的句子。要求内容贴切，语意连贯，逻辑严密，语句通顺。每处补写不超过15个字。今年年初，引力波被科学家证实，在很多人尚未明白它究竟是何物之际，已有商家“抢占先机”，①。在某电商网站，一款声称能够防引力波辐射的毯子售价近200元。②？其实，引力波并不是新事物，它一直存在，只是人类技术此前无法探测到。引力波辐射对人有害是谬论。任何物体的温度只要高于绝对零度(－273.15℃)，就会向外辐射能量，但人们需要防护的是那些能量高的电离辐射。引力波作为一种携带能量的时空波动，对人体产生的影响比一般电磁波都要弱太多，③。_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________[解析]　①处根据后文“在某电商网站，一款声称能够防引力波辐射的毯子售价近200元”内容概括即可；②处要根据后文“其实，引力波并不是新事物……引力波辐射对人有害是谬论”进行推断、概括；③处要根据前文“引力波……对人体产生的影响比一般电磁波都要弱太多”进行推断。[答案]　①开始出售能够防引力波辐射的产品　②引力波辐射真的对人体有害吗　③根本不需要防护[阅读提升层]阅读下面的文字，完成8～12题。材料一：热力学第二定律即熵定律告诉我们，物质与能量只能沿着一个方向转换，即从可利用到不可利用，从有效到无效，从有秩序到无秩序。热力学第二定律实质上就是说宇宙万物从一定的价值与结构开始，不可挽回地朝着混乱与荒废发展。熵就是对宇宙某一子系统中由有效能量转化而来的无效能量的衡量。根据熵定律，无论在地球上还是宇宙或任何地方建立起任何秩序，都必须以周围环境的更大混乱为代价。熵定律的最重要之处莫过于它对时间的定义。经典物理学的时间是可以沿着两个方向中的任何一个方向行进的，运动物体的每一个变化，至少在理论上是可以被逆转的，完全可以有正的时间和负的时间。然而一旦我们把一段拍摄尼亚加拉大瀑布一泻而下的片子倒过来放，那时一切都会显得荒唐可笑了。这么一来，水就会从底下向瀑布顶上流去。虽然牛顿建立在数学上的模式告诉我们，理论上水是可以从底下向瀑布顶上流去的，8 然而我们知道这不可能发生。时间流逝的方向只有一个，那就是向前。时间体现了能量从集中状态到耗散状态，从有序状态到混乱状态的变化。如果熵的过程是可以逆转的，那么过去发生的一切都可以挽回。用英国物理学家开尔文男爵的话来说就是：“泥浆会重新聚成砾石，而砾石则又会再度回到它们原先崩塌的山峰上去。”时间永远向前运动，因为能量本身永远从有效状态转化为无效状态。每当发生任何事情，世界上的能量就有一次耗散，熵的总值就有一次增加。牛顿力学世界模式忽视了熵定律所反映出来的现实，从而制造了一个假象，似乎时间是世界上的一个独立过程，能脱离自然的运行而独立存在。由于采用了这样一种把人与自然彻底隔绝开来的认识世界的方法，人们的意识就与时间、生命和熵的过程脱节了。随着宇宙中可用能量的消耗，发生的事件日益减少，这就意味着剩下的“真正”时间越来越少了。也就是说如果我们增加能量的消费，我们不但不能节省时间，而且会更快地失去时间。我们无法逆转时间或熵的过程，那是早已定了的，然而我们可以通过对自身生活与行为方式的选择，决定世界上有效能量的耗散速度。(节选自杰里米·里夫金、特德·霍华德《熵：一种新的世界观》，有删改)材料二：我们对自然的看法正经历着一个根本性的转变，即转向多重性、暂时性和复杂性。长期以来，西方科学被一种机械论的世界观统治着，按照这种观点，世界就像是一个庞大的自动机。确实有不少现象在我们看来是决定论的和可逆的，比如无摩擦的摆的运动，或地球围绕太阳的运动，在这种可逆运动中，无所谓时间的优势方向。但是，也有许多不可逆的过程，它们涉及时间的方向性。假如你把两种液体(例如水和酒精)掺在一起，从我们的经验可知，这两种液体会随着时间的推移而混合起来。我们却从未见过这个过程的逆过程，即这种混合物能自发地分离成纯水和纯酒精。因而，这个过程是一个不可逆过程。显然，除了决定论的过程之外，肯定还存在一个概率的因素，包含在某些基本过程中，例如在生物的进化或人类文化的演变中，即使是对决定论坚信不疑的科学家大概也不敢说，在宇宙大爆炸之日，本书的出版日期就已镌刻在自然的定律之中了。按照经典看法，自然的基本过程被认为是决定论的和可逆的，包含随机性或不可逆性的过程被看作仅是一些例外情形。今天我们在所有的地方都看到了不可逆过程的作用。我们正越来越多地觉察到这样的事实，即在所有的层次上，从基本粒子到宇宙学，随机性和不可逆性起着越来越大的作用。科学正在重新发现时间。我们还有两个至今尚未得到答案的基本问题。一个问题是无序与有序的关系。著名的熵增加定律把世界描绘成从有序到无序的演变。然而生物或社会的进化向我们表明的却是从简单中出现的复杂性。这怎么可能呢？结构怎能从无序中得出呢？在这个问题的解决上已经取得了巨大的进展：现在我们知道，非平衡(即物质和能量的流动)可能成为有序的源泉。8 但还有第二个问题，甚至是更为基本的问题：经典物理学或量子物理学把世界描绘成是可逆的、静态的。在这种描述中，没有什么进化可言，既没有向有序的进化，也没有无向无序的进化，动力学能给出的“信息”不随时间而改变。我们希望对动力学和热力学的统一工作将清楚地给出对机械论世界观而言是崭新的熵概念。时间与现实是紧密关联的，对于人类来说，现实是嵌在时间流之中的。(节选自伊·普里戈金、伊·斯唐热《从混沌到有序——人与自然的新对话》，有删改)材料三：直到20世纪初，人们还相信绝对时间。也就是说，每一事件都可由称为“时间”的一个数以唯一的方式来标记，所有好的钟在测量两个事件之间的时间间隔上都是一致的。而在相对论中，人们必须抛弃存在唯一的绝对时间的观念，代之以每个观察者携带的钟所记录的他自己的时间测量——不同观察者携带的钟不必要读数一样。这样，对于进行测量的观察者而言，时间变成一个更为个人的概念。当人们试图统一引力和量子力学时，必须引入“虚”时间的概念。“虚”时间是不能和空间方向区分的。如果一个人能往北走，他就能转过头并朝南走；同样的，如果一个人能在虚时间里向前走，他应该能够转过来并往后走。这表明在“虚”时间里，往前和往后之间不可能有重要的差别。另一方面，当人们考察“实”时间时，正如众所周知的，在前进和后退方向上存在有巨大的差别。这过去和将来之间的差别从何而来？为何我们只能记住过去而不是将来？科学定律并不区别过去和将来。更精确地讲，科学定律在称作C、P和T的联合作用下不变。C是指用反粒子替代粒子；Р的意思是取镜像，这样左和右就互相交换了；而T是指颠倒所有粒子的运动方向，也就是使运动倒退回去。在所有正常情形下，制约物体行为的科学定律在CP联合对称下独自不变。换言之，对于其他行星上的居民，若他们是我们的镜像并且由反物质而不是物质构成，则生活会刚好和我们一样。然而在日常生活的“实”时间中，前进和后退的方向之间还是有大的差异。想象一个水杯从桌子上滑落到地板上被打碎，如果将其录像，你可以很容易地辨别出它是向前还是向后退。为何我们从未看到碎杯子集合起来，离开地面跳回到桌子上，通常的解释是这违背了热力学第二定律所表述的在任何闭合系统中无序度或熵总是随时间而增加。桌面上的一个完整的杯子是一个高度有序的状态，而地板上破碎的杯子是一个无序的状态。无序度或熵随着时间增加是一个所谓的时间箭头的例子。时间箭头将过去和将来区别开来，使时间有了方向。至少有三种不同的时间箭头：首先，是热力学时间箭头，即在这个时间方向上无序度或熵增加；然后，是心理学时间箭头，这就是我们感觉时间流逝的方向，在这个方向上我们可以记忆过去而不是未来；最后，是宇宙学时间箭头，在这个方向上宇宙在膨胀，而不是收缩。8 (节选自霍金《时间简史》，有删改)8．下列对材料一内容的理解和分析，正确的一项是(　　)A．经典物理学的时间有正的时间和负的时间，但无论哪种只可以沿一个方向行进，运动物体的每一个变化，在现实中是不可以被逆转的。B．作者认为，无论在地球上还是宇宙或任何地方建立起任何秩序都要消耗能量，这样必然会带给周围环境更大的熵值。C．材料一中第三段英国物理学家开尔文男爵的话反驳了“时间流逝的方向只有一个，那就是向前”的观点，从而证明了“熵的过程是可以逆转的”的正确性。D．我们虽然无法逆转熵的过程，但我们可以通过选择自身生活与行为方式把能量从无效状态转化为有效状态。B　[A项，“但无论哪种只可以沿一个方向行进”错误，由原文“经典物理学的时间是可以沿着两个方向中的任何一个方向行进的，运动物体的每一个变化，至少在理论上是可以被逆转的，完全可以有正的时间和负的时间”可知，经典物理学的时间是可以沿着两个方向中的任何一个方向行进的，而不是只沿着一个方向行进。C项，“反驳了‘时间流逝的方向只有一个，那就是向前’的观点，从而证明了‘熵的过程是可以逆转的’的正确性”错误，材料中第三段英国物理学家开尔文男爵的话论证了“时间流逝的方向只有一个，那就是向前”，而不是反驳，从而证明了熵的过程是不可以逆转的。D项，“……把能量从无效状态转化为有效状态”错误，由原文“我们无法逆转时间或熵的过程，那是早已定了的，然而我们可以通过对自身生活与行为方式的选择，决定世界上有效能量的耗散速度”可知，是通过对自身生活与行为方式的选择来“决定世界上有效能量的耗散速度”，而不是“把能量从无效状态转化为有效状态”。]9．下列对材料二有关论述的分析，不正确的一项是(　　)A．作者先肯定物理世界中不少现象是可逆的，再重点说明许多化学反应过程是不可逆的，从而引出文章议题。B．材料二中作者运用水和酒精的假设论证反驳了西方科学机械论世界观的决定论和可逆性。C．文章用熵定律批驳了可逆的、静态的物理学，认为事物从有序到无序的演变是不可逆转的客观现实。D．作者一再谈到的生物和社会进化问题，就充分体现了文章开头所说的事物“多重性、暂时性和复杂性”。C　[C项，“文章用熵定律批驳了可逆的、静态的物理学”错误，由原文“我们还有两个至今尚未得到答案的基本问题。一个问题是无序与有序的关系。著名的熵增加定律把世界描绘成从有序到无序的演变。然而生物或社会的进化向我们表明的却是从简单中出现的复杂性。这怎么可能呢？结构怎能从无序中得出呢”可知，8 文章用熵定律批驳的是“结构怎能从无序中得出呢”，而不是“可逆的、静态的物理学”。故选C。]10．下列对材料内容的理解与分析，不恰当的一项是(　　)A．材料一中作者对“经典物理学的时间是可以沿着两个方向中的任何一个方向行进的，运动物体的每一个变化，至少在理论上是可以被逆转的”这一看法是赞同的。B．材料二中作者指出了至今尚未得到答案的两个基本问题：一是无序与有序的关系，二是经典物理学或量子物理学把世界描绘成是可逆的、静态的。C．直到20世纪初，人们还相信绝对时间；但在相对论中，人们必须抛弃存在唯一的绝对时间的观念。D．材料三中认为“虚”时间是不能和空间方向区分的，在“虚”时间里，往前和往后之间不可能有重要的差别。A　[A项，“对……这一看法是赞同的”错误，材料一举的尼亚加拉大瀑布倒流的例子和英国物理学家开尔文男爵说的话都是不赞同此观点的；由材料一“时间永远向前运动，因为能量本身永远从有效状态转化为无效状态”和“我们无法逆转时间或熵的过程，那是早已定了的，然而我们可以通过对自身生活与行为方式的选择，决定世界上有效能量的耗散速度”可知，在作者看来，运动物体的每一个变化都是不可以被逆转的。]11．同样引述熵的概念，材料一和材料二的观点有什么异同？______________________________________________________________________________________________________________________________[解析]　相同之处：由材料一“热力学第二定律即熵定律告诉我们，物质与能量只能沿着一个方向转换，即从可利用到不可利用，从有效到无效，从有秩序到无秩序。热力学第二定律实质上就是说宇宙万物从一定的价值与结构开始，不可挽回地朝着混乱与荒废发展”和材料二“今天我们在所有的地方都看到了不可逆过程的作用。我们正越来越多地觉察到这样的事实，即在所有的层次上，从基本粒子到宇宙学，随机性和不可逆性起着越来越大的作用”可知，相同之处：都承认基于热力学第二定律的能量从有效到无效，或者分子从有序到无序的不可逆性。不同之处：由材料一“我们无法逆转时间或熵的过程，那是早已定了的，然而我们可以通过对自身生活与行为方式的选择，决定世界上有效能量的耗散速度”可知，材料一认为熵的增加是一个无法逆转的过程，人类只能通过降低能耗来减缓这一过程；由材料二“然而生物或社会的进化向我们表明的却是从简单中出现的复杂性。这怎么可能呢？结构怎能从无序中得出呢”可知，材料二认为在远离平衡状态的系统中，从无序中可以产生有序。[答案]　相同之处：都承认基于热力学第二定律的能量从有效到无效，或者分子从有序到无序的不可逆性。不同之处：①材料一认为熵的增加是一个无法逆转的过程，人类只能通过降低能耗来减缓这一过程；②材料二认为在远离平衡状态的系统中，从无序中可以产生有序。8 12．请简要分析以上三则材料对时间解读的角度和范围的不同之处。______________________________________________________________________________________________________________________________[解析]　由材料一“热力学第二定律即熵定律告诉我们……不可挽回地朝着混乱与荒废发展”可知，材料一从热力学第二定律出发，认为时间是能量耗散的一个标尺，而不像经典物理学描述的那样是可逆的。由材料二第一段“长期以来，西方科学被一种机械论的世界观统治着……因而，这个过程是一个不可逆过程”可知，材料二批驳了机械论和决定论的观点，强调随机性、不可逆性的重要性，从而将人类生活和生命进化等融入时间之流中。由材料三最后一段“无序度或熵随着时间增加是一个所谓的时间箭头的例子……在这个方向上宇宙在膨胀，而不是收缩”可知，材料三既肯定了物理学中时间的可逆性，也承认在某些领域时间的方向性，并给出热力学、心理学、宇宙学三个时间箭头。[答案]　①材料一从热力学第二定律出发，认为时间是能量耗散的一个标尺，而不像经典物理学描述的那样是可逆的。②材料二批驳了机械论和决定论的观点，强调随机性、不可逆性的重要性，从而将人类生活和生命进化等融入时间之流中。③材料三既肯定了物理学中时间的可逆性，也承认在某些领域时间的方向性，并给出热力学、心理学、宇宙学三个时间箭头。8