二十四节气
2022年2月4日是北京冬奥会开幕之日,这天也是新一年的立春节气。整场开幕盛典以二十四节气为序曲,从“雨水”开始,一路倒数,最终行至“立春”。节气是反应天气气候和物候变化、掌握农事节气的工具,分别是立春、雨水、惊蛰、春分、清明、谷雨、立夏、小满、芒种、夏至、小暑、大暑、立秋、处暑、白露、秋分、寒露、霜降、立冬、小雪、大雪、冬至、小寒、大寒。二十四节气是根据太阳在黄道(即地球绕太阳公转的轨道)上的位置来划分的。视太阳从春分点出发,每前进15度为一个节气:运行一周又回到春分点,为一回归年,合360度,因此分为24个节气。那节气在古代是如何确定的呢?据记载,三千年前,西周丞相周公旦在河南登封县设置过一种以测定日影长度来确定时间的仪器,称为圭表。这为世界上最早的计时器。经过长期的观测,中国古人不仅知道一天中表影在正午时最短,而且还知道一年内夏至日的正午,太阳正当头,表影最短;冬至日的正午,太阳斜射,表影最长。于是,人们就以连续两次夏至日或冬至日正午时的表影长度来确定一年的长度。例如,连续两次测得表影的最长值,这两次最长值之间相隔的天数,就是一年的时间长度。难怪我国古人早就知道一年约有365天了。随着不断的观察、分析和总结,节气的划分逐渐丰富和科学,到了距今2000多年的秦汉时期,已经形成了完整的二十四节气的概念。二十四节气可以根据“节气歌”:“春雨惊春清谷天,夏满芒夏暑相连。秋处露秋寒霜降,冬雪雪冬小大寒。”进行记忆。
请根据上述材料,回答下列问题:
(1)二十四节气是根据
(2)下列节气的命名,与物态变化
A.清明 B.白露 C.大雪 D.谷雨
(3)圭表的影子是
(4)“霜降”时节前后,常有霜形成。霜是温度降至零摄氏度以下时水蒸气遇冷凝结而成,这种物态变化是
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热量的“搬运工”
过去常用的电冰箱利用了一种叫做氟利昂的物质作为热的“搬运工”,把冰箱里的“热”“搬运”到冰箱的外面。氟利昂是一种既容易汽化又容易液化的物质,汽化时它吸热,液化时它放热。液态的氟利昂经过很细的毛细管进入冰箱内冷冻室的管子,在这里汽化,使冰箱内温度降低。之后,生成的蒸气又被电动压缩机压入冷凝器,在这里液化并把从冰箱内带来的热通过冰箱壁上的管子放出。氟利昂这样循环流动,冰箱冷冻室里就可以保持相当低的温度。
传统的冰箱制冷剂使用氯氟烃类的氟利昂,如R12,当电冰箱损坏后,这种氟利昂扩散到大气中会破坏臭氧层,对地球的生态环境构成威胁。为了保护人类生存的环境,1987年在世界范围内签署了限量生产和使用这类物质的《蒙特利尔议定书》。我国在1991年签署了《蒙特利尔议定书》,目前在我国主要使用对臭氧层破坏较小的R134a、R600a等新型物质作为冰箱的制冷剂。
(1)液态的氟利昂在冰箱内冷冻室的管中
(2)通过本文描述,你认为氟利昂蒸气在冷凝器里
熔盐式光热电站
2018年12月28日,我国首批国家光热示范项目——熔盐式光热电站在甘肃敦煌建成。该项目加热塔高260米,反射镜11000多面,设计年发电量3.9×108度,熔盐用量3万吨,占地面积800公顷。该项目发电的基本原理是,通过若干平面镜按照7×5结构排列成面积为115平方米,略有弧度的反射镜组,将太阳光汇聚到太阳能收集装置(吸热塔),加热收集装置内的传热介质(熔盐流体)熔盐可从260摄氏度加热至600摄氏度以上。熔盐加热后,沿着塔内的管道向下流动,进入储热罐。发电时、水箱中的冷水和高温熔盐流入蒸汽发生器,发生热交换后,形成蒸汽,带动发电机发电,冷却后的盐经管道流冷储罐,然后再次流回吸热器,蒸汽在驱动发电机之后,会被冷凝回水,然后返回水箱。虽然光热发电技术由于某些原因的限制不被大家所熟知。但是在成本,能源的消耗,应用范围、存储状况等方面都有相对优势。我们有理由相信。总有一天,太阳能光热发电技术能为人类社会发展提供持续,稳定的能量。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/7/2/2755640647163904/2755692756787200/STEM/61b0b533-5327-44ea-ba22-b87cbf094817.png?resizew=202)
(1)文中所提反射镜组相当于
A.平面镜 B.凹面镜
C.凸透镜 D.凹透镜
(2)文中冷水从水箱中流出,到流回水箱过程中,先后发生的物态变化为
A.液化-汽化 B.液化-升华
C.汽化-液化 D.汽化-凝固
(3)该熔盐式光热电站设计年发电量相当于热电转化效率为40%的燃煤火力电站燃烧
2021年10月16日,神舟十三号乘组成功进驻天宫空间站,开启了新的旅程,他们将在轨生活六个月。图甲是航天员太空起床后洗漱的情形。在空间站长期工作,航天员喝的水从哪里来?
据专家介绍,我国空间站的水资源主要来自三部分:其一,航天员(货运飞船)上行时携带的少量的水。另外的两部分水,自来空间站的“环控生保系统”—其工作原理图如图乙所示。“环控生保系统”启动后,冷凝水系统会把收集起来的水蒸气凝结成水,经净化系统净化后,存入饮水储水箱,供航天员饮用。尿处理系统采用蒸汽压缩蒸馏技术,从“尿”中取得“蒸馏水”,尿处理系统能够从6升尿液中提取出5升蒸馏水。萨巴蒂尔反应器最大产水速度为2.5升每小时。净化后的水,可以满足在空间站中长期作业的航天员饮用、清洁和制氧等用途。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/6/11/3d0acd08-0143-4e2d-9e3c-009d430c6452.png?resizew=523)
(1)以地球为参照物,天宫空间站是
(2)冷凝水系统中将水蒸气凝结成水,这是一种
(3)若萨巴蒂尔反应器以最大产水速度产水,3小时可生产出
(4)火箭发射时,会产生频率低于20Hz的
(5)由于真空不能传声,出仓后宇航员即使距离很近,也必须使用
“冰丝带”——国家速滑馆
国家速滑馆(如图1所示),它有一个晶莹美丽的呢称——“冰丝带”。场馆的曲面幕墙系统,由3360块曲面玻璃单元拼装而成,打造出象征速滑运动员高速滑动的“丝带”造型。国家速滑馆是2022年北京冬奥会北京主赛区标志性场馆,也是唯一新建的冰上竞赛场馆。馆内拥有亚洲最大的冰面,面积达1.2万平方米。其中包括3条400米速滑比赛道、1条速滑比赛练习道、2块多功能冰场及1块活动冰场(如图2所示)。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2022/1/8/2889881005752320/2894361401638912/STEM/89e1f8b5-4325-4af5-8fb2-a1112d3f3627.png?resizew=280)
国家速滑馆力求打造出世界上平原地区“最快的冰”。要想提高在冰面上滑行的速度,冰面要平整,冰温要均匀,是必不可少的条件。工人师傅们制出的混凝土冰板层水平高差在4毫米左右,非常平整。制冰时,混凝土冰板层下方总长约为130km的管道内输入的是低温的液态二氧化碳。液态二氧化碳在管道中直接蒸发,使混凝土冰板层的温度降低到零下十几摄氏度,通过洒水作业,冻成厚度为几毫米的冰面,经过很多次这样的工序,厚度几十毫米的冰面才能冻结成功。冰面温差被控制在0.5℃以内,有利于运动员创造好成绩。不同冰面可进行分区制冷,对每块冰面单独控温,实现场馆“同时运行、不同使用”。场馆制冰系统集成设计和冰板结构设计两个关键设计方案已取得专利。
二氧化碳制冷剂是环保性最好的冷媒之一,碳排放值趋近于零。同时,二氧化碳跨临界直接蒸发制冷过程中排出的余热还可以回收再利用,满足观众席供暖、运动员生活热水、融冰池融冰、冰面维护浇冰等能源需求,冷热综合利用能效比较高,国家速滑馆是一个绿色环保、节能型场馆。
请根据上述材料,回答下列问题:
(1)要想提高运动员在冰面上滑行的速度,对冰面和冰温的要求是
(2)制冰时,使冰板混凝土温度下降的原因是
(3)为什么说国家速滑馆是一个绿色节能型场馆
白炽灯泡
白炽灯泡的灯丝是由金属钨制作的,其灯丝发光时温度可达2000℃左右.为防止灯丝在高温下氧化,在制作灯泡时要抽真空,在制作大功率灯泡时,还要把灯泡内充入稀有气体氦等,主要是为了防止灯丝在高温下升华。
白炽灯泡工作时,电能转化为光能的效率较低,因此逐渐被节能灯和LED灯所替代。
(1)由于钨的
(2)灯泡内充入稀有气体氦等,主要是为了
(3)白炽灯泡逐渐退出市场,是由于
北京时间2022年10月9日7时43分,中国在酒泉卫星发射中心使用长征二号丁运载火箭,成功将“夸父一号”卫星发射升空,卫星顺利进入预定轨道,发射任务获得圆满成功,该卫星设计寿命4年,运行在距离地面约720千米的太阳同步晨昏轨道。夸父一号是由中国太阳物理学家自主提出的综合性太阳探测专用卫星,科学目标瞄准“一磁两暴”,即太阳磁场、太阳耀斑和日冕物质抛射,首次在同一颗卫星上实现太阳高能成像和大气不同层次变化的同时观测,实现中国综合性太阳卫星探测零的突破。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/9/14/5e8799dc-8657-4384-b35e-a0a365bbea71.png?resizew=130)
(1)长征二号丁运载火箭中的燃料和氧化剂是
(2)火箭被点燃后,尾部的火焰如果直接喷到发射台上,发射架要熔化。为了保护发射架,在发射台底建一个大水池,让火焰喷到水池中,这是利用了水汽化时要
(3)火箭穿过大气层时,由于和空气高速摩擦而使箭体表面温度很高,为了防止烧坏,科学家在箭体表面涂上一层特殊物质(又叫“烧蚀层”),这层物质在高温下发生分解、熔化、
(4)请你也举出一个生产技术或生活中利用物态变化来调节环境温度的例子:
圭表
我国古人用“立竿见影”发明了一种用于计时的重要天文仪器——圭表(如图甲),早在周代时就已经开始使用圭表来确定冬至和夏至早期的圭表包括“圭”和“表”两部分,表是一根立在地面的标杆或石柱,表高一般为8尺(3尺约为1m),圭是从表的跟脚上以水平位置伸向正北方的一条石板,其结构如图乙所示,在地球绕太阳公转过程中,北半球同一地区正午太阳高度(太阳高度指太阳光线与地平面的夹角)从夏至日到冬至日逐渐变小,南半球逐渐变大.古人根据影子末端的不同位置标记好相应刻度,就可以确定二十四节气.
清朝制作圭表时,表高达10尺。由于物体越高,影子的边缘就会越模糊,为了解决这个问题,制作圭表时在表顶上端设置铜叶,中间开槽,在圭面上就会有一个清晰的圆形光斑,提高了圭表的测量精度,但这样会导致表影在一年中的某段时间会落到圭外,于是在圭的另一端立了一个小表,叫立圭,其结构如图丙所示。
(2)表顶铜叶中间槽的形状是
A.正方形 B.三角形 C.圆形 D.以上都可以
(3)已知北半球某处冬至、春分和夏至时正午太阳高度分别为26°34'、50°和73°26',则该处圭表上节气刻度的大概位置正确的是
(5)某兴趣小组想利用身边的物品制作圭表,为确保圭面上节气刻度间的距离大一点,使测量更精确,在设计圭表时应该注意哪些问题?写出一条即可。
答:
嫦娥五号太空“打水漂”高速归来
自1958年开始,我国开启了探月计划。从2007年“嫦娥一号”发射至今,到后来的“嫦娥二号”、“嫦娥三号”和“嫦娥四号”月球探测器都成功完成了探月任务。北京时间2019年1月3日,“嫦娥四号”成功在月球背面着陆,实现了人类首次月球背面的软着陆和月夜下巡视探测。
近日,如图1所示,“嫦娥五号”探测器正式开启了我国航天领域首次地外天体采样返回之旅。历经10多天的太空工作,于北京时间2020年12月17日1时59分,“采撷月壤”的嫦娥五号携带来自风暴洋吕姆克山的1731g月壤在太空“打水漂”高速归来,如图2所示。着陆时稳稳落在内蒙古四子王旗,中国首次月面自动采样返回任务取得圆满成功。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/1/26/87c3ffaf-2704-40e0-bc49-cffc4119b285.png?resizew=460)
与嫦娥一号、二号、三号和四号4位“姐姐”相比,嫦娥“五姑娘”无疑是个幸运儿,因为执行自动采样返回任务而拿到了一张珍贵的地月旅行“往返票”。截止目前,世界上只有美国、苏联的航天器以及中国探月三期再入返回飞行试验器成功开启了绕月再入返回试验。中国探月工程的三步走目标,眼看都快要实现了。然而,这并不是终点。未来,我们还要在月球上建基地,开采月球资源,在月球建造火箭,从月球出发去探索更遥远的深空。甚至,我们还可以去月球旅游。
(1)月夜形成的原因是由于光的
(2)火箭运载月球探测器在上升过程中,表层固态的特殊物质在高温下会
(3)“采撷月壤”的嫦娥五号把质量为1731g的月壤带回地球,该月壤的质量
(4)月球车在月面上巡视并拍照,照相机的镜头是一个
(5)月面周围一片寂静,月球车在月面上巡视时,外界听不见月球车转动的声音,是因为
“塑料瓶灯泡”
凿壁借光,典出《西京杂记》。西汉丞相匡衡小时候家境贫寒,在墙上凿洞借光读书。今天,点亮一盏电灯就可以获得光。然而,世界还有近五分之一的人口用不上电,比如菲律宾的贫民窟低矮无窗,即使是白天室内也是一片黑暗。
在透明塑料瓶中装满水(如图甲),添加少许漂白剂防止暴露在阳光下的水因生长藻类而变绿。在屋顶的瓦片上钻一个孔,如图乙把装满水的瓶子卡在孔里,在缝隙处涂上聚酯树脂既能固定又能防漏,这样的“塑料瓶灯泡”使用期长达5年。白天,阳光通过装满水的透明塑料瓶(如图丙),可以照亮30平方米的房间,具有环保节能等优点。人们又在瓶子顶部和内部加装了一小块太阳能电池板和灯泡,灯泡利用白天储存的能量在夜晚也能照亮房间。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/9/18/eb33e1c7-53b2-40a9-a2ac-6b5c3f0386db.png?resizew=385)
(1)白天,太阳光透过“塑料瓶灯泡”发生了
(2)在水中添加漂白剂的目的是
(3)为了保证“塑料瓶灯泡”的照明效果,日常可以进行哪些维护操作?