波

中学综合学科资源库——波 胡 波（华东师范大学化学系） 张映辉（华东师范大学生物系） 噪声污染及其防治 我们周围充满各种各样的声音：交谈声、音乐店、车辆运行声、自然界风雨声等等。人们用声音来传递消息、交换思想、交谈工作和学习，但是也有一些声音是没有价值的，会妨碍人的工作和休息，甚至影响人的健康，这一类声音通称为噪声。它是指一些杂乱无章不协调的声音，如喷气式飞机的发动机和汽罐排气的嘶叫声，车辆的喇叭声、刹车声、机器转动隆隆声以及摩擦声、碰撞声等等。 噪声一般指不需要或难听的声音。按照这样的定义噪声的范围很广，除了上述例举的吵闹声外，凡是我们不想听的或对我们的工作、学习、生活有干扰的声音。不论是语言声或音乐声也称为噪声。由此可见对噪声的定义不能完全根据声音的客观物理性质，还应根据人们主观感觉，当时的心理状态等因素来确定，如对于专心攻读的人往往把他人欣赏的音乐之声视为干扰他钻研的噪声。上夜班需要休息的人，把人们白天正常交谈的声音同样作为噪声。 人们生活在噪声的环境中，噪声对环境的污染与大气、水质受污染一样成为一种危害人类环境的公害。 一．噪声——作恶多端 噪声对人的危害主要表现在：干扰休息和工作；损伤听力和现力，这种听力损失是累积性的，若长期在强噪声下工作，经过一段时间后，就会产生永久性听力损失。例如日常生活中，噪声便是造成老年性耳聋的主要元凶。噪声影响睡眠的同时，使人产生烦恼、激动、易怒、甚至失去理智等情绪。因噪声干扰引起居民间纠纷也不时发生。对人体的生理危害，有人认为，对世纪生活中的噪声是心脏发病率提高的一个重要原因。实验也表明噪声会引起人体的紧张反应，刺激肾上腺素的分泌，引起血管收缩、心率改变和血压升高。噪声会使人的唾液、胃液分泌减少，胃酸降低，从而易患胃溃疡和十二指肠溃疡。噪声对人的其他内分泌机能也会产生影响。尽管当代医疗技术日臻完善，但高血压、冠心病、糖尿病等都直线上升，其致病主要元凶便是噪声骚扰。另外，噪声对胎儿也会产生有害影响。有人研究发现吵闹区婴儿体重轻的比例高，儿童智力发育水平比安静区的低20％。 除对人体的危害外，噪声对动、植物也有一定的危害。此外，噪声还能影响精密仪器的使用寿命。强的噪声可能损害建筑物，如使墙壁开裂，瓦片损坏，甚至使楼房倒塌。 二．噪声污染有以下几个特征： 1．局限性。噪声传播的范围是局部性的。声源发出的噪声能量向周围传播，随着距离的增加及受建筑物的阻挡。噪声的强度很快被衰减。它只影响声音附近的人，如工厂噪声影响工厂周围的居民，交通噪声影响道路两旁的人，不象大气污染和水质污染影响到一个大的区域。 2．瞬时性。噪声污染是瞬时性的。与其他污染源排污后污染物浓度长期残留积累起来不同，噪声源一旦停止发声，噪声立即消除，没有积累性。 3．感觉性。噪声对人的危害取决于受害人的生理和心理状态。同样响度的噪声对不同的人可能反映不一样，如夜间噪声对睡眠的影响，青年人与老年人，健康人与病人反映是不一致的。因此，制订噪声时要根据不同时间、不同地区、不同要求来确定，如疗养院、医院，学校附近，对噪声的限制应较为严格。 三．噪声和分贝 人类是生活在一个声音的环境中，但声音也会给人带来危害。那些为人们生活和工作所不需要的声音叫噪声，即从物理现象判断，一切无规的或随机的声信号叫噪声；噪声的判断还与人们的主观感觉和心理因素有关，即一切不希望存在的干扰声都叫噪声，如在某些时候、某些情绪条件下音乐也可能是噪声。 噪声的强度用分贝（0dB）来表示。由于能够引起我们听觉的声强范围为10－12～1瓦/平方米。规定以声强 I0＝10－12瓦/平方米作为测定声强的基准，若一声波的声强为 I，则比值 I/I0的对数就叫声强I的声强级（符号L1），即：L1＝lg(I/I0)。声强级的单位是贝尔（Bei）。贝尔是美国人，电话的发明者。在实际应用中，贝尔这一单位太大，通常用它的1/10即分贝（dB）为单位，此时：L1＝10lg(I/I0)（dB）。上海市区域环境噪声标准情况见下表 上海市区域环境噪声标准* 适用区域 白天7:00～21:00 早晚5:00～7:00 21:00～23:00 深夜23:00～5:00 特殊住宅区 50 45 40 居民，文教区 55 50 45 商业居民混合区 60 55 50 工业、商业、少量交通与居民混合区 65 60 55 交通干道两侧 75 65 55 * 单位：等效声级（分贝A） 四．噪声的来源及危害： 噪声的产生来源于物体的振动，可分为机械振动噪声，如电动机运转和机床开动时的噪声等，另外一类为气体动力噪声，如喷气式飞机的飞行、鼓风机气流所产生的噪声等。 城市环境噪声的主要来源是交通噪声。根据许多国家统计，交通噪声约为城市噪声的70%。随着交通运输事业的发展，交通噪声越来越严重，重型车辆噪声为82～85分贝。轻型车辆为82～85分贝。在我国交通噪声中鸣喇叭最为严重，约在90～110分贝之间。有些国家对汽车鸣喇叭严加控制，以减轻城市噪声。其他如工厂噪声、施工噪声、家庭噪声也普遍存在。 噪声对人的影响极为广泛，它影响人们的正常生活、睡眠和休息，干扰工作和学习，甚至引起各种疾病。一般来说，在影响范围内，40分贝的连续噪音可使周围10%的人受到影响，70分贝即可影响周围50％的人，而突然噪声在40分贝时，可使周围10%睡眠的人惊醒。 长期生活在85分贝以上的环境，会使听觉产生不同程度的影响甚至造成耳聋。噪声会引起烦恼，使人精力不易集中，影响工作效率和学习效果，造成记忆力衰退、疲劳、头痛和失眠并进一步产生高血压、心脏病等病症。 和其它环境标准一样，噪声标准也具有重要意义，它是控制噪声，保证环境条件的基本依据。由于噪声对人的影响相当复杂，噪声标准大量实验的统计结果；我国卫生部门和劳动部门制订了有关噪声标准。为保护工人听力，规定现有工矿企业的噪声不得超过90分贝，新建的工矿企业不得超过85分贝，噪声每增加3分贝，工作时间要减半，最高不得超过115分贝。 五．噪声污染对身心健康危害大 1．强的噪声可以引起耳部的不适，如耳鸣、耳痛、听力损伤。据测定，超过 115分贝的噪声还会造成耳聋。据临床医学统计，若在80分贝以上噪音环境中生活，造成耳聋者可达50％。医学专家研究认为，家庭噪音是造成儿童聋哑的病因之一。 2．使工作效率降低。研究发现，噪声超过85分贝，会使人感到心烦意乱，人们会感觉到吵闹，因而无法专心地工作，结果会导致工作效率降低。 3．损害心血管。噪声是心血管疾病的危险因子，噪声会加速心脏衰老，增加心肌梗塞发病率。医学专家经人体和动物实验证明，长期接触噪声可使体内肾上腺分泌增加，从而使血压上升，在平均70分贝的噪声中长期生活的人，可使其心肌梗塞 发病率增加30％左右，特别是夜间噪音会使发病率更高。调查发现，生活在高速公路旁的居民，心肌梗塞率增加了30％左右。调查1101名纺织女工，高血压发病率为 7.2％，其中接触强度达100分贝噪声者，高血压发病率达15.2％。 4．噪声还可以引起如神经系统功能紊乱、精神障碍、内分泌紊乱甚至事故率升高。高噪声的工作环境，可使人出现头晕、头痛、失眠、多梦、全身乏力、记忆力减退以及恐惧、易怒、自卑甚至精神错乱。在日本，曾有过因为受不了火车噪声的刺激而精神错乱，最后自杀的例子。 5．干扰休息和睡眠。休息和睡眠是人们消除疲劳、恢复体力和维持健康的必要 条件。但噪声使人不得安宁，难以休息和入睡。当人辗转不能入睡时，便会心态紧 张，呼吸急促，脉搏跳动加剧，大脑兴奋不止，第二天就会感到疲倦，或四肢无力。从而影响到工作和学习，久而久之，就会得神经衰弱症，表现为失眠、耳鸣、疲劳。 6．对女性生理机能的损害。女性受噪声的威胁，还可以有月经不调、流产及早产等，如导致女性性机能紊乱，月经失调，流产率增加等。专家们曾在哈尔滨、北京和长春等7个地区经过为期3年的系统调查，结果发现噪声不仅能使女工患噪声聋，且对女工的月经和生育均有不良影响。另外可导致孕妇流产、早产，甚至可致畸胎。国外曾对某个地区的孕妇普遍发生流产和早产作了调查，结果发现她们居住在一个 飞机场的周围，祸首正是那飞起降落的飞机所产生的巨大噪声。 7．噪声对儿童身心健康危害更大。因儿童发育尚未成熟，各组织器官十分娇嫩和脆弱，不论是体内的胎儿还是刚出世的孩子，噪声均可损伤听觉器官，使听力减退或丧失。据统计，当今世界上有7000多万耳聋者，其中相当部分是由噪声所致。 专家研究已经证明，家庭室内噪音是造成儿童聋哑的主要原因，若在85分贝以上噪 声中生活，耳聋者可达5％。 8．噪声对视力的损害。人们只知道噪声影响听力，其实噪声还影响视力。试验 表明：当噪声强度达到90分贝时，人的视觉细胞敏感性下降，识别弱光反应时间延长；噪声达到95分贝时，有40％的人瞳孔放大，视模糊；而噪声达到115分贝时，多数人的眼球对光亮度的适应都有不同程度的减弱。所以长时间处于噪声环境中的人 很容易发生眼疲劳、眼痛、眼花和视物流泪等眼损伤现象。同时，噪声还会使色觉、 视野发生异常。调查发现噪声对红、蓝、白三色视野缩小80％。所以驾驶员应避免立体场音响的噪声干扰，不然易造成行车事故。 六．综合防治噪声污染 噪声是物理污染（或称能量污染），与声源同时产生，同时消失，不像物质污染那样只有产生后果才受到注意。所以，噪声污染往往是受到抱怨和控告最多的环境污染，几乎每天都要遭受噪声之苦。根据噪声传播的三个阶段，即噪声源、传播途径和接受者，我们可以对噪声的危害进行有效的防治。噪声的来源有三：交通噪声——城市最严重的噪声源；工业噪声——造成职业性耳聋的主要原因；生活噪声——对人们的谈话、工作、学习、思考和休息的干扰很大。要对噪声进行有效防治，关键就在于从声源上降低噪声。我国的环境噪声防治工作始于1979年，已有20多年的历史，并取得了较大成绩，主要措施有以下三个方面。 法制手段。20年来，我国先后颁布了14项有关环境噪声的质量标准、排放标准、方法标准。1989年9月国务院颁布了《中华人民共和国环境噪声污染防治条例》，明确了法律责任和监督管理职责。全国大多数省市相继颁布了环境噪声污染防治的地方法规。 科技手段。包括研制采用噪声低的设备和改进加工工艺等措施。提倡工业噪声和交通噪声污染防治全过程控制技术，推广新技术、新工艺、促进低噪声机电产品的推广使用，以及合理的规划布局。重视超前研究，促进环境噪声管理的现代化，协调各部门的科研力量共同攻关，突破一批重点课题，使科研成果尽快转化为生产力。 道德手段。提高全民族文化素质，增强公共道德观和现代环境意识，把噪声污染防治作为城市文明建设的一个重要。最大限度降低生活噪声。 七．怎样预防室内噪声污染对人体健康的危害 1．首先要尽可能避免噪声。虽然国家已经着手对噪声进行治理，但要根本解决问题，却不是一两年能办到的。因此，我们应该从自己和家人做起。例如，在不影响工作、学习和娱乐的情况下，应严格控制家用电器和其他发声器具的音量和开关时间。尤其是高频立体声音响的使用，其音量一定要控制在70分贝以下（以无震耳 欲聋的感觉为准）。汽车司机不应随意按喇叭，不要经常到人声嘈杂的商业区及歌厅去“接收”噪声等等，以尽可能地减少人为噪声的危害。 2．国外已经兴起了“寂静别墅”并深受欢迎，但出于国情，我国现在尚无力效仿，因而，只能在自己家中创造一种寂静的气氛。一是安装双层玻璃窗。这样可将外来噪音减低一半，特别是临街的写字楼和家庭，效果比较理想；二是安装钢门隔声。钢门对隔音亦有一定的帮助，如镀锌钢门中层隔有空气的设计，使得无论室内或室外的声音均较难传送开去。此外，钢门附有胶边，与门身碰合时并不会发出噪音。三是多用布艺装饰和软性装饰；四是注意室内不同功能房间的封闭。 3．注意防止家用电器的噪声污染。在购置家用电器时，要选择质量好、噪声小的。尽量不要把家用电器集于一室，冰箱最好不要放在卧室；尽量避免各种家用电器同时使用；一旦家用电器发生故障，要及时排除，因为带病工作的家用电器产生的噪声比正常机器工作的声音大得多。 4．家庭成员和邻里之间要和睦相处，不争吵，不喧哗，适当控制娱乐时间，为大家特别是孩子创造一个安静、温暖、文明的社会和家庭环境。 5．遇到室内噪声污染的情况，可进行室内噪声检测，然后根据污染源采取相应的措施，如果是由外界造成的噪声污染，可与有关部门联系解决。 【综合练习】 一．完成下列有关噪声的问答： 1．符合居民和文教区安静标准的声音分贝值应在＿＿分贝以下。 A 35 B 45 C 55 D 65 2．通常交通路口装有噪声测试显示牌，有红色和绿色两种显示颜色，其中红色数值代表声强过高，而绿色数值则表示声强良好。请问显示绿色数值的临界分贝值是在 分贝以下。 A 75 B 80 C 90 D 95 【参考答案】 此题有关安静的不同标准，学生应该联系生活实际掌握。此外，要了解噪声的发生、危害，噪声污染的防治对策等。 1．B 2．A 二．声音对人的影响不同，优美舒畅的音乐会给人带来美的享受，声音不规律，过高或过低都对身体有损害。近年来，随着汽车增多，许多城市都规定了禁止在某些区域鸣喇叭，以防噪音污染。据此解答下列问题： 1．对人健康没有影响的限制噪声的规定是多少分贝，请选择 A 30分贝以下 B 35～70分贝 C 30～35分贝 D 70分贝 2．以上生活现象的哲学启示是 A 主要矛盾决定事物性质 B 量变是质变的必然结果 C 事物都是一分为二的 D 实践是认识的最终目的 【参考答案】 1．B 2．C 三．《墨子·备穴将》记载了一种探测地下声源方位的装置，在陶瓮口上紧绷皮革，埋入地下，每隔几尺埋上—个，伏在瓮口上谛听，即可确定敌人挖坑道的方位。这是利用了声音的 现象。 A 反射 B 折射 C 衍射 D 共鸣 【参考答案】 D 四．利用γ射线辐射种子，可以使其发生变异，培育新品种。 1．这是利用γ射线的哪种作用 A 电离作用 B 贯穿作用 C 物理化学作用 D 加热作用 2．其变异的机理 A 基因重组 B 基因突变 C 基因互换 D 染色体变异 3．在医疗卫生上，用放射性钴60放出的γ射线治疗肿瘤，其原理是利用了γ射线 A 电离作用，使肿瘤细胞转化 B 贯穿本领，导致基因突变 C 高能量，杀死肿瘤细胞 D 热作用，减轻病人痛苦 【参考答案】 1．C 2．D 3．C 五．1．无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、γ射线合起来，构成了范围非常广阔的电磁波谱。不同的电磁波产生的机理不同，表现出的特性也不同。在应用电磁波的特性时，下列各项不符合实际的是 A 化学反应可以用红外线照射的办法，提高化学反应的速率 B 用紫外线照射马铃薯，可以防止马铃薯发芽，利于长期保存 C 对植物的种子进行一定计量的X射线照射，可引起人工诱发基因突变，达到改良品种的目的 D 用γ射线处理医院排放的污水，可杀死各种病原体，保护环境免受污染 2．科学家发现太空中的γ射线一般都是从很远的星体放射出来的。当γ射线爆发时，在数秒钟所产生的能量，相当于太阳在过去一百亿年所发出的能量总和的一千倍左右，大致相等于将太阳全部质量转变为能量的总和。科学家利用超级计算机对γ射线爆发的状态进行了模拟，经过模拟，发现γ射线爆发是起源于一个垂死的星球的“坍塌”过程，只有星球“坍塌”时所放出的能量，才可以发出这么巨大的能量。已知太阳光照射到地球上大约需要8分钟时间，由此来估算：宇宙中，一次γ射线爆发所放出的能量。 【参考答案】 1． B 2． 1.5×1047J 六．海豚有完善的声纳系统，它们能在黑暗的海水中准确而快速地捕捉食物，避开敌害，远远优于现代的无线电定位系统。 1．它利用了自身发出的 A 电磁波 B 红外线 C 次声波 D 超声波 2 海豚的声纳远远优于无线电定位系统，其机理是海豚发出的波比无线电波 A 速度快，方向性好 B 频率高，抗干扰能力强 C 发射能量大，传播距离远 D 在水中能量衰减少 【参考答案】 1． D 2． D 七．“微波”是一种高频电磁振荡，“微波炉”就是利用高频电振荡使食品中的分子也产生振荡而发热。现在医学上更使用“微波手术刀”进行外科手术，其好处主要是能使开刀的血液迅速凝固而减少失血，关于其作用原理的说法正确的是 A 微波电流迅速中和血液胶粒所带电荷而凝聚 B 微波使局部血液受热而使血液胶体凝聚 C 微波电流通过金属手术刀时产生的高温而使血液凝固 D 以上说法都正确 【参考答案】 B 八．波 在“基本粒子”的大家族中，有一种叫中微子。它那穿山过海，敢于与光速较量的神奇本领和不费吹灰之力穿过地球的拿手好戏，极大地触发了科学家们应用研究的灵感。于是，中微子通信的设想脱颖而出了。这是一种采用中微子束来代替电磁波传递信息的无线通信方式。它可以冲破电磁波通信不可逾越的水下和地下这两大禁区，实现全球无线通讯，它保密性好，传递信息快，不受外界干扰，对人体无害。这些优点是其它通信方式无法比拟的。 中微子通信过程和微波通信相似，有发射和接收装置，如下图所示。通信时，发射端首先用高能质子加速器，将质子加速到几亿电子伏特的能量，然后去轰击一块金属靶子。此时，靶子的背面就会产生许多“短命”的介子，这些介子一边运动，一边发生衰变，从而变成中微子和μ子。再让它们共同穿过钢板，这时μ子被钢板阻挡并衰变了，剩下的就是纯净的中微子束。然后，再用信号对它进行调制，接着通过磁场控制有信息的中微子束，使之按人的旨意朝一定的方向传向目标。 接收端是一个储存有近亿吨水的大水箱。箱内的光探测器星罗棋布。当发射来的中微子束在水中传过时，就会与原子核中的中子发生核反应而产生μ子，μ子在水中高速前进，受到核的减速作用放出光子，这些光子进而被水中的光探测器接收，即可把原来中微子束所携带的信息解调出来，从而达到通信的目的。 1．从原文意思来看，下列对中微子通信和电磁波通信所做的判断，正确的一项是 A 它们的通信过程，传递路线的装置是基本相同的 B 中微子穿透力强，金属板也不会对它产生阻碍 C 中微子能冲破水下和地下两大禁区，是目前世界上最先进的应用通信方式 D 中微子通信和电磁波通信都是用光来传输信息的 2．示意图中传输线路上用号码标出了十个位置。据文意判断，下列说法中正确的一项是 A 在中微子无线电通信中，⑧应是传导距离最长的一段 B 从⑥开始，“身怀绝技”的中微子便开始出现了 C 通过①、②两处的，是达到几千亿电子伏特能量的质子 D 在③处产生的介子，到④或⑤时变成了μ子；到⑨或⑩处，μ子又重新传递信息 3．在大水箱内，接替中微子束传输信息的依次是 A μ子——光子——中微子 B 中子——μ子——光子 C μ子——光子 D 原子核——中子——μ子——光子 4．下列对中微子通信的理解不正确的是 A 解调器是用来还原信息的装置 B 中微子通信的始端和终端都利用了核物理及其技术 C 经过磁场之后的中微子才成为束状并具有定向性 D 中微子通信利用了基本粒子的某些特性，是一种采用了高新技术的无线电通信方式 【参考答案】 1．B 2．A 3．C 4．C 九．家用微波炉是一种利用微波的电磁能加热食物的新型灶具，主要由磁控管、波导管、微波加热器、炉门、直流电源、冷却系统、控制系统、外壳组成。接通电源后，220V交流经一变压器，一方面在次级产生3.4V交流对磁控管加热，同时在次级产生 2000V高压经整流加到磁控管的阴、阳两极之间，使磁控管产生频率为2450MHz的微波。微波输送至金属制成的加热器（炉腔），被来回反射，微波的电磁作用使食物内分子高频地运动而内外同时生热，迅速熟透，并能最大限度地保存食物中的维生素。 1．微波产生的微观机理 A 振荡电路中自由电子的运动而产生 B 原子外层电子受到激发而产生 C 原子内层电子受到激发而产生 D 原子核受到激发而产生 2．试计算微波输出功率为700W的磁控管每秒内产生的光子数。 3．试计算微波炉变压器的高压变压比。 4．导体能反射微波，绝缘体可使微波透射，而食物通常含有的成份是 ，较易吸收微波能而转换成热。故在使用微波炉时应 A 用金属容器盛放食物后放入炉内加热器加热 B 用陶瓷容器盛放食物后放入炉内加热器加热 C 将微波炉置于磁性材料周围 D 将微波炉远离磁性材料周围 5．微波炉产生的高频微波若发生泄漏会造成电磁辐射污染，直接伤害人的肌体，试说明其中原因。 【参考答案】 1．A 2．4.3×1026 3．100:11 4．蛋白质、水、脂肪 B、D 5．微波对人体内外同时发生“加热”作用，如同对食物加热一样，使人的肌体组织受到破坏。 十．若某种紫外线频率为1.5×1015Hz，试回答下列问题： 1．该紫外线的波长为 m。 2．该紫外线一个光子的能量是 焦 3．紫外线的主要作用是 4．请简要说明人们不接受紫外线照射、少量照射和大量照射会产生什么后果？ 【参考答案】 1．2×10－7 2．9.95×10－19 3．化学效应和杀菌作用 4．少量频率0.75×1015Hz的紫外线的照射能杀灭人体表面的细菌，增强人体皮肤的抗病能力，并能通过皮肤产生维生素，有利于人体健康；不照射紫外线，皮肤内的胆固醇不易转化为维生素D，从而影响钙和磷的吸收。 而频率1.5×1015Hz的紫外线，光子能量较大，会透入皮肤深处使皮肤产生炎症，人体遗传物质脱氧核糖核酸受到损害，破坏其基因，使其失去正常功能，使正常细胞蜕变为癌细胞，过量的紫外线还会引起角膜炎、白内障等疾病。 十一．声波的频率范围是： Hz，超声波的频率是： Hz，由于超声波的频率比较高，所以它具有方向性好、穿透力 的特点，现在人们将超声波用于医学上诊断疾病，还可以用于治疗疾病，这是因为 A 它能促使局部的血液和淋巴循环得到改善 B 刺激半透膜，增强通透性，加强人体的新陈代谢 C 引起人体内局部温度升高，具有扩张血管的作用 D 对人体的任何器官都可以使用而没有损害作用 【参考答案】 20～20000Hz 大于20000Hz 穿透力强 A、B、C 这是应用物理与医学的结合而形成的一门新兴的专门学科——超声医学。超声疗法是物理疗法，具有无损害、无痛苦等优点，但是对于肝、生殖器官等敏感器官不宜使用。 十二．有一个方法可以用来快速确定闪电处至现察者之间的直线距离：数出自观察到闪光起至听到雷声止的秒数n，然后用3除这个秒数，所得结果就是以千米为单位的闪电处至观察者之间的直线距离S。试证明这个方法，并确定在标准状态（0℃、1标准大气压时，空气中的声速v0=33lm/s）下，这个测量值的百分误差A（A=（准值－测量值）的绝对值/标准值×100%）。已知光速c=3×108m/s 十三．雷电是常见的自然现象，如右图所示。雷电的产生与雷雨云有关，当云层厚度超过3～4km，且云层中有强对流活动时，就会形成雷雨云。通常雷雨云的上部带正电，底部带负电。当雷雨云的电荷积聚到一定程度，在一定的条件下雷雨云中的电荷通过大气产生火花放电，即闪电。闪电按发生的部位可分为：云闪（云内放电或云际放电）和地闪（云地放电）。其中云闪对航空、航天造成危害，而地闪容易造成雷击灾害。 人眼看到似乎一次瞬间闪光的闪电，经高速摄影揭示，往往是由一条通道、彼此间隔约百分之几秒的多次相继放电组成，其中每一次放电，称为一次闪击。一次闪电的全过程往往包含数次、甚至10次以上的闪击。对于地闪，一次闪电一般由云中向地面输送数十库电量的负电荷。 1．若某次闪电包含5次闪击，共由云中向地面输送了30C电量的负电荷。每次闪击的平均持续时间为40us，你是否知道其中一次闪电的平均电流是多大？ 2．雷雨云和地面间发生地闪时，云地间的电势差一般为 1×107～1×108 V。某次闪电向地面输送了20C电量的负电荷，你是否知道该次闪电向地球输送电能量范围约为多大？ 十四．1859年，德国物理学家伦琴在研究阴极射线的性质时，发现阴级射线的高速电子流射到玻璃管壁上，管壁会发出一种看不出的射线，这种射线穿透本领很大，伦琴当时不知道这种是什么射线，把它叫做X射线（也叫做伦琴射线），除此之外，我们还知道有紫外线、阴极射线，α射线、中子流，γ射线等。 1．上述射线中，属于电磁波的有_______；属于物质粒子流的有_______。 2．紫外线、伦琴射线、γ射线的产生机理如何？ 3．英国科学家卢瑟福提出了原子核式结构学说，是以_______实验作为依据。试述该实验的主要现象。  4．如图： 未知射线是_______，写出该反应方程______________ 5．质子和中子统称为_______，具有相同质子数而中子数不同的同一元素的不同原子互称_______。 6．同位素在科学研究上应用广泛，如测定分子结构、测定反应机理等。 ①若用绿色植物吸收14CO2，则14C的正确反应途径为 A CO2→叶绿素→ATP B CO2→C3→C6H12O6 C CO2→C3→C5 D CO2→C5→C6H12O6 ②若用N标记某氨基酸，则N出现部位先后应为 A 高尔基体→内质网→线粒体 B 核糖体→内质网→高尔基体 C 细胞核→信使RNA→转运RNA D 核糖体→细胞核→染色体 【参考答案】 1．X射线、紫外线、γ射线 阴级射线、α射线、中子流 2．产生机理：不同电磁波产生机理不同，紫外线是原子外层电子受到激发后产生的，伦琴射线是原子受激后产生的，γ射线是原子核受激后产生的。 3．α粒子散射 现象：绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但是有少数粒子却发生了较大偏转，并且有极少数α粒子的偏转超过了90°有的甚至达到180°。 4．中子流 5．核子 同位素 6．①B ②B 十五．二氧化碳对长波辐射（主要是红外线部分）有强烈的吸收作用，行星表面发出的长波辐射到大气以后被二氧化碳截获，最后使大气增温。大气中的二氧化碳和暖房的玻璃一样，只准太阳的辐射热进来，却不让室内的长波热辐射出去。二氧化碳的这种效应叫温室效应。 1．有关红外线的特性下列说法中正确的是 A 红外线在真空中的速度略小于可见光的速度 B 红外线对液体加热时是通过传导进行的 C 用于遥控的红外线其波长比用于加热的短 D 红外线比可见光更容易衍射 2．材料所述是目前科学界对地球气候变暖进行的一种观点，根据这种观点，以下说法成立的是 A 在地球形成的早期，火山活动频繁，排出大量的二氧化碳，当时地球的气温很高 B 经过漫长的年代，地壳的岩石与气体二氧化碳发生化学反应，导致二氧化碳减少，地球上出现了生命 C 由于工业的发展和人类的活动，导致二氧化碳在空气中的含量增大，地球上的气温正在升高 D 现在地球正在变暖的原因是工业用电和生活用电的急剧增加，是电能和其他形式的能转化为内能 3．下图所示是大气中红外光透射率的光谱特性（横坐标是频率，纵坐标是能穿透大气的程度），试说明大气中的CO2吸收红外线的能力与频率的关系？ 4．大气对红外线的吸收会产生什么效果？什么因素加剧形成这一效果？加剧的后果是什么？ 5．除CO2气体外，CH4、N2O、氟里昂也是温室气体，请再举两例温室气体。说明温室气体分子何特点。 6．利用两个同样的塑料饮料瓶和吸管，设计一个实验装置，证明较高浓度的CO2对阳光中的红外线有高吸收率（画出图示，简述实验原理和方法）。 【参考答案】 1．C、D 2．A、B、C 二氧化碳的温室效应是现在科学领域的热点问题，对于温室效应的分析与考察，涉及到地质学、物理学、化学和生命科学。地球形成的早期，地壳不如现在牢固，地球不如现在稳定，火山活动频繁，符合地质的发展规律。由于火山喷发，排出大量的二氧化碳，这是必然的现象，进而导致当时的地球的气温很高。地球上的岩石由于多种原因，其中包括岩石的矿物成分与水、氧气、二氧化碳发生化学反应，使岩石进一步分化，最后形成土壤；二氧化碳减少，形成了生命适合生存的条件。由于工业的发展和人类的动，大量地使用常规能源，导致二氧化碳在空气中的含量增大，地球上的气温正在升高。本题的前3个选项都是与从二氧化碳分析温室效应的观点一致的。第四个选项所指出的造成地球温室效应是有人类的活动引起的，这也是一种观点。虽然支持前一个观点的人比较多，支持后者的比较少，但是目前在科学界尚无定论。本题要求按照第一种观点进行分析。 3．1.1×1014Hz，7.1×1013Hz，1.9×1013Hz左右时对红外线的吸收能力最强。 4．会使大气温度升高。CO2过多排放会加剧这一效果。加剧的后果是使地球平均气温上升，地球两极冰雪融化，海平面上升，以及一系列生态环境问题。 5．H2O、O3（看第三题的图） 6．如右图所示，取两个完全相同的塑料瓶，瓶口加塞子，插入吸管（将水滴封在管中），其中一个瓶为空气，另一瓶中充入高浓度CO2，同时放在阳光中照射。一段时间后，盛高浓度CO2瓶中水滴比另一瓶上升得快，表明其温度升高快（气体受热膨胀）。证明CO2对红外线有高吸收率。 本题是物理知识与化学、环境科学的综合。通过本题解答可以反映解答者对红外线和二氧化碳的某些特性的了解程度；知识联系实际的能力及环境保护的意识。本题还能考察解答者读图能力和实验设计能力。第4小题的解答，可用其他，只要合理，都可以认为是正确的，如上图所示的两个瓶共用一根吸管，一个水滴，在阳光下照射，观察水滴移动情况，也能说明问题。 十六．氯气用导管通往较浓的氢氧化钠和过氧化氢的混合溶液中，在导管中与混合液的接触处有闪烁的红光出现。这是因为通氯后混合液中产生的次氯酸根离子被过氧化氢还原，发生剧烈的反应，产生能量较高的氧分子，它立即转变为普通氧分子，将其多余的能量以红光放出，测得其波长为λ＝0.600μｍ。用此红光做光电效应实验。已知光电效应实验中，阴极板用极限频率为γ0＝6000×1014Hz的钠制成。 1．在导管口与混合液的接触处除观察到红光处还有　 　现象。 2．题中需要约10％过氧化氢溶液100ｍL，现用市售30%（密度近似为1g/cm3）H2O2来配制，写出具体方法。 3．写出题中发生的离子方程式。 4．能否产生光电效应？通过计算回答。 【参考答案】 1．冒气泡 2．用量筒量取33ｍL（或34ｍL）30％过氧化氢溶液加入烧杯中，再加入67（或66）ｍL水（或加水稀释至100ｍL），搅拌均匀。 3．Cl2＋2OH－＝Cl－＋ClO－＋H2O ClO－＋H2O2＝Cl－＋O2↑＋H2O 4．入射光频率γ＝c/λ＝[3.00×108m/s]/[0.600×10－6m]＝5.00×1014Hz，它小于极限频率ｒ0＝6.00×1014Hz，所以不能产生光电效应。 十七．在海洋公园观看海豚表演时，可听到海豚发出欢快的尖叫声。然而在大海中，海豚却凭借接收它发出的超声回波捕捉鱼类，以及用超声信号与远处的同类联络，试分析这有什么好处？ 【参考答案】 海豚这类水生动物在空气中所发声音能为人耳所听到，说明其声音频率低于2×104Hz，但在水中海豚却能发出频率高于2×104Hz 的超声信号，说明海豚具有不同的发声器官和接收超声的器官（前额），在水中使用超声传递信号的优点在于：超声波在水中传播时衰减程度较小，可以传得远，便于与同类联络；而且波长较短，若频率的数量级为0.1MHz，在水中超声波波长的数量级为10－2m。这样，即使对于尺寸不大的鱼类，也不会产生明显的衍射而形成反射波，便于海豚侦测到猎物的位置，海豚具有这种得天独厚的超声测向、回声定位器官系统，这是不断自然选择、长期演化的结果。 本题主要是生物知识和物理知识的综合。涉及超声波及其反射等知识。 十八．噪声从物理角度来讲，噪声是声源作无规则、无周期振动而产生的声音；而从环境保护角度来讲，一切有碍于人们生活、学习和工作的声音都属于噪声范畴。 噪声无处不在，噪声的强弱一般可以用噪声仪测定。噪声强弱的单位是分贝，符号为dB。一般说来，噪声在40dB以下是宁静的环境；当噪声达70dB以上时，人就有强烈的不舒适感；90dB以上的噪声，人们将难以忍受。 如何有效地抑制噪声是人们关心的问题。最近，日本开发出一种利用有源噪声控制器消除汽车行驶在粗糙马路及颠簸路面上产生的35－45HZ的低频噪声的新方法，它可以有效抑制传入汽车车厢内的噪声。 研究表明，传入汽车的噪声特别容易集中在汽车前方座位。利用话筒记录噪声，然后利用有源噪声控制器将录取到的噪声的波形（如上图甲所示）转换成振动方向相反的新噪声（如上图乙所示），再利用汽车内的有源音响，播放所转换的新噪声，就能抵消原来的噪声了。 经测试，这种装置在实际应用中，至少能将车厢内的噪声降低10dB。 请阅读上述材料，并通过讨论回答下列问题： 1．利用有源噪声控制器为什么能有效地抑制汽车车厢内的噪声？ 2．这项技术还有哪些实际的应用前景？ 【参考答案】 根据波的叠加原理：两列振动方向相反的波叠加后，各质点的振动减弱；当两列振幅相等、振动方向相反的波叠加时，各质点的合振动均为零。有源噪声控制器就是利用这个原理达到抑制汽车车厢内的噪声的目的。 实际上利用汽车内的有源音响，播放所转换的振动方向相反的新噪声时，在时间上总有所滞后（如图中虚线波形所示），所以不能完全抑制噪声（同学如有兴趣，还可画出叠加后噪声的新波形）。 2．这项技术还可用于抑制大型投影设备风扇噪声、传入救护车内的警报声，消除列车及喷气式飞机内部的噪声、降低大楼内部空调系统的噪声，当你需要安静时，甚至可以适当抑制从邻家传来的高音量音乐声等等。 十九．噪声控制是保护环境的重要工作。一般降低噪声常用吸声处理，即在声传播途径上使用吸声隔音材料的装置，以减少工厂、交通噪声对环境的污染。当然在设计时要考虑经济、技术等诸多问题。 国家法律规定现有工厂噪声应降低到90分贝。现有一厂房，内部面积 800m2，未经处理时，平均吸声系数是0.05（即噪声每反射一次被吸收的能量与入射能量的比值），则总吸声面积为40m2，混响时间是4s（即声强度衰变到百万分之一，人耳已听不到声音所经历的时间），声压级为100分贝，这个厂房噪声较严重。如果进行吸声处理，情况如下： 材料平均吸声系数 总吸声面积 /m2 回响时间 /s 声压级 /dB 0.05 40 4 100 0.2 160 1 94 0.35 280 0.57 91.5 0.5 400 0.4 90 1．分析以上数据可以得出什么结论？对这间厂房的噪声控制计划，你可提供哪些原则性的意见？ 2．下左图所示是一种凹下公路的设计，下右图所示是这种公路降噪效果图，其中实线给出了路旁不同距离测得的噪声降低分贝数，虚线是理论计算值。公路下凹产生了怎样的效果？ 3．从上右图中要看到在距离15cm处，实际测得的噪声降低分贝数比理论的低，分析出现这种情况的原因。 【参考答案】 1．增加声吸收有利于降低噪声，但继续增加吸声材料。每增加120m2吸声降低的分贝数越来越少，即收益低。要用声吸收降低噪声时，材料的吸声系数至少要0.2。总降噪量不宜超过10dB，否则不经济。 2．图中阴影部分反映了公路下凹产生的效果，降噪可达10dB左右，可见公路下凹是简单有效的降低公路交通噪声的措施。 3． 这是因为在凹下公路两侧有反射的缘故。 二十．自然界中的物体由于具有一定的温度，会不断向外辐射电磁波，这种辐射因与温度有关，称为热辐射。热辐射具有如下特点：①辐射的能量中包含各种波长的电磁波；②物体温度越高，单位时间从物体表面单位面积上辐射的能量越大；③在辐射的总能量中，各种波长所占的百分比不同。 处于一定温度的物体在向外辐射电磁能量的同时，也要吸收由其它物体辐射的电磁能量，如果它处在平衡状态，则能量保持不变。若不考虑物体表面性质对辐射与吸收的影响，我们定义一种理想的物体，它能100%的吸收入射到其表面的电磁辐射，这样的物体称为黑体。单位时间内从黑体表面单位面积辐射的电磁波的总能量与黑体绝对温度的四次方成正比，即P0=σt4，其中常量σ=5.67×10－8瓦/(米2开4)。 在下面的问题中，把研究对象都简单地看作黑体。 有关数据及数学：太阳半径RS＝696000千米，太阳表面温度TS＝5770开，火星半径r＝3395千米，球面积S＝4πr2，其中R为球半径。 1．太阳热辐射能量的绝大多数集中在波长为2×10－7米～1×10－5米范围内，求相应的频率范围。 2．每小时从太阳表面辐射的总能量为多少？ 3．火星受到来自太阳的辐射可认为垂直射到面积为πr2（r为火星半径）的圆盘上，已知太阳到火星的距离约为太阳半径的400倍，忽略其它天体及宇宙空间的辐射，试估算火星的平均温度。 【参考答案】 1．ν1＝1.5×1015HZ～ν2＝3×1013HZ 由电磁波速度公式C=νλ可求频率范围。 2．W＝4πRS2σTS43600＝1.38×1030焦 由公式P0=σt4可求太阳表面每秒每平方米辐射的能量，乘以太阳表面积4πRS2再乘以3600，就可得每小时太阳表面辐射的总能量。 3．P1＝4πRS2σTS4 ，R0＝400RS，P2＝σt44πr2，P1＝P2，可得t＝ ＝204开 太阳辐射的总功率均匀分布在一太阳为圆心，太阳到火星距离为半径的球表面上（该球半径R0=400RS），火星吸收的太阳能与太阳辐射的总能量的比就是πr2与4πR02的比，于是可求火星吸收太阳能的功率P1；而火星作为黑体，本身电磁辐射的总功率P2也能用P0=σt4和火星总的表面积4πr2相乘计算，由热平衡可知，P1=P2于是可求火星表面的平均温度。 二十一．现代医疗器械中有不少专用设备是应用电磁波的不同特性而制成的，请在下列医疗器械名称的后面，填上它所用的电磁波的特性作用。 1．X光机： ； 2．紫外灯： ； 3．红外灯： ； 4．胃镜： ； 5．手术灯： ； 6．上述 和 设备经一定改造后，可应用于生物育种。 7．上述育种的原理是使生物发生 ，上述两种改造设备用于育种的方法属于 。 【参考答案】 1．X射线穿透物质的本领与物体的密度有关； 2．紫外线有强烈的杀菌、消毒作用； 3．红外线有显著的热作用； 4．光在光导纤维中全反射； 5．手术时医生的身体不会留下黑暗的本影，医生能清楚地看到手术进行的情况； 6． X光机 紫外灯 7．基因突变 辐射诱变 主页 目录 下载 论坛 第 17 页 共 17 页 _1048964531.unknown _1039327180.unknown