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试题内容

请阅读《科学重器﹣﹣原子钟》并回答问题。

科学重器﹣﹣原子钟

星空浩瀚,地球章动,四季更替,草木枯荣。从人类意识觉醒开始,“时间”便如影随形。从太阳升落、日晷、沙漏、水钟、机械钟、石英钟到目前最准确的计时工具﹣﹣原子钟,这些计时方法与工具的发展体现了不同时代劳动人民的智慧。

计时工具大多是以某种规则运动的周期(完成一次规则运动所用的时间)为基准计时的,比如日晷以日地相对运动的周期为基准;机械摆钟以摆的振荡周期为基准;石英钟以石英晶体有规则的振荡周期为基准。选作时钟基准的运动周期越稳定,测量时间的精准度就越高,科学家基于此制造出了原子钟(如图所示)。它以原子释放能量时发出电磁波的振荡周期为基准,由于电磁波的振荡周期很稳定,使得原子钟的计时精准度可达每百万年才差1秒。

人们通常选取自然界中比较稳定、世界各国都能接受的事物作为测量标准。正是由于原子辐射电磁波振荡周期的高稳定性,适合作为时间的测量标准,于是在1967年,国际计量大会将“1秒”重新定义为铯133原子辐射电磁波振荡 9 192 631 770个周期的持续时间。时间单位“秒”作为国际通用的测量语言,是人类描述和定义时空的标尺。

虽然制定了统一的时间测量标准,但若各地时间不能同步,也会给人们带来麻烦。比如,若电网调节时间不同步,可能会烧坏电机;金融市场时间不同步,可能会导致巨大的经济损失。这就需要有一个时间基准,用于实现时间的同步,就像日常生活中,我们常常根据电视台播报的时间来校准自己的时间一样。在我国,提供校准时间的是位于西安的国家授时中心的原子钟,它被用作基准钟,向电视、广播、网络等提供报时服务。

在导航系统中,如果导航定位的精准度为1米,则要求卫星上原子钟的时间同步必须在3×109s之内,这需要卫星上的原子钟和地面上的基准钟定期校准,以保证定位的精准度。我国自主研制的北斗导航系统中,原子钟堪称“导航卫星的心脏”,使我国在导航精准度方面达到厘米级,处于全球领先水准。北斗导航系统可以给安装了芯片的共享单车设定电子围栏,也可以判断汽车行驶在哪个车道,甚至还可以实现送货的无人机精准地降落在客户的阳台上。

计时工具的演变,展现了人类“时间文化”的进程,更彰显出人类精益求精、不断探索、追求卓越的科学精神。

请根据上述材料,回答下列问题:

(1)原子钟可以作为时间同步的基准钟,依据的是原子辐射电磁波振荡周期的 高稳定性 

(2)下列物体相比较,最适合提供计时基准的是 A 。(填写正确选项前的字母)

A.摆动的小球

B.沿直线运动的汽车

C.静止的书本

(3)在实际生活中会出现各种“标准”。请你结合对文中时间“标准”的理解,除文中提到的实例外,再列举一个“标准”,并说明该“标准”在具体实例中是如何应用的。

师梦圆

答案解析

【答案】

(1)高稳定性;(2)A;(3)1.20m是儿童免费乘坐客车的身高标准,身高低于1.20m的儿童可享受免费乘车的待遇,身高不低于1.20m的则不能享受免费乘车的待遇。

【解析】

【点评】(1)根据题中信息“正是由于原子辐射电磁波振荡周期的高稳定性,适合作为时间的测量标准”分析解答;

(2)计时工具大多是以某种规则运动的周期(完成一次规则运动所用的时间)为基准计时的;

(3)根据实际列举“标准”的应用。

【解答】(1)根据题中信息“正是由于原子辐射电磁波振荡周期的高稳定性,适合作为时间的测量标准”可知:因为原子辐射电磁波振荡周期的高稳定性,所以原子钟可以作为时间同步的基准钟;

(2)计时工具大多是以某种规则运动的周期(完成一次规则运动所用的时间)为基准计时的,A中摆动的小球可以以小球的振荡周期为基准来计时,故A符合题意,而沿直线运动的汽车和静止的书本没有运动周期,不适合做计时基准,故B、C不符合题意;故选:A;

(3)1.20m是儿童免费乘坐客车的身高标准,身高低于1.20m的儿童可享受免费乘车的待遇,身高不低于1.20m的则不能享受免费乘车的待遇。

所属考点

专题01 长度和时间的测量

长度和时间的测量知识点包括长度和时间的测量、测量长度的常用工具等考点归纳总结。

录入时间:2022-09-29 10:20:53
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