科学与技术形考任务二

一、填空题（每题1分，共10分）（如果以附件形式提交，请在输入框中输入“见附件”）题目1完成满分10.00题干1．原子的范围是________m。

2.原子核的范围是________m。

3.夸克的的范围________m。

4．原子能释放的方式有三种，分别是原子核衰变、________、原子核聚变。

5.在原子能三种释放形式中，其中利用最多是________？6．核电站是利用________反应所放出的核能，驱动汽轮发电机组进行发电的设施。

７．三大合成高分子材料是塑料、合成纤维、。

８．分子生物学诞生的标志是。

９．蛋白质的基本结构单位是。

10.核酸的基本单位是。

1、 10-102、 10-14 -10-153、 10-204、原子核裂变5、裂变6、原子核裂变7、合成橡胶8、 DNA双螺旋结构的分子模型的确立9、氨基酸10、核苷酸二、名词解释（每题3分，共18分）（如果以附件形式提交，请在输入框中输入“见附件”）题目2完成满分18.00题干1．原子核2．核能3．纳米材料4．超导材料5．细胞全能性6．基因工程1、原子核：尺度为10-14—10-15m大小的，由质子和中子组成的原子的中心区只有原子的万分之一大小，这里却是原子中的全部正电荷和近全部质量集中区，也是核外电子环绕运动的中心。

2、核能：核能即原子能，它是原子结构发生变化而释放的能量。

通常的化学反应，仅涉及原子与原子之间相互结合关系的变化，而原子核不发生变化。

在原子核反应中，原子核的组成部分(中子和质子)的相互关系发生变化。

由于这些粒子之间结合的紧密程度，远远大于原子间结合的紧密程度，因此核反应中的能量变化比化学反应大几百万倍。

3、纳米材料：纳米是1m的十亿分之一，即10-9m. 纳米材料就是用特殊的方法将材料颗粒加工到纳米级，再用这种超细颗粒制造人们需要的材料。

目前纳米材料有四种，纳米材料表现出奇特的性能。

4、超导材料：在一定条件（温度）下能导致导电材料的电阻趋仅近于零的现象叫超导现象，能产生电阻趋近于零现象的材料称为超导材料。

此温度称：临界温度。

5、细胞的全能性：是指每一个细胞中都包含着产生一个完整机体的全套基因，在适宜条件下，能形成一个新的个体。

6、基因工程：在基因水平上,采用与工程设计类似的方法,按人的需要进行设计,然后按设计方案创建出具有某种新的性状的生物新品系,并使之能稳定地遗传给后代.。

三、简答题（每题7分，共21分）（如果以附件形式提交，请在输入框中输入“见附件”）题目3完成满分7.00题干爱因斯坦质能关系式说明了什么？答：爱因斯坦在关于狭义相对论的第二篇短文中论述了质量与能量的关系。

△ E＝（△m）c2公式中E为能量，m为质量，c为光速。

光的速度为c=3×105km/s，是一切物质运动速度的最大极限。

从公式中可以看出，物体的能量每增加△E，相应的惯性质量也必定增加△m＝△E/c2；反之，每减少△m 的质量，就意味着释放出△E＝（△m）c2的巨大能量。

也就是说：质量与能量是等价的，是可以相互转化的，少量的质量能够转换为十分巨大的能量。

这是一个惊天动地的理论，它揭开了宇宙的一个巨大奥妙，为核能的利用奠定了理论基础。

因此，这一质能关系公式被后人称为“改变世界的方程”。

题目4完成满分7.00题干简述生物技术的定义与范围。

答：生物技术也可称为生物工程，它是在分子生物学、细胞生物学和生物化学等的理论基础上，建立起来的一个综合性技术体系。

生物技术可分为传统生物技术和现代生物技术两大类，传统生物技术是应用发酵、杂交育种等传统的方法来获得需要的产品，现代生物技术是以生物化学或分子生物学方法改变细胞或分子的性质而获得需要的产品。

这也是我们一般所认为的生物技术。

随着显微镜的发明和微生物的发现，二战期间抗生素的特殊需求，DNA双螺旋结构的发现，现代生物技术的雏形逐步形成，20世纪70年代DNA体外重组的成功，标志着现代生物技术的正式诞生。

根据操作的对象和技术，现代生物工程一般包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程和蛋白质工程，其中，基因工程技术是现代生物技术的核心技术。

题目5完成满分7.00题干简述现代化学发展的特点。

现代化学发展的特点是精、深、细、多学科，综合化。

研究对象由静态向动态发展。

研究层面由宏观向微观发展。

研究结果又描述性到推理性，研究方法由定性到定量。

经过约200多年的努力，化学进入现代时期。

总结起来说现代化学有五大特点：（1）化学家对物质的认识和研究，从宏观向微观深入。

20世纪以来，化学家已用实验打开原子大门，深入地了解原子内部的情况，并且用量子理论探讨原子内的电子排布、能量变化等。

就是对复杂的化学反应来说，也可以测量反应机理，了解反应过渡态的情况以及分子、原子间能量的交换。

（2）从定性和半定量化向高度定量化深入。

虽然近代化学也曾广泛地使用各种定量化工具，但是还只能说停留在定性和半定量化水平。

本世纪60年代后，电子计算机大规模地引进化学领域，用它来计算分子结构已取得巨大的成功。

如今任何化学论文如无详尽的定量数据就难以发表，发表了也难取得公认。

而且如今化学实验的精密度愈来愈高，几乎所有仪器都是定量化的，有的还用电子计算机来控制。

（3）对物质的研究从静态向动态伸展。

近代化学对物质的研究基本上停留在静态的水平或从静态出发，推出一些动态情况。

例如，从热力学定律出发，通过状态函数的变化，从始态及终态情况推断反应变化中一些可能情况。

现代化学已摆脱这种间接研究推理，而采用直接的方法去了解或描述动态情况，特别是激光技术、同位素技术、微微秒技术、分子束技术在现代化学里的大规模应用。

化学家目前已能了解皮秒内微粒运动的情况，反应中化学键的断裂以及能量交换等情况。

特别值得一提的是有关动态薛定谔方程的研究，一旦成功它将会为动态研究开辟光辉前景。

（4）由描述向推理或设计深化。

近代化学几乎全凭经验，主要通过实验来了解和阐述物质。

虽然也有一些理论如溶液理论、结构理论等可以指示研究方向，但总体来说近代化学基本上是描述性的。

原来化学中四大学科（无机化学、有机化学、分析化学、物理化学）彼此存在很大独立性。

然而现代化学已打破传统的界限，化学不仅自身各学科相互渗透，而且跟物理、生物、数学、医学等学科相互交融和渗透。

特别是近年量子化学的发展，已渗透到各学科，使化学摆脱历史传统，可以预先预测和推理，然后用实验来验证或合成。

例如，当今许多高难度的合成工作都事先根据理论设计，然后决定合成路线。

著名的维生素B12的合成工作就是一个典范，它标志着化学已从描述向设计飞跃。

（5）向研究分子群深入。

近代化学对化学的研究通常只停留在一个或几个分子间的作用。

即所谓0级、1级、2级、3级反应，对多分子的反应是无能为力的。

但是近代化学远远不能满足实际需要了，特别是研究生物体内的化学反应，就要研究多个分子甚至一大群分子间的反应了。

例如，一个活细胞内往往需要几十种酶作催化剂，同时催化许多化学反应。

因此研究分子群关系，已成为现代化学的一个特点。

信息文本四、论述题（每题12分，共36分）题目6完成满分12.00题干为什么说核能是高效、清洁和安全的能源？(1)核能是高效的能源，一千克天然铀所能够发出的电量是同量木材，煤，石油等燃料所发电量的万倍以上，也是太阳能，水能等天然能源发电量的万倍以上。

所以可以看出核能比其它天然和石化能源高效。

(2)核能是清洁的能源，一座的核电站每年卸出的燃烧后的乏燃料所产生的污染要比一座同功率的燃煤电站所产生的污染要小得多。

当然，由于核电站的乏燃料都是放射性元素，处理时要解决特殊的科学技术问题。

但总量少、总容积小是其基本特点。

一座1000MW的核电站每年卸出的燃烧后的核燃料（称作乏燃料）30余吨，大部分经处理后可回收利用，仅余50kg的待处理“废物”。

放射性元素总量少、总容积小是基本特点。

与次相比，一座同功率的燃煤电站每年需耗煤200余万吨，向环境排放的废物有650万吨CO2，1.7万吨SO2，4000吨NOx及28吨烟灰。

在烟灰中约含400t有度的重金属，如砷、汞、铅、镉，还有0.68g 镭、4.3吨钍及2吨铀放射性物质随烟灰排放到大气中。

煤电站排出的气体中，二氧化硫及氮氧化物是造成酸雨的根源。

二氧化碳则是影响全球大气环境的温室气体，均属应限制及减少排放的对象。

二氧化硫对人体的健康是极为有害的。

上述排放量约为人群致死剂量的1/10。

(3)核能是安全的能源，核电站和原子弹所用的核燃料浓度不同，工作原理不同，不会发生类似原子弹的爆炸现象。

核电站的乏燃料中的放射性物质被层层包围在包壳，压力壳和安全壳三道屏障内，不会释放出来危害人类和生物。

人类的生活环境本来就存在天然放射性，来自于土壤、居室、空气及宇宙线，这些放射性称为“天然本底”。

由于核电站对核燃料在反应堆内、外的整个循环过程中，都采取了严密的与环境隔离的措施，周围居民受放射性污染只比“天然本底”增加百分之一，而煤电站对煤的吞吐量大，没有隔离防护措施，随烟灰排放的放射性对周围居民的影响比“天然本底”高一倍，其放射性也比核电站大得多。

另外，核电站动力堆的核燃料中，铀-235的浓度一般只占3%~4%，不具备原子弹那样的爆炸条件。

而且反应堆外还有三道屏障，不会让放射性物质排放出去。

历史上的美国三里岛事故和前苏联（乌克兰境内）切尔诺贝利事故，是由于人为的操作不当造成的，总结这些经验教训，核电站的安全乃是有充分保证的。

题目7完成满分12.00题干当代新材料发展方向是什么？随着社会的进步，人类总是不断地对材料提出新的要求。

当今新材料的发展有以下几点：（1）结构与功能相结合。

即新材料应是结构和功能上较为完美的结合。

（2）智能型材料的开发。

所谓智能型是要求材料本身具有一定的模仿生命体系的作用，既具有敏感又有驱动的双重的功能。

（3）少污染或不污染环境。

新材料在开发和使用过程，甚至废弃后，应尽可能少地对环境产生污染。

（4）能再生。

为了保护和充分利用地球上的自然资源，开发可再生材料是首选。

（5）节约能源。

对制作过程能耗较少的，或者新材料本身能帮助节能的，或者有利于能源的开发和利用的新材料优先开发。

（6）长寿命。

新材料应有较长的寿命，在使用的过程中少维修或尽可能不维修。

材料是人们用来制造有用物品的各种物质。

是人类生产和生活的物质基础，也是社会生产力的重要因素。

而新材料是指新近发展的或正在研发的、性能超群的一些材料。

新材料是能源工业、信息技术发展的物质基础和前提。

也是其它新技术的直接载体和根本动力。

新材料的发展将促进包括新材料产业在内的高新技术产业的形成与发展，同时还将带动传统产业和支柱产业的改造和产品的升级换代, 新材料成为其他高新技术发展的支撑和先导，其研究水平和产业化规模已成为衡量一个国家和地区经济发展、科技进步和国防实力的重要标志。