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本试卷满分150分,考试时间150分钟。请在答题卡上作答。
一、现代文阅读(35分)
(一)现代文阅读Ⅰ(本题共5小题,19分)
阅读下面的文字,完成1~5题。
材料一:
如何把时间的流逝反映出来呢?对此,古人一开始是用日晷来完成计时任务的。早期的日晷计时,只是选择在平地上竖一根竿子,在竿子周围画一些用来表示时间的线条,根据竿影在线条之间的位置,来读取时间。这种形式的日晷,叫做地平式日晷。日晷计时简便易行,但容易受到气候条件的影响,而且晚间无法使用,不能连续计时。所以,必须有其他计时仪器的补充。在中国古代,使用最广泛、地位最重要的计时仪器,并非日晷,而是漏刻。
早期漏刻的形式比较简单,大概就是一只简单的壶,壶中盛水,在底部开一小孔向外泄水。水中放一浮子,浮子上安插一画有时刻标记的木箭,通过观察木箭在壶中的降落情况来判断时间。随着水的流失,箭逐渐沉入壶中,故这种漏刻称为沉箭漏。但沉箭漏在使用过程中,只有一个供水壶不太方便观察,因而设计了另一种漏壶——浮箭漏,通过增加一个受水壶来观察浮箭。
不管是浮箭漏,还是沉箭漏,都属于单级漏壶。显然,单级漏壶的计时精度不会高。因为漏刻是通过水位变化来显示时间的,水位高时流速大,水位低时流速小,这就使得木箭显示的时间也不均匀,导致了比较高的计时误差的出现。因此,东汉时期,人们在漏刻的供水壶上方又加了一个供水壶,这就使得漏刻的发展由单级漏进入到了多级漏,一开始是二级漏,到了晋朝,就出现了有三个供水壶连用的三级漏。而到了唐代,吕才甚至创制了四级漏,使漏壶的级数达到了登峰造极的地步。
实际上,漏壶的级数没必要一加再加。对于多级漏壶,关键在于调理,要合理确定各级漏壶的初始水位和加水时间间隔。这个技术非常复杂,以至于当漏壶级数达到三级以后,再增加其级数所导致的技术上的麻烦程度的增加,超越了其有可能带来的正面效益。由此,当漏壶级数达到四级以后,古人没有沿着继续增加其级数以提高计时精度的思路走下去,而是另辟蹊径,找到了一种更为简捷的保持直接供水壶水位稳定的方法,其具体成果就是北宋燕肃的莲花漏。
莲花漏是二级漏壶,最上一级叫上柜,它通过渴乌也就是虹吸管向下柜供水,下柜再通过一个虹吸管向箭壶注水。燕肃发明的莲花漏直观、简便、有效,因而在后世的漏刻技术上得到了广泛的应用,成为漏刻发展史上的标志性技术。
在中国漏刻发展史上,除了上面提到的一些漏刻之外,还有一些漏刻也十分有名,例如五世纪北魏道士李兰发明了秤漏,把对漏刻流水重量的称量转化为对时间的显示。十一世纪北宋科学家沈括创制了熙宁晷漏,设计较之燕肃的莲花漏更为完善精致,计时精度也更高。漏刻计时是古代计时的主体。中国古代计时精度也在很长一段历史时期内,一直走在世界前列。直到十八世纪,西方学者根据伽利略发现的摆的等时性原理,把直进式擒纵机构应用到机械摆钟上,使机械钟的计时精度大为提高,达到了日误差几秒的量级,这才赶上和超越了中国传统的漏刻。但中国的计时技术早已影响世界,并共同推进着人类的科学进步,这是不争的事实。
(摘编自江晓原《科学史十五讲》)
材料二:
在自然科学领域,时间是衡量事件发生瞬间及其持续过程的基本物理量,同时也是我们在日常生活中频繁使用的概念。在现代社会中,“秒”是目前人类测量精度最高的物理量。在古代,人们主要通过日晷、漏刻来计时;到了近代,人类相继发明出摆钟、机械表、石英表以及电子表等精密计时仪器,这些仪器的测量精度显著提升,稳定性亦得到大幅增强。
可是随着芯片等量子物理的出现,电脑、手机顺势而生,它们改变了我们的生活。.人类只有控制在微秒甚至更高量级的时间,才能去更细致地研究原子、电子等微观粒子的特性。正如利用尺子测量,若其精确度未达到毫米级别,则无法对?小尺度的物体长度进行精确测量,进而无法深入研究其内部更细微的物理属性。因此,只有将时间的精确度提升至一定水平,我们才能探究原子、分子等微观粒子的性质及其寿命。正是基于这样的科技发展需求,原子钟才应运而生。
原子钟的运作机制相对简洁,其核心在于利用原子作为基准,构建一个类似电子振荡器的装置,该装置能够产生特定频段的微波频率以激发原子。当振荡器产生的电磁波频率与原子固有的振动频率相匹配时,原子将经历“能级跃迁”。这一现象表明,振荡器发射的频率与原子的共振频率相一致,我们便可以将这一频率作为原子的共振频率来使用,这构成了原子钟运作的基本原理。
评估原子钟性能的两个核心指标是频率稳定性和频率准确性。稳定性指原子钟输出信号频率波动的程
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