3.阅读《水上飞机》，回答下列问题。 水上飞机
图专3-5
图专3-5是中国自行研制的水上飞机，主要用于近海域的侦察、巡逻、反潜，也可用于对水面舰艇监视和攻击。经过改装还可用于运输和灭火。该机研制工作是1968年开始的，第1架于1976年4月首飞，1986年交付使用。水上飞机机翼上装4台WJ5甲涡桨发动机，最大起飞质量45 t，外翼下有支撑浮筒，双立尾置于水平尾翼两端，船形机身前部有抑波槽，两侧有挡水板。机上装有搜潜反潜设备，机身后段背部有炮塔，可携带鱼雷、炸弹、空对舰导弹等武器。
水上飞机在水面停泊、拖曳、漂浮和航行等静止和低速运动状态时的特性，主要包括浮性、静稳定性、抗沉性和回转性。
浮性，在水面上维持浮态的能力。水上飞机在水面停泊和航行时，表面所承受的水静压力的合力(竖直向上)又称浮力。按照阿基米得原理，浮力大小等于水上飞机船身(浮筒)所排开的水的重量，浮力的作用点(浮心)为排开水的体积重心。
静稳定性，水上飞机因受外力作用而失去平衡产生倾斜，外力消除后水上飞机恢复初始状态的能力。静稳定性包括纵向和横向两种。船身式水上飞机翼下的支撑浮筒就是为了增加横向稳定性而设置的。
抗沉性，水上飞机的船身(浮筒)内有若干个水密隔舱，其数量多少和空间大小依使用要求而定，水上飞机在几个水密舱破损之后仍具有足够的浮力而不沉没，这种防沉的能力称为抗沉性。
回转性，水上飞机在水面作回转运动的能力。水上飞机一般靠水舵在水面上回转，但多发动机的水上飞机也可以利用两侧发动机的拉力差来实现水上回转。 (1)水上飞机的横向静稳定性是由________实现的。
(2)估算该水上飞机停在水面时排开水的体积约为________m3。
(3)水上飞机在水面航行过程中，是靠________实现水上航行方向改变的。 答案：(1)船身式水上飞机翼下的支撑浮筒
(2)45 (3)水舵和两侧发动机的拉力差
4.阅读《电动汽车》，回答下列问题。 电动汽车
为了减少大气污染，国家力推发展电动汽车。电动汽车是指以车载电源为动力，用电动机驱动车轮行驶，符合道路交通安全法规各项要求的车辆。由于对环境影响相对传统汽车较小，其前景被广泛看好，但当前技术尚不成熟。其工作原理:蓄电池-电流-电力调节器-电动机-动力传动系统-驱动汽车行驶。
图专3-6
电动汽车无内燃机汽车工作时产生的废气，不产生排气污染，对环境保护和空气的洁净是十分有益的，几乎是“零污染”。众所周知，内燃机汽车废气中的CO、SO2及NOx、微粒、臭气等污染物形成酸雨酸雾及光化学烟雾。电动汽车无内燃机产生的噪声，电动机的噪声也较内燃机小。
发展电动汽车的关键在于我国企业能否掌握核心技术。电动汽车的关键核心技术有三个：一是动力电池，二是电动机，三是控制系统。其中，动力电池最为关键，其性能指标和经济成本决定了电动汽车的商业化进程。我国动力电池研发产品的主要性能居国际先进水平，电池产业基础雄厚，但需要解决一些薄弱环节。我国动力电池关键技术、关键材料和产品研发取得重大进展，与日本、美国、德国等国际先进水平比较，总体水平相当，一些企业开发出的镍氢和锂离子两种类型、多个系列的车用动力电池，能量密度、功率密度( 能量密度、功率密度是指单位重量的能量和功率，前者决定了电动汽车的续航里程和重量，后者决定了汽车的动力性)等主要性能指标居国际先进水平。
下表是某品牌电动汽车的一些基本参数信息
品牌 生产厂商 车型尺寸 电耗 引擎类型 最高时速 加速时间 驱动方式 XXX XXX 4 045 mm×1 737 mm ×1 643 mm 9千瓦时/百公里 电动机 70 km/h 15秒0到50 km/h 后轮驱动 制动方式 车身质量 轴距 行李舱容积 标准座位数 座位材质 能耗 转向系 X型、液压双回路 1 380 kg 2 500毫米 380 L 四座 真皮 电能 EPS 电动汽车充电桩，其功能类似于加油站里面的加油机，可以固定在地面或墙壁，安装于公共建筑(公共楼宇、商场、公共停车场等)和居民小区停车场或充电站内，可以根据不同的电压等级为各种型号的电动汽车充电。充电桩的输入端与交流电网直接连接，输出端都装有充电插头用于为电动汽车充电。充电桩一般提供常规充电和快速充电两种充电方式，人们可以使用特定的充电卡在充电桩提供的人机交互操作界面上刷卡使用，进行相应的充电方式、充电时间、费用数据打印等操作，充电桩显示屏能显示充电量、费用、充电时间等数据。
交流充电桩技术要求，工作环境温度为-20 ℃～50 ℃；相对湿度为5%～95%；海拔为≤1 000 m。电源要求，允许电压波动范围为220 V±15%，输出功率为5 kW。 (1)电动汽车的工作原理是________。 (2)电动汽车的关键核心技术有________。
(3)若燃油汽车每百公里耗油约为10 L，每升燃油按6.5元计算，每度电按0.5元计算，比较电动汽车与燃油汽车的百公里运行成本哪个高？________。 (4)该电动汽车的加速能力是每秒速度约增加________m/s。
答案：(1)蓄电池通过电力调节器给电动机供电，电动机通过动力传动系统驱动汽车行驶
(2)动力电池、电动机和控制系统。
(3)燃油汽车百公里燃油费65元，电动汽车百公里电费4.5元。燃油汽车百公里运行成本高。 (4)0.93
5.阅读《光导纤维》，回答下列问题。 光导纤维
光纤是光导纤维的简写，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而制成的光传导工具。前香港中文大学校长高锟和George A.Hockham首先提出光纤可以用于通信传输的设想，高锟因此获得了2009年诺贝尔物理学奖。
光导纤维是由纯度极高的石英玻璃(主要成分是二氧化硅)拉制而成的(如图专3-7甲所示)，粗细大致与人的头发相当，有的直径只有几微米。光纤通信的原理是利用光的全反射现象。当光从玻璃中射向空气时，折射角会大于入射角，并且随着入射角的增大，折射光线越来越暗，反射光线能量越来越强，当入射角大于某一角度时，折射光线消
失，全部光线都反射回玻璃中，这就是光的全反射现象。表面上看，光好像在玻璃中弯曲前进(如图乙)。
甲
图专3-7
乙
一根光纤的潜在带宽可达20 THz。采用这样的带宽，只需一秒钟左右，即可将人类古今中外全部文字资料传送完毕。诺贝尔奖评委会这样描述：“光流动在细小如线的玻璃丝中，它携带着各种信息数据向每一个方向传递，文本、音乐、图片和视频因此能在瞬间传遍全球。”
(1)计算机通过光纤接入互联网，光纤的作用是________。 A.输电 B.通信 C.导热 D.照明
(2)光纤是利用光波在光导纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。光波________(选填“属于”或“不属于”)电磁波，光在真空中的传播速度为________m/s。
(3)根据文中全反射的定义，请你判断：当光从空气射入水中，逐渐增大入射角时，________(选填“会”或“不会”)发生全反射。 答案：(1)B
(2)属于
3×108
(3)不会
6.阅读《气凝胶》，回答下列问题。 气凝胶
气凝胶是入选吉尼斯世界纪录的最轻的一类物质，因其内部有很多孔隙，充斥着空气，故而得名。1931年，美国科学家用二氧化硅制得了最早的气凝胶，外号 “凝固的烟”。2011年，美国HRL实验室、加州大学欧文分校和加州理工学院合作制备了一种镍构成的气凝胶，密度为0.9毫克/立方厘米，创下了当时最轻材料的纪录。把这种材料放在蒲公英花朵上，柔软的绒毛几乎没有变形——这张照片入选了《自然》杂志年度十大图片，也给浙江大学高分子科学与工程学系高超教授留下了深刻印象：能不能制备出一种材料，挑战这个极限？
近日，浙江大学的科学家们研制出了一种超轻材料，这种被称为“全碳气凝胶”的固态材料密度仅每立方厘米0.16毫克，是迄今为止世界上最轻的材料。“气凝胶”是半
固体状态的凝胶经干燥、去除溶剂后的产物，外表呈固体状，内部含有众多孔隙，充斥着空气，因而密度极小。浙江大学高分子科学与工程学系高超教授的课题组将含有石墨烯和碳纳米管两种纳米材料的水溶液在低温环境下冻干，去除水分、保留骨架，成功刷新了“最轻材料”的纪录。此前的“世界纪录保持者”是由德国科学家在2012年底制造的一种名为“石墨气凝胶”的材料，密度为每立方厘米0.18毫克。据介绍，“全碳气凝胶”还是吸油能力最强的材料之一。现有的吸油产品一般只能吸收自身质量10倍左右的有机溶剂，而“全碳气凝胶”的吸收量可高达自身质量的900倍。 全碳气凝胶将有望在海上漏油、净水甚至净化空气等环境污染治理上发挥重要作用。传统的气凝胶制作方式往往无法批量生产，但课题组新创的“低温冻干法”令气凝胶的生产过程更加便捷，也使这种超轻材料的大规模制造和应用成为可能。
(1)人们把气凝胶称作 “凝固的烟”，用确切的物理语言来说是指它的________(选填“质量”或“密度”)很小。文中提到“全碳气凝胶”的固态材料密度仅每立方厘米0.16毫克，也就是________g/cm3 。
(2)一块100 cm3的全碳气凝胶放在一朵花上，该气凝胶的质量为________g。 (3)研究表明，“全碳气凝胶”还是吸油能力最强的材料之一，它最多能吸收自身质量900倍的有机溶剂，则100 cm3 的“全碳气凝胶”最多能吸收的有机溶剂重力为________N。(g取10 N/kg)
答案：(1)密度 1.6×10?4 (2)0.016 (3)0.144 7.阅读《有趣的颜色屋》，回答下列问题。 有趣的颜色屋
中国科技馆里有一个很有趣的颜色屋(如图专3-8甲)，屋内摆放着各色物品：红色的沙发和果汁、绿色的茶几和灯罩，墙上分别是红、蓝、绿、白的“光影之绚”四个大字。房间内灯光的颜色会在白色、红色、蓝色、绿色之间变化，你会看到家具、地板和墙壁上的字在不同颜色的灯光照射下，呈现出不同的色彩。
牛顿发现，颜色不是物体固有的特性，而是光经过物体表面吸收和反射之后，我们看到的反射的光。比如，红色不是苹果本身带有的，而是苹果表面将其他颜色的光吸收掉，反射的光的颜色被我们的眼睛所接收，大脑识别是红色的，所以我们看到的苹果是红色的。光在传播过程中可能被反射，也可能被散射。红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光中红光波长最长，紫光波长最短。光在空气中传播时，会遇到大气分子、水蒸气微粒以及尘埃微粒等障碍物。当光照射到这些微小的障碍物上，障碍物会将光的一部分能量散射出去，而另一部分能量穿过障碍物继续向前传播。散射出去的能量占多大比例与光的波长有关，波长越短，被散射出去的能量越多，穿过的能量越少。