科学与技术形考任务二

一、填空题（每小题1分，共10分）（假如以附件形式提交，请在输入框中

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题目1

完成

满分10.00

题干

1.原子欧I范围是_______mo

2.原子核的范围是______nio

3.夸克的向范围_______mo

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日勺核能，驱动汽轮发电机组进行发电的J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.蛋白质日勺基本结构单位是o

10.核酸的I基本单位是o

1、1010

2、10M-1015

3、1O-20

4、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H勺分子模型确实立

9、氨基酸

10、核昔酸

二、名词解释（每小题3分，共18分）（假如以附件形式提交，请在输入框中

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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

6、基因工程：在基因水平上，采取与工程设计类似日勺方法，按人的需要进行设计,

然后按设计方案创建出具备某种新的性状的生物新品系，并使之能稳定地遗芍给

后代.。

三、简答题(每小题7分，共21分)(假如以附件形式提交，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日勺第二篇短文中阐述了质量与能量的关系。

△E=(Am)c2公式中E为能量为质量,c为光速。光的速度为c=3X105km/s,

是一切物质运动速度的最大极限。从公式中能够看出，物体日勺能量每增加AE,

对应的I惯性质量也必定增加△【】】=△£/(?；反之，每降低△»】的质量，就意味着

释放出Z\E=(Am)c2向巨大能量。也就是说：质量与能量是等价的，是能够

相互转化的，少许日勺质量能够转换为十分巨大的I能量。这是一个惊天动地欧I理论,

它揭开了宇宙的一个巨大奥妙，为核能日勺利用奠定了理论基础。所以，这一质能

关系公式被后人称为“改变世界口勺方程”。

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I一个综合性技术体系。生物技术可分为传统生物技术

和当代生物技术两大类，传统生物技术是应用发酵、杂交育种等传统的方法来取

得需要口勺产品，当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I

性质而取得需要H勺产品。这也是我们通常所认为的生物技术。伴随显微镜的I创造

和微生物的发觉，二战期间抗生素的特殊需求，DNA双螺旋结构的发觉，当代生

物技术口勺雏形逐步形成，20世纪70年代DNA体外重组的成功，标志着当代生物

技术的正式诞生。

依照操作的对象和技术，当代生物工程通常包含基因工程、细胞工程、酶工程、

发酵工程和蛋白质工程，其中，基因工程技术是当代生物技术的关键技术。

题目5

完成

满分7.00

题干

简述当代化学发展的特点。

当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多年日勺努力，化学进入当代时期。总结起来说当代化学有五大特点:

（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

用试验打开原子大门，深入地了解原子内部日勺情况，而且用量子理论探讨原子内

的电子排布、能量改变等。就是对复杂口勺化学反应来说，也能够测量反应机理,

了解反应过渡态日勺情况以及分子、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。即使近代化学也曾广泛地使用

各种定量化工具，不过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

今化学试验日勺精密度愈来愈高，几乎全部仪器都是定量化的，有的还用电子计算

机来控制。

（3）对物质口勺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

在静态日勺水平或从静态出发，推出一些动态情况°比如，从热力学定律出发，经

过状态函数日勺改变，从始态及终态情况推断反应改变中一些可能情况。当代化学

已摆脱这种间接研究推理，而采取直接的方法去了解或描述动态情况，尤其是激

光技术、同位素技术、微微秒技术、分子束技术在当代化学里的大规模应用。化

学家现在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。尤其值得一提的是关于动态薛定谤方程的研究，一旦成功它将会为动态研

究开辟光芒前景。

（4）由描述向推理或设计深化。近代化学几乎全凭经验，主要经过试验来

了解和阐述物质。即使也有一些理论如溶液理论、结构理论等能够指示研究方向，

但总体来说近代化学基本上是描述性日勺。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。然而当代化学已打破传统的

界限，化学不但本身各学科相互渗透，而且跟物理、生物、数学、医学等学科相

互交融和渗透。尤其是近年量子化学的发展，己渗透到各学科，使化学摆脱历史

传统，能够预先预测和推理，然后用试验来验证或合成。比如，当今许多高难度

的合成工作都事先依照理论设计，然后决定合成路线。著名的维生素B12的J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。近代化学对化学日勺研究通常只停留在一个或几个

分子间口勺作用。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。不过近代化学远远不能满足实际需要了，尤其是硕士物体内的化学反应,

就要研究多个分子甚至一大群分子间日勺反应了。比如，一个活细胞内往往需要儿

十种酶作催化剂，同时催化许多化学反应。所以研究分子群关系，己成为当代化

学的一个特点。

信息文本

四、阐述题（每小题12分，共36分）

题目6

完成

满分12.00

题干

为何说核能是高效、清洁和安全日勺能源？

（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。

所以能够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，一座日勺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，因为核电站口勺乏

燃料都是放射性元素，处理时要处理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日勺核电站每年卸出的燃烧后的J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口勺待处理“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，如碑、汞、铅、镉，还有0.68g

镭、4.3吨针及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H勺根源。二氧化碳则是影响全球大气环境的温室

气体，均属应限制及降低排放的对象。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日勺1/10。

(3)核能是安全的能源，核电站和原子弹所用的I核燃料浓度不一样，工作原

理不一样，不会发生类似原子弹H勺爆炸现象。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。

人类的生活环境原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”。因为核电站对核燃料在反应堆内、外H勺整个循环过

程中，都采取了严密的与环境隔离的方法，周围居民受放射性污染只比“天然本

底”增加百分之而煤电站对煤口勺吞吐量大，没有隔离防护方法，随烟灰排放

日勺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的浓度通常只占不具备原子弹

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，是因为人为的

操作不妥造成的，总结这些经验教训，核电站的安全乃是有充分确保口勺。

题目7

完成

满分12.00

题干

当代新材料发展方向是什么？

伴随社会的进步，人类总是不停地对材料提出新的要求。当今新材料的发展有以

下几点：

（1）结构与功效相结合。即新材料应是结构和功效上较为完美的结合。

（2）智能型材料口勺开发。所谓智能型是要求材料本身具备一定的模仿生命

体系的作用，既具备敏感又有驱动的）双重的功效。

（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日勺自然资源，开发可再生材料是

首选。

（5）节约能源。对制作过程能耗较少日勺，或者新材料本身能帮助节能日勺，

或者有利于能源日勺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【向过程中少维修

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H勺主要原因。而新材料是指新近发展的或正在研发的、性能超群日勺一

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

日勺直接载体和根本动力。新材料的发展将促进包含新材料产业在内日勺高新技术产

业的形成与发展，同时还将带动传统产业和支柱产业H勺改造和产品的升级换代，

新材料成为其余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

量一个国家和地域经济发展、科技进步和国防实力的主要标志。在当代社会日勺经

济生活中，很多高新技术产品都是与新材料、新能源技术的发展亲密相关。

比如，在新材料技术领域，高温结构材料、多功效材料、超导材料、激光材料、

生物材料等高性能材料日勺开发与利用已经取得突飞猛进的发展。材料技术为航空、

航天工业提供了强度更高、刚性愈加好、质量更轻的新型材料•；先进陶瓷材料极

大地扩展了它的应用范围和领域，从而使它成为末来工业主要的原材料。据教授

估量，用陶瓷材料代替金属材料制作发动机部件，将使发动机耗油量降低30%

以上；电子信息材料的发展促进了信息产业日勺发展，使信息产业成为许多国家的

支住性产业；超导材料实现了陶瓷无机材料口勺无电阻状态，而超导技术口勺广泛应

用使许多方面发生着飞跃式的发展；激光和光导纤维材料技术的发展，正在把人

类带人光通信的时代；生物材料为人类提供了新的医疗伎俩，而且创造着人类健

康新概念；而纳米技术则经过对原有各类材料进行纳米级结构单元的重组，极大

地改进了原有材料的性能与功效。

由此可见，新材料技术己经成为推进一个国家产业升级，影响产业结构

改变的主要原因，新材料的开发与利用也正在成为一个国家主要H勺支柱性产业。

题目8

完成

满分12.00

题干

现在生物技术的应用主要在哪几个方面？试举例三个方面。

伴伴随生命科学的新突破，当代生物技术已经广泛地应用于工业、

农牧业、医药、环境保护等众多领域，产生了巨大日勺经济和社会效益。比如，在

食品方面。食品生产是世界上最大的工业之一，食品生物技术包含的内容很广,

如提升食品产量和质量、开拓食品种类等。

首先，生物技术被用来提升生产效率，从而提升食品产量。比如，

当代发酵工程能够认为是从传统口勺酿造业脱胎而来，然而，当代发酵工程与传统

的酿造业已经是不可同日而语的两回事了。作为人们的主要调味品之一H勺酱油，

世界上不少地方至今仍用传统的酿造工艺进行生产，但那可是一个很繁琐、很费

时欧I过程，从发酵、晒酱、泡酱，直到取得成品褥油，需要六个月到一年口勺时间。

在20世纪80年代，日本的一家企业用当代日勺发醉工程取而代之。他们日勺做法是

将一个耐乳酸细菌和一个酵母菌一起固定在海藻酸钙凝胶上，再装入制造酱油的

发醉罐。从原料到成品FJ周期还不满3天！

其次，生物技术能够提升食品质量。比如，因为人体吸收过量的

砂糖会增加脂肪日勺积累，引发肥胖、高血压、糖尿病、心血管等疾病，所以许多

甜味食品中使用高果糖浆来代替蔗糖。高果糖浆以淀粉为原料，生产过程中先后

使用了a—淀粉酶、糖化酶和异构化酶，伴随固定化酶向研究和应用的发展，

从1973年起，便开始采取固定化酶（或含酶菌体）生产高果糖浆。现在世界上每

年淀粉糖的用量与日俱增，其中70%是高果糖浆，而砂糖用量逐年下降。能够

说高果糖浆的生产是食糖工业的一场革命，又是酶工程在工业生产中最成功、规

模最大日勺应用。

第三，生物技术还用于开拓食品种类。比如，蛋白质是组成人

体组织日勺主要材料，每个人在一生中要吃下约1.6吨蛋白质。然而，蛋白质是地

球上最为缺乏的食品，按全世界人口的实际需要计算，每年缺乏蛋白质日勺数量达

3000-4000万吨。利月生物技术生产单细胞蛋白为处理这一问题提供了一条可

行之路。所谓单细胞蛋白，是指由单细胞【付微生物生产出来的I蛋白质。微生物体

内含有丰富FJ蛋白质，按干重计算，酵母菌H勺蛋白质含量为45%~55队细菌的蛋

白质含量更是高达609r80%,而农作物中含蛋白质量最高日勺是大豆，它日勺蛋白质

含量也不过是40%左右，另外，微生物的繁殖速度很快，所以，经过微生物获取

蛋白质比种植业和养殖业快得多。以发酵工程来生产单细胞蛋白是不太复杂H勺事,

关键是选育出性能优良日勺酵母菌或细菌。这些微生物快速繁殖，一天里要繁殖十

几代甚至几十代。每一代新生的微生物又会拼命吞噬“食物”，合成蛋白质，并

繁殖下一代……当然，这些过程都是在发酵罐里完成的。人们经过电脑严密地控

制着发酵罐内的发酵过程，不停加入水和营养物（甲醇、甲烷、纤维素……），

不时取出高浓度H勺发醉液，用快速干燥法制取成品一一单细胞蛋白。20世纪60

年代，英国率先实现了单细胞蛋白的工业化生产c今后，日本、美国、法国、前

苏联、德国相继建立了生产单细胞蛋白日勺工厂。现在，全世界单细胞蛋白的产量

已经超出3000万吨，质量也有了重大突破，从主要用作饲料发展到走上人们的

餐桌。

信息文本

五、小论文（二选一，15分）（假如以附件形式提交，请在输入框中输入“见

附件”）

题目9

完成

满分15.00

1.在“朋友圈”做一调查，说明生物技术在生活中的应用。(最少3例，800

字以上)

2.用关键词“高科技、新材料、新生活”写一篇心得文章。(800字以上)

1答：

经过“朋友圈”H勺调查，得出生物技术在生活中有广泛的应用：

生物技术在医药卫生领域时应用主要有以下三个方面：

1、生物技术处理了过去用常规方法不能生产或者生产成本尤其昂贵的药品日勺生

产技术问题，开发出了一大批新的特效药品，如胰岛素、干扰素(IFN)、白细胞

介素-2QL-2)、组织血纤维蛋白溶酶原激活因子(TPA)、肿瘤坏死因子(TNF)、集

落刺激因子(CSF)、人生长激素(HGH)、表皮生长因子(EGF)等等，这些药品能够

分别用以防治诸如肿瘤、心脑肺血管、遗传性、免疫性、内分泌等严重威胁人类

健康的疑难病症，而且在防止毒副作用方面显著优于传统药品。

2、生物技术是研制出了一些灵敏度高、性能专一、实用性强日勺临床诊疗新设备,

如体外诊疗试剂、免疫诊疗试剂盒等，并找到了一些疑难病症的发病原理和差治

的崭新方法。我国的单克隆抗体诊疗试剂市场前景良好。

3、生物技术是基因工程疫苗、菌苗的研制成功直至大规模生产为人类抵制传染

病的侵袭，确保整个群体的优生优育展示了美好的前景。我国开发重点是乙肝基

因疫苗。当代生物技术以再生的生物资源为原料牛.产生.物药品，从而可取得过

去难以得到的足够数量用于临床的研究与治疗。如1克胰岛素(hTnsulin)要从

7.5千克新鲜猪或牛胰脏组织中提取得到，而现在世界上糖尿病患者有6000万

人，每人每年约需1克胰岛素，这么总计需从45亿千克新鲜胰脏中提取，这实

际上办不到日勺，而生物技术则很轻易处理这一难题，利用基因工程的〃工程菌〃

生产1克胰岛素，只需20升发酵液，它的价值是不能用金钱来计算的。20世

纪70年代以来，生物科学的新进展，新成就层出不穷。

从总体上看，当代生物科学主要朝着微观和宏观两个方面发展：

在微观方面，生物学已经从细胞水平进入到分子水平去探索生命日勺本质；

在宏观方面，生态学的发展正在为处理全球性的资源和环境等问题发挥着主要作

用。

我们知道，人类的许多疾病都与基因关于。在基因水平上对人类的疾病进行诊疗

和治疗，是科学家们正在探求的另一个重大课题。为了搞清人类约10万个基因

的结构和功效，美国从1988年开始实施“人类基因组计划”，现在这项研究已

经成为国际间合作的一项重大科研课题。生物工程在农业生产上日勺应用前景更

为诱人，1988年，中国科学家人工合成了抗黄瓜花叶病毒H勺基因，而且将这种

基因导人烟草等作物的细胞中，得到了抵抗病毒能力很强的作物新系，1989年，

中国科学家成功地将人日勺生长激素基因导人鲤鱼日勺受精卵中，培育成转基因鲤鱼。

与非转基因鲤鱼相比，转基因鲤鱼的生长速度显著加紧，1993年，中国研制的

两系法杂交水稻开始大面积试种，与原来普遍种植的三系法杂交水稻相比，平均

每公顷增产15%,1995年，中国科学家将某种细菌的抗虫基因导入棉花，培育出

了抗棉铃虫效果显著的棉花新品种。

生物工程在开发能源和环境保护等方面一样有着广泛的应用。知