生物在航天科學中的應用

2024-09-19 17:40:05網絡整理

　　1 有關航天的理科綜合

　　“和平號”空間站是由一個核心艙和五個功能各異的科學實驗艙組成，總重量137噸，總容量470立方米，被譽為雄偉壯觀的“航天母艦”，它飛行在350～400千米的太空軌道上，約90分鐘繞地球一周，15年中共計飛行8萬圈，成為20世紀飛行時間最長的載人航天器。

　　在太空中，重力完全提供了向心力，物體處于失重狀態。有關的航天知識能把理化生知識有機結合起來，如：

　　①宇航員在環繞地球做勻速圓周運動時會處于完全失重狀態，下列說法正確的是：

　　A.宇航員仍受重力的作用

　　B.宇航員受力平衡

　　C.宇航員不受任何力的作用

　　D.重力提供了向心力

　　②“和平號”在離地高度為 h＝ 400 Km的軌道繞地球做勻速圓周運動時，它的環繞速度為：

　　A.7.82千米/秒 B.3.65千米/秒

　　C.9.88千米/秒 D.5.36千米/秒

　　③在環繞地球做勻速圓周運動的實驗艙中做實驗，試回答下列儀器哪些不能使用：

　　A.測力計 B.水銀氣壓計

　　C.天平 D.水銀溫度計

　　④在艙內，水平放置一棵幼苗，在單側光的照射下，培養若干天后，根和莖的生長方向是：

　　A.根水平方向生長；莖向光生長

　　B.根雜亂生長；莖向上生長

　　C.根水平方向生長；莖向上生長

　　D.根和莖都向水平方向生長

　　⑤宇航員在艙內，消耗了18 mol的O2，在理論上約有 Kj的能量轉移到ATP中。

　　⑥在太空中紫外線很強，水易被分解為和，用化學中的方法也易得到氧。

　　解析：本題集物理、化學、生物知識與一體，綜合運用了物理中的失重、勻速圓周運動、平拋運動，化學中的電解水，生物中的遺傳變異、生命活動的調節、新陳代謝等知識，考查學生的綜合應用知識的能力。

　　2 有關航天育種的

　　航天育種就是農業和航天業在科技上結合的產物。它的育種原理是充分利用了空間環境具有的強宇宙射線輻射，高真空，失重等綜合因素的有利條件。當這些因素共同作用于DNA分子時，可使DNA分子外圍的電子激活，結果造成DNA分子堿基的突變，或者引起染色體的缺失、倒位、易位、重復等畸變，從而對植物種子產生誘變作用，獲得優良品種。①紫外線對DNA的損傷，主要是：

　　A.使堿基脫氨基 B.使嘌呤烷化

　　C.脫嘌呤作用 D.形成嘧啶二聚體

　　②下列哪種波長最能有效地誘發基因突變：

　　A.2600um B.260nm

　　C.280um D.280A

　　③把“和平號”實驗室內的植物種子，帶回地球種植，產量和營養成分都有明顯的優勢：植物的這種變異來源于：原因是 .

　　解析：①D②B③基因突變，主要是由于輻射及失重，使基因內的堿基排列順序改變。

　　3 有關航天的材料分析

　　美國的“生物圈2號”實驗

　　為了試驗人類離開地球能否生存，美國建造了完全封閉的“生物圈2號”實驗基地，這是一個占地1.3萬平方米的鋼架結構的玻璃建筑。遠遠望去仿佛是一個巨大的溫室。溫室里有麥田、草地、魚塘和微型“海洋”等；室內還放養著豬、牛、羊和其他家禽。

　　從1993年1月，8名科學家入住以后，科學家們一邊從事科學研究，一邊養雞養鴨，耕種收獲，過著完全自給自足的生活。兩年中只給他們提供包括種子在內的物品，其余的一切都需要自己解決。能源取自太陽能；氧氣，由自己種植的植物制造；糧食，全靠自己在里面種植收獲；肉類和蛋白質，取自自己養的雞、鴨、豬；甚至包括里面的氣溫和氣候，也由自己控制，并盡可能地模擬地球氣候。

　　一年以后，科學家們只能靠吃種子勉強度日。最后，不得不提前撤出實驗室。更令人意外的是，“生物圈2號”運行3年后，其中的一氧化氮量大幅度增加、足以使人體合成維生素的能力減弱，從而危害人體的健康。

　　請根據材料分析如下問題：

　　①“生物圈2號”模擬的是什么？“生物圈1號”是什么？

　　②請討論它與地球上的自然生態系統有什么不同？

　　③設想科學家們是怎樣維持“生物圈2號”的生態平衡？

　　④分析可能導致實驗失敗的原因有哪些？

　　解析：①地球上的生態系統，地球②生態系統的各個成分相對簡單，生物種類少，穩定性差。③綠色植物不能過多，否則二氧化碳和肥料不足；動物飼養要適量，否則氧氣消耗會增加，科學家要維持氣候、大氣成分、生物種類、數量平衡，創造適合生命生存的環境 ④如鋼架結構的玻璃透光性不好；太陽光提供的能量不足；食物網的結構比較單一，容易被破壞；系統的各種成分的比例搭配可能不合理；有人為破壞生態平衡的可能；內部氣候的調節不好，糧食欠收，飼養動物死亡，無其他的食物來源；氧氣與其他化學成分發生了反應（如Ca、Fe）等等。