揭秘“时间魔盒”原子钟 …朱 玺
(2024·河北廊坊广阳区一模)
①时间是什么？或许有人会低头看看手表，说出当下的时刻。是的，时钟会告诉我们时间，它是我们生活中不可或缺的一部分。在确定时间起点之后，用世纪、年、月、日、时、分、秒来记录时刻值，时间就好像一把尺子。
②当人类意识到时间的流逝，便开始利用周期性现象对时间进行追踪。远古时期，人类通过草木枯荣判定季节，通过观察太阳、月亮在天空中的运动来判断时间，日出而作，日落而息。后来，人们探索出通过滴水来计时的水钟，流沙计时的沙漏等。二战后，美国国家物理实验室研制出了世界上第一台原子钟，虽然这个钟需要一个房间的设备，复杂度过高，实用性不强，但它代表了人类一个历史性的跨越。1967年，秒长的定义溯源到原子上。此后，各种原子钟相继问世，成了目前世界上最准确的计时工具，实用性也越来越强，能够满足多种场景的应用需求。
③原子钟其实离人们日常生活很近。例如，原子钟在卫星导航系统中发挥着心脏般的作用。卫星导航使人们的日常生活变得非常便捷，当我们拿出手机打开导航软件，便能够看到自己的地理位置，输入目的地，导航软件便能够规划路线，且实时告诉我们需要向左转还是向右转。这是如何做到的呢？
④我们先来看一下卫星导航与定位的原理。在三维空间中，建立坐标系，当已知3个点的坐标以及第4个未知点分别与已知点之间的距离，那么未知点的坐标就可以被确定。同理，当我们在地球上仰望天空，至少能够同时看到3颗卫星，卫星飞行在自己的轨道上，它的运行轨迹被编入星历，同时接收3颗卫星发来的星历，经过解算，便可以知道卫星的位置。此外，还需要知道我们与卫星之间的距离，物理学知识告诉我们，距离等于速度乘以时间，光传播速度约是每秒30万千米，所以只需要知道信号传播时间就可以了。此时，我们发现，导航定位的关键便是时间的测量。
⑤这就需要原子钟隆重登场了，每颗卫星及地面站里都配备了一组原子钟，时间信号随星历一同发送，在解算卫星位置的过程中，也能够同时得到时间信息以及距离。这样，我们的位置便可以被计算出来。
⑥日常生活中的手机等电子产品，通常内置了导航模块，能够实时接收卫星发射的信号并依据一定的算法进行解算。于是，便有了我们对自身位置的实时掌控。如果原子钟提供的时间误差在1微秒，那么定位误差将高达300米。如果要达到米级量的导航，在不考虑其他误差因素的情况下，原子钟提供的时间误差需保持在3纳秒及以内。也就是说，时间的精密测量决定了导航定位的精度，如果没有原子钟，就无法实现准确导航了。
⑦原子钟究竟有多准呢？让我们来跟常见的机械手表、石英钟对比一下。当我们戴着机械手表开着车，绕着北京四环跑1个小时，机械手表偏差约1秒。对于石英钟来说，偏差1秒差不多需要270年，也就是说，假如我们带着一块石英钟回到清朝，将它送给乾隆年间的一位百姓，那么到2022年，这块表只偏差约1秒。原子钟偏差1秒需要多久呢？3000万年！假如我们送给地球上最后一只霸王龙一台原子钟，那么到今天，这台原子钟只偏差约2秒。
⑧放眼元素周期表上100多种元素，适合研制原子钟的只有10余种，而这些原子，又有着不同的脾气与秉性，需要被小心翼翼地区别对待。因此，抓住原子之后，科学家还要保证它们不被外界磁场、电场、温度变化等打扰。一台原子钟的复杂程度也许会超出人们的想象，可能会用到数十颗螺丝钉，数百个电子元器件，经过上千次测试验证，凝结着无数科研工作者的心血。
⑨浩瀚宇宙中藏着未知的秘密，我们渴望知道黑洞里面是什么样子，我们渴望看到引力波的痕迹，我们也渴望与地球外的生物对话。这些对未知的向往，使人类从未停止对时间频率测量精度的追求，原子钟精度的纪录还在被不断刷新。一台台服务生活的原子钟，是航天事业工作者不懈努力的结果，是继续前进的动力，更是航天精神的映照。
(有删改)
1.细读文章内容，梳理文章的说明结构，完成下面的思维导图，并填写在下面的横线上。(6分)

(1) (2) (3)
2.赏析第⑧段中画线句子的表达效果。(3分)
而这些原子，又有着不同的脾气与秉性，需要被小心翼翼地区别对待。

3.下列对文章内容的理解和分析，不正确的一项是(3分)()
A.原子钟计时十分准确，能服务于日常生活，同时对研制的要求非常高。
B.第⑦段运用了列数字、作比较、打比方的说明方法，具体准确地说明了原子钟究竟有多准。
C.“适合研制原子钟的只有10余种”中“余”字体现了说明文语言的准确性，不能删去。
D.原子钟的技术进步凝聚着航天工作者的心血，体现了他们不懈奋斗的精神。

1. 参考答案 (1)人类时间追踪的历史 (2)原子钟在导航定位精度中的作用 (3)原子钟的精度与研制难度
三段式解析
【考点推导】 题干关键点：梳理；文章；说明结构 → 考查梳理概括文章内容
【解题思路】 第一步，阅读文章，整体感知文章内容；第二步，根据题干信息确定答题区间；第三步，抓住答题区间中的关键语句，补全思维导图。
【据题精析】 (1)根据思维导图中的“疑问引出说明对象”可定位至第①段，根据思维导图中的“原子钟在生活中的运用”可定位到第③段，因此(1)处答案需要从第②段中概括。根据第②段中的“当人类意识到时间的流逝，便开始利用周期性现象对时间进行追踪”“远古时期”“后来”“二战后”“1967年”“此后”“目前”可概括出(1)处答案：人类时间追踪的历史。根据思维导图中的“原子钟工作原理”可定位至第④~⑤段，根据思维导图中的“探秘未知，奉献精神”可定位到第⑨段，因此(2)(3)两处答案需要从第⑥~⑧段中概括。根据第⑥段中的“也就是说，时间的精密测量决定了导航定位的精度，如果没有原子钟，就无法实现准确导航了”可概括出(2)处答
案：原子钟在导航定位精度中的作用。根据第⑦段中的“原子钟偏差1秒需要多久呢？3000万年！”和第⑧段中的“一台原子钟的复杂程度也许会超出人们的想象……凝结着无数科研工作者的心血”可概括出(3)处答案：原子钟的精度与研制难度。
2. 参考答案 画线句运用了拟人的修辞手法，将原子人格化(1分)，生动形象地写出了适合研制原子钟的元素具有独特的性质(1分)，突出了原子钟研制过程的复杂性和难度之大，体现了说明文语言的生动性(1分)。
三段式解析
【考点推导】 题干关键点：句子；表达效果 → 考查赏析句子
【解题思路】 第一步，抓住句子中的关键词，明确赏析角度；第二步，结合具体语境，分析其表达效果。
【据题精析】 根据句子中的“原子”“又有着不同的脾气与秉性”可知，这里赋予原子以人的性格，是运用了拟人的修辞手法；联系下文中的“抓住原子之后，科学家还要保证它们不被外界磁场、电场、温度变化等打扰”可知，画线句生动形象地写出了适合研制原子钟的元素具有独特的性质，突出了原子钟研制过程的复杂性和难度之大，体现了说明文语言的生动性。
3. 参考答案 B
三段式解析
【考点推导】 题干关键点：理解和分析；不正确 → 考查辨析文章内容
【解题思路】 第一步，认真阅读每个选项，明确表述的要点；第二步，从文中找到与选项相关的内容，将二者进行比对分析，判断选项表述正误。
【据题精析】 B.阅读第⑦段，根据“原子钟究竟有多准呢？让我们来跟常见的机械手表、石英钟对比一下”可知，本段运用了作比较的说明方法；由“1个小时”“1秒”“270年”“3000万年”“2秒”等具体数据可知，本段还运用了列数字的说明方法。第⑦段并没有运用打比方的说明方法。故本项中的“第⑦段运用了列数字、作比较、打比方的说明方法”表述有误。