Question

國家游泳中心又被稱為“水立方”（如圖所示），位于北京奧林匹克公園內，是2008年北京奧運會標志性建筑物之一，將在奧運會期間承擔游泳、跳水、花樣游泳、水球等比賽項目．從外面看，整個“水立方”就像一個“方盒子”，總建筑面積大約8萬平方米，高約30米，建筑外圍采用世界上最為先進的環保節能ETFE＜四氟乙烯）膜材料，由3000多個氣枕組成，氣枕大小不一、形狀各異，覆蓋面積達到10萬平方米，堪稱世界之最．

（1）“水立方”屋頂有3萬平方米，雨水可100%的收集．它有一套雨水收集系統，一年收集的雨水量相當于150戶居民一年的用水量 （北京居民每戶每年用水量為100噸）．問：北京地區的年降水量約為

500

毫米．
（2）“水立方”的外膜用什么顏色更能節能嗎？設計者要考慮“水立方”館內光線和夏天的室溫．設計者做了幾組實驗．
實驗一：對透明物體和不透明物體的顏色由什么決定進行了如下的探究．先后用不同顏色的膜對著不同顏色的光進行觀察，得到的結果如表一所示．
表一：透明物體的顏色

照射光的顏色	綠色	紅色	紅色	綠色	白光
膜的顏色	綠色	紅色	藍色	紅色	黃色
觀察到的顏色	綠色	紅色	黑色	黑色	黃色

由表一可以得出：透明物體的顏色是由

透過色光

決定的；
實驗二：用不同的顏色膜材料ETFE做大棚實驗

大棚外膜的顏色	藍色	無色	紫色
一天中棚外的最高溫度	36℃	36℃	36℃
一天中棚內的最低溫度	38℃	50℃	30℃
光的通過量	90%	98%	50%

綜合上述信息，你認為膜的顏色用

藍色

色更好．
（3）仔細觀察，我們還會發現，在“水立方”晶瑩剔透的外衣上面還點綴著無數白色的亮點，被稱為鍍點．不要小看這些鍍點，奧運會舉辦時正值盛夏，為了不讓酷暑天氣把“水立方”變成一個聚光的“溫室浴場”．在保持游泳館透明、美觀的同時，避免透明場館溫度偏高、炫目，就要依靠它們了．這些大小不一的鍍點可以改變光線的方向，起到隔熱散光的效果．這些鍍點布成的點陣，就像一把把“遮陽傘”，把刺眼的光線和多余的熱量擋在場館之外，起到遮光、降溫的作用．
關于這些鍍點說法中，正確的是

B

A．這些鍍點的作用是讓太陽光通過，從而進入“水立方”內
B．這些鍍點的作用是反射太陽光，阻止太陽光進入“水立方”內
C．這些鍍點在“水立方”的外部是均勻分布的
D．這些鍍點只是起裝飾的作用．

Answer 1

分析：（1）求出一年收集的雨水量利用密度公式求其體積，知道屋頂面積，可求降水量（屋頂水深）．
（2）透明物體的顏色由它通過的色光決定，能通過什么顏色的光，物體就呈什么顏色．
（3）根據各種膜的顏色的光的通過量和一天中棚內的最低溫度即可做出選擇．
（4）光的反射的概念：當光射到物體表面時，被物體表面反射回去，這種現象叫做光的反射．光的反射是在任何物體的表面都要發生的現象．

解答：解：（1）一年收集的雨水量：
m=100t×150=15000t=1.5×10¹⁰g，
V=

m

ρ

=

1.5×1010g

1g/cm3

=1.5×10¹⁰cm³，
S=30000m²=3×10⁸cm²，
“水立方”屋頂上水的深度：
h=

V

S

=

1.5×1010cm3

3×108cm2

=50cm=500mm．
（2）紅色的大棚外膜之所以呈紅色，是因為紅光照射到它身上，它可以通過紅光，所以呈現紅色；
當紅色光照射到藍色外膜上時，藍色外膜可以通過藍光，但吸收紅光，所以呈現黑色，
所以大棚外膜的顏色是由它通過的色光的顏色決定的
（3）由表二提供的信息可知，藍色外膜的光的通過量是90%，無色的是98%，紫色的是50%，
光的通過量適中較好，不是太多，也不是太少，
一天中棚內的最低溫度在38℃較好，溫度太高也不是很適合，所以綜合上述信息，膜的顏色用藍色更好．
（4）由于“水立方”外面的“鍍點”非常明亮，可以起到面鏡的作用，所以當光照射到上面時，就會發生反射而改變光的傳播方向．
故選B．
故答案為：500；透過色光；藍色；B．

點評：此題以2008年我們國家的熱點問題為背景，從水立方的設計圖片入手，考查了學生對光學、密度公式的應用等，知識點多、綜合性強，要求靈活運用所學知識．解答時，要注意先閱讀圖片、文字中的重要信息，然后聯系相應的物理知識進行解答．