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科目:初中物理 來源:1+1 輕巧奪冠·優(yōu)化訓(xùn)練 九年級(jí)物理 北京課改版 題型:048
閱讀與思考.
21世紀(jì)——核能時(shí)代21世紀(jì),能源問題是首先要解決的問題之一,隨著人口的增加和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,能源的消耗量飛快地增長(zhǎng).從目前的消耗量計(jì)算,石油還能采50年,煤最多能采100多年.若全世界均按美國(guó)和加拿大的耗能水平(人均耗煤8.4噸/年)計(jì)算,即使人口增長(zhǎng)率為零,地球上的煤也只能維持30多年,而石油和天然氣只能維持10幾年.
雖然地球上還有其他形式的能源,如太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⑺艿,但與煤和石油相比微不足道,不能滿足人類的需要.相比之下,核能是解決能源危機(jī)的一個(gè)最有效的途徑.核能是地球上儲(chǔ)量最豐富的能源.又是高度密集的能源.它的效率是驚人的,1 kg核燃料所釋放的能量相當(dāng)于2 500 t煤或2 000 t石油.而且,核裂變發(fā)電技術(shù)已經(jīng)成熟,它有其無法取代的優(yōu)點(diǎn).首先,是地球上核燃料資源儲(chǔ)量豐富,已探明的礦至少有460萬噸,可供人類使用200多年;其次,核能發(fā)電比較經(jīng)濟(jì),總的算起來,核電廠的發(fā)電成本要比火電廠低15%~50%;第三,核電是清潔的能源,有利于保護(hù)環(huán)境.
所以,21世紀(jì)是核能發(fā)電的大發(fā)展時(shí)期.氫是一種很有前途的新的“二次能源”.液態(tài)氫已被用來作為人造衛(wèi)星和宇宙飛船中的能源,但困難是不能大量制。湓蚴悄壳爸迫涞霓k法是以消耗其他能源為代價(jià)的.若利用核聚變反應(yīng)則非常有希望解決這一問題.因?yàn)楹K泻写罅繗浼捌渫凰仉碗?據(jù)計(jì)算,一桶海水中能提取的氘的能量相當(dāng)于300桶汽油).若將海水中所有的氘的核能都釋放出來,它所產(chǎn)生的能量足以提供人類使用數(shù)百億年.
然而,實(shí)現(xiàn)持續(xù)的可控核聚變,難度非常大.核聚變反應(yīng)的溫度大約需要幾十億度,在這樣的高溫下,氘、氚混合燃料形成高溫等離子態(tài).這里有許多問題需要解決,如怎樣加熱到如此高的溫度?怎樣盛裝如此高溫度的等離子體?這就是如何約束的問題.
目前,世界各國(guó)已建造多種類型的試驗(yàn)裝置200多臺(tái).近年來,設(shè)在英國(guó)牛津附近的核聚變裝置完成了一項(xiàng)可控核聚變?cè)囼?yàn).在圓形圈內(nèi),在2億攝氏度下,氘、氚氣體相遇成功爆炸,產(chǎn)生了200 kW的能量,試驗(yàn)持續(xù)了幾分鐘.雖然這距實(shí)際應(yīng)用還有相當(dāng)大的距離,技術(shù)上也還有許多難題需要解決.但已露出勝利的曙光.預(yù)計(jì)到21世紀(jì)50年代前后能實(shí)現(xiàn)原型示范的可控聚變反應(yīng).
可見,下世紀(jì)一旦核聚變能被利用起來,將會(huì)使人類徹底擺脫能源危機(jī).我們?cè)O(shè)想,到那時(shí),廉價(jià)的能源將使21世紀(jì)成為一個(gè)能量富足的時(shí)代,可生產(chǎn)出更豐富更新型的產(chǎn)品,而成本更為低廉.例如,可以從海洋中提取更多有用的元素,像金和鉑,到那時(shí),其價(jià)值不再是金錢的象征.那么利用金和鉑耐腐蝕的優(yōu)良特性,來制造耐腐蝕的儲(chǔ)槽、閥門、管道等,可延長(zhǎng)其使用壽命而不用頻繁更換.
此外,從海水中提取礦物質(zhì)的“核”工廠生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)品——蒸餾水,也非常有用,可以通過管道將它們輸送到水源短缺的地方,實(shí)施龐大的灌溉計(jì)劃,改造農(nóng)田,生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的熱量還可以送入城市,用于取暖或作為熱源.核能除了發(fā)電之外,還可以用于煉鋼、推動(dòng)動(dòng)力機(jī)械、海水淡化處理、建筑物供熱采暖、空調(diào)制冷及熱水供應(yīng)等.
低溫核供熱反應(yīng)堆是一種既清潔、經(jīng)濟(jì)又安全的理想新熱源.建設(shè)一座20萬千瓦的供熱堆,每年消耗核燃料二氧化鈾僅1 t,它可以為500萬立方米的建筑物供暖.利用核能還可以對(duì)海水進(jìn)行淡化處理,以解決缺水問題.
法國(guó)已設(shè)計(jì)了一種輕小型反應(yīng)堆,功率為10~20萬千瓦,只有10個(gè)大氣壓的運(yùn)行壓力,比較安全.利用堆芯產(chǎn)生的熱量將海水加熱蒸餾,每天可生產(chǎn)8萬立方米淡水,可供15萬人飲用.
中子照相已成為一種新的無損檢驗(yàn)方法,它可以彌補(bǔ)X射線和γ射線照相的不足之處,進(jìn)行一些它們鞭長(zhǎng)莫及的工作.如可以檢驗(yàn)手機(jī)、航天器、火箭等裝置內(nèi)部零件的結(jié)構(gòu)狀況和質(zhì)量,進(jìn)行考古文物內(nèi)部的無損檢驗(yàn)等.
可以預(yù)計(jì),21世紀(jì)是核能與核技術(shù)在醫(yī)學(xué)中廣泛應(yīng)用并取得重大發(fā)展的時(shí)代.除了現(xiàn)有的核醫(yī)學(xué)診斷治療技術(shù)之外,中子治療癌癥是比較有前途的方法之一.這是因?yàn)樵S多癌組織對(duì)硼有較好的吸收效果,同時(shí)硼又有吸收中子的能力,當(dāng)它被癌組織吸收后,經(jīng)中子輻照,硼-10變成鋰-7,并放出α粒子,α粒子的射線能量較高,可以更有效地殺死癌細(xì)胞.
例如,日本有一腦癌患者就是利用這種方法治療后,不僅痊愈了,而且還能駕駛卡車,簡(jiǎn)直不可思議.在交通運(yùn)輸領(lǐng)域,核能的利用將使其產(chǎn)生革命性的變革.核能艦船組成的遠(yuǎn)洋艦隊(duì)可以在水上游弋幾十年而不用補(bǔ)充燃料.如果將反應(yīng)堆做得足夠小,并解決防護(hù)問題,到那時(shí),就能生產(chǎn)出核能汽車、核能坦克、核能火車、核能飛機(jī).
核能還可作為宇宙飛船的動(dòng)力,到那時(shí),人們可以到其他星系去旅游.21世紀(jì),人們可以對(duì)“老天爺”——天氣發(fā)號(hào)施令.人類將充分利用核能與大自然抗衡.到那時(shí),不會(huì)因氣候和天氣情況影響飛機(jī)的起降,沒有飛機(jī)會(huì)因機(jī)場(chǎng)封凍而不能著陸,因?yàn)槲覀兛稍O(shè)法在飛機(jī)水泥跑道下面安裝蒸氣管道.
不難預(yù)料,未來的世紀(jì)將是科學(xué)技術(shù)日新月異的時(shí)代,是人類學(xué)會(huì)和自然和諧相處的時(shí)代,是經(jīng)濟(jì)和文明繼續(xù)高速發(fā)展的時(shí)代,也是核能與核技術(shù)全方位應(yīng)用的新時(shí)代.未來的核能時(shí)代將成為人類歷史上最光彩奪目、最美好的時(shí)代.
(李士 中國(guó)科學(xué)院核分析開放實(shí)驗(yàn)室)
(1)21世紀(jì)存在什么樣的能源危機(jī)?為什么說核能是解決能源危機(jī)的一個(gè)最有效的途徑?
(2)21世紀(jì),核能除了發(fā)電之外,還有哪些方面的應(yīng)用?
(3)人類社會(huì)現(xiàn)在所應(yīng)用的能源很多來自千百萬年前埋在地下的植物經(jīng)過漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代形成的化石能源(例如:石油、煤),如果有一天化石燃料枯竭了,你能否想出一些能替代這些化石能源的清潔能源.(至少寫出三種)
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科目:初中物理 來源:2012年初中畢業(yè)升學(xué)考試(四川綿陽卷)物理(帶解析) 題型:填空題
(1)王芳同學(xué)站在平面鏡前3m處,她的像到鏡面的距離為 m,現(xiàn)將一塊和鏡面一樣大的木板放在鏡子的后面1m處,如圖1所示,這時(shí)她 (選填(仍能“或(不能”)在鏡中看到自己的像.
(2)為了探究電阻串聯(lián)與分電阻的關(guān)系,在圖2中,應(yīng)分別將 (選填“甲、乙”、“甲、丙”、“乙、丙”)兩次接入丁圖中.實(shí)驗(yàn)結(jié)論是通過觀察并比較兩次接入并閉合開關(guān)后,燈泡的亮暗程度來得到的.燈泡亮的那次,表明接入的電阻 (選填“大”、“小”、“相等”)
(3)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定以A0、A1、A2、B1、B2等標(biāo)記來表示紙張幅面規(guī)格,以“克重”來表示紙張每平方米的質(zhì)量.劉剛家新買回一包打印紙,包上標(biāo)注著“A4 70 g 500 sheet 210×297mm”,意思是該包紙是500張規(guī)格為70g、210mm×297mm的A4通用紙.劉剛想知道這種紙的厚度和密度,只需用刻度尺測(cè)出這報(bào)紙的厚度.如果劉剛測(cè)得這包紙的厚度為5cm,那么這種紙的厚度是 mm,密度是 kg/m3.
(4)2012年“攀登中國(guó):全國(guó)攀登健身大賽首站比賽于5月20日在成都開賽,數(shù)百名攀登愛好者共同挑戰(zhàn)四川廣播電視塔,來自四川烹專的封德軍第一個(gè)登頂成功,他跑上208米、1580級(jí)臺(tái)階的成績(jī)?yōu)?分23秒.如果封德軍的體重為70kg,則他登塔所做的功是 J,功率是 W.(g取10N/kg,結(jié)果保留整數(shù))
(5)全世界石油、煤炭消耗量的迅速增長(zhǎng),導(dǎo)致全球能源危機(jī)加。虼耍_發(fā)和利用新能源,成為全世界最為關(guān)注的問題之一.張浩家的太陽能熱水器內(nèi)裝有100kg、25℃的水,經(jīng)過一天的照射后.溫度升高了50℃.則水升溫吸收的熱量為 J,至少可以節(jié)約煤的質(zhì)量 kg.[假設(shè)媒燒水時(shí)有效利用的熱量占煤燃燒放出熱量的10%,且已知水的比熱容4.2×103J/(kg?℃).煤的熱量值是3.0×107J/kg]
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