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科目:初中物理 來(lái)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(wèn)題是首先要解決的問(wèn)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(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮、水能等,但與煤和石油相比微不足道,不能滿足人類(lèi)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(wú)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(wàn)噸,可供人類(lèi)使用200多年;其次,核能發(fā)電比較經(jīng)濟(jì),總的算起來(lái),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(lái)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(wèn)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(lái),它所產(chǎn)生的能量足以提供人類(lèi)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(wèn)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(wèn)題.
目前,世界各國(guó)已建造多種類(lèi)型的試驗(yàn)裝置200多臺(tái).近年來(lái),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(jiàn),下世紀(jì)一旦核聚變能被利用起來(lái),將會(huì)使人類(lèi)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(qián)的象征.那么利用金和鉑耐腐蝕的優(yōu)良特性,來(lái)制造耐腐蝕的儲(chǔ)槽、閥門(mén)、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(guò)程中的副產(chǎn)品——蒸餾水,也非常有用,可以通過(guò)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(guò)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(wàn)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(wàn)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(wèn)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(wàn)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(wàn)立方米淡水,可供15萬(wàn)人飲用.
中子照相已成為一種新的無(wú)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(wú)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(chē),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(wèn)題,到那時(shí),就能生產(chǎn)出核能汽車(chē)、核能坦克、核能火車(chē)、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(lèi)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(méi)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(lái)的世紀(jì)將是科學(xué)技術(shù)日新月異的時(shí)代,是人類(lèi)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(lái)的核能時(shí)代將成為人類(lèi)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(kāi)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(shuō)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(lèi)社會(huì)現(xiàn)在所應(yīng)用的能源很多來(lái)自千百萬(wàn)年前埋在地下的植物經(jīng)過(guò)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(xiě)出三種)
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科目:初中物理 來(lái)源:三點(diǎn)一測(cè)叢書(shū) 八年級(jí)物理 下 上海科技版課標(biāo)本 上?萍及嬲n標(biāo)本 題型:048
閱讀短文,回答問(wèn)題:
加速器——探索微小粒子的有力武器在探究微觀粒子性質(zhì)的過(guò)程中,加速器是產(chǎn)生和研究各種形形色色粒子的最好工具.早在20世紀(jì)30年代,勞倫斯(E.Lawrence,1901~1958)就發(fā)明了回旋加速器;我國(guó)在1988年建成了北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī).歐洲核子研究中心的正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)是當(dāng)今世界上能量最高的對(duì)撞機(jī),其能量為100GeV,主加速器周長(zhǎng)為27 km,目前正在建造的大型強(qiáng)子(質(zhì)子-質(zhì)子)對(duì)撞機(jī)能量高達(dá)16 TeV.
高能加速器的建造得益于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,如高真空技術(shù)、超導(dǎo)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等.加速器在幫助人們進(jìn)一步探索微觀粒子世界奧秘的同時(shí),在人們的生產(chǎn)、生活中也有著重要的作用.20世紀(jì)40年代.電子加速器開(kāi)始用于癌癥的治療.粒子加速器還用于工業(yè)探傷、食品的防腐與保鮮、復(fù)合材料的生產(chǎn)以及醫(yī)療用品消毒等.
[文中eV是高能物理學(xué)中常用的能量單位的符號(hào),稱(chēng)為電子伏.此外,還有keV(103eV)稱(chēng)為千電子伏;MeV(106eV)稱(chēng)為兆電子伏;GeV(106eV)稱(chēng)為吉電子伏;TeV(1012eV)稱(chēng)為太電子伏]
(1)加速器不僅在高能物理領(lǐng)域功勛卓著,而且在人們的生產(chǎn)和生活中作用重大,試舉兩例.
(2)閱讀該文后,你還想知道什么?最想提的問(wèn)題是什么?
(3)查閱相關(guān)資料,將你查到的微觀粒子的名單列一清單(至少寫(xiě)出三個(gè)),并與同學(xué)們進(jìn)行交流.
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科目:初中物理 來(lái)源: 題型:064
閱讀下面關(guān)于核能發(fā)電的介紹,總結(jié)出核電站的特點(diǎn).
所謂核能發(fā)電,就是利用“原子鍋爐”燃燒核燃料來(lái)發(fā)電.那么,
1千克核燃料鈾能發(fā)出多少度電呢?說(shuō)出來(lái)你也許不信,它能發(fā)800萬(wàn)度電,而1千克煤卻只能發(fā)3度電.也就是說(shuō)1千克核燃料鈾發(fā)出的電與大約2400噸煤發(fā)出的電相同,所以,核能是新能源世界里的“巨人”.與其他能源相比,核能又是一種安全可靠的能源.例如,美國(guó)在往火力發(fā)電站運(yùn)煤過(guò)程中,每年約有100人死于交通事故,而井下采煤,每采100萬(wàn)噸煤難免死亡幾人.比較起來(lái),核電站的風(fēng)險(xiǎn)要小得多.關(guān)于核電的成本,早在20世紀(jì)70年代初,在一些工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家已與火力發(fā)電成本相當(dāng),后來(lái)由于石油價(jià)格的上漲和核電技術(shù)的提高,核電成本已低于火力發(fā)電成本.在法國(guó),核電的成本比火電要低30%.隨著核電技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步,核電的成本將會(huì)更加低于火力、水力發(fā)電.查看答案和解析>>
科目:初中物理 來(lái)源:物理教研室 題型:067
閱讀下面關(guān)于核能發(fā)電的介紹,總結(jié)出核電站的特點(diǎn).
所謂核能發(fā)電,就是利用“原子鍋爐”燃燒核燃料來(lái)發(fā)電.那么,1千克核燃料鈾能發(fā)出多少度電呢?說(shuō)出來(lái)你也許不信,它能發(fā)800萬(wàn)度電,而1千克煤卻只能發(fā)3度電.也就是說(shuō)1千克核燃料鈾發(fā)出的電與大約2400噸煤發(fā)出的電相同,所以,核能是新能源世界里的“巨人”.與其他能源相比,核能又是一種安全可靠的能源.例如,美國(guó)在往火力發(fā)電站運(yùn)煤過(guò)程中,每年約有100人死于交通事故,而井下采煤,每采100萬(wàn)噸煤難免死亡幾人.比較起來(lái),核電站的風(fēng)險(xiǎn)要小得多.關(guān)于核電的成本,早在20世紀(jì)70年代初,在一些工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家已與火力發(fā)電成本相當(dāng),后來(lái)由于石油價(jià)格的上漲和核電技術(shù)的提高,核電成本已低于火力發(fā)電成本.在法國(guó),核電的成本比火電要低30%.隨著核電技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步,核電的成本將會(huì)更加低于火力、水力發(fā)電.
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