19.能用實例解釋機械運動及其相對性.B 查看更多

 

題目列表(包括答案和解析)

物質(zhì)的特性及其應用
曉麗收集到了如下的一些金屬特性數(shù)據(jù):
金屬密度/(×103kg/m3熔點/℃比熱容/[J/(kg?℃)]導熱性能導電性能
2.76600.8844
8.910830.3922
19.310630.1333
鋼鐵7.915400.4687
11.33270.1399
10.59610.2411
(注:導電性能、導熱性能的數(shù)值越小表示性能越好)
利用這個金屬特性表,曉麗解決了不少問題:
(1)下圖表示其中________金屬的熔化過程,圖象的________段表示該金屬處于固液共存狀態(tài),熔化用了________時間.除金屬外,常見的晶體還有________、________等.

(2)曉麗買了一件工藝品,但不知究意是什么金屬制成的.于是她用天平和量筒對該工藝品的密度進行了測量,得到以下表格中的一些數(shù)據(jù).請結合下圖將表格填完整.
金屬塊的質(zhì)量m/g水的體積V1/ml金屬塊和水的體積V2/ml金屬塊的體積V/cm3金屬塊的密度ρ/(kg/m3
10.814

通過測量,發(fā)現(xiàn)這件工藝品是用表中________金屬制成的,這種金屬在日常生活中應用廣泛,例如:________.這種金屬的質(zhì)量與體積的關系可用圖象中的________直線來表示.圖中直線a表示的是表中________金屬的質(zhì)量與體積的關系.
請你畫出工藝品靜止在上圖量筒底部時的受力示意圖(不計繩子的拉力).
(3)為了研究金屬的吸熱能力,曉麗做了如下的探究:
器材與裝置:兩個燒杯、兩支溫度計、質(zhì)量相同的水和鐵粉.

探究過程:將分別盛有水和鐵粉的燒杯放到陽光下照射,用溫度計每隔一段時間測一測溫度,得到如下實驗數(shù)據(jù):
時間/min
溫度/℃
03691215
鐵粉151720222427
151617181819
曉麗換用其它金屬與水一起做相同的實驗,均得出相似的數(shù)據(jù).她經(jīng)過數(shù)據(jù)分析,得出結論:質(zhì)量相同的金屬和水在陽光下照射相同的時間,金屬升高的溫度比水的________.為比較物質(zhì)這種能力的不同,引入了比熱容這一物理量.
因此,曉麗解釋了家中暖氣片內(nèi)用水做循環(huán)物質(zhì)的原因:因為水的比熱容比較________.
(4)一個密度為ρ、底面積是S的圓柱體金屬塊,放在水平地面時,對地面的壓強為p.曉麗要用一個動滑輪將它運送到樓上,動滑輪的機械效率為η,則圓柱體的質(zhì)量有多大?勻速上提時曉麗要用多大的力?(已知重力與質(zhì)量的比值為g)

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物質(zhì)的特性及其應用
曉麗收集到了如下的一些金屬特性數(shù)據(jù):
金屬密度/(×103kg/m3熔點/℃比熱容/[J/]導熱性能導電性能
2.76600.8844
8.910830.3922
19.310630.1333
鋼鐵7.915400.4687
11.33270.1399
10.59610.2411
(注:導電性能、導熱性能的數(shù)值越小表示性能越好)
利用這個金屬特性表,曉麗解決了不少問題:
(1)下圖表示其中______金屬的熔化過程,圖象的______段表示該金屬處于固液共存狀態(tài),熔化用了______時間.除金屬外,常見的晶體還有______、______等.

(2)曉麗買了一件工藝品,但不知究意是什么金屬制成的.于是她用天平和量筒對該工藝品的密度進行了測量,得到以下表格中的一些數(shù)據(jù).請結合下圖將表格填完整.
金屬塊的質(zhì)量m/g水的體積V1/ml金屬塊和水的體積V2/ml金屬塊的體積V/cm3金屬塊的密度ρ/(kg/m3
10.814   

通過測量,發(fā)現(xiàn)這件工藝品是用表中______金屬制成的,這種金屬在日常生活中應用廣泛,例如:______.這種金屬的質(zhì)量與體積的關系可用圖象中的______直線來表示.圖中直線a表示的是表中______金屬的質(zhì)量與體積的關系.
請你畫出工藝品靜止在上圖量筒底部時的受力示意圖(不計繩子的拉力).
(3)為了研究金屬的吸熱能力,曉麗做了如下的探究:
器材與裝置:兩個燒杯、兩支溫度計、質(zhì)量相同的水和鐵粉.

探究過程:將分別盛有水和鐵粉的燒杯放到陽光下照射,用溫度計每隔一段時間測一測溫度,得到如下實驗數(shù)據(jù):
時間/min
溫度/℃
3691215
鐵粉151720222427
151617181819
曉麗換用其它金屬與水一起做相同的實驗,均得出相似的數(shù)據(jù).她經(jīng)過數(shù)據(jù)分析,得出結論:質(zhì)量相同的金屬和水在陽光下照射相同的時間,金屬升高的溫度比水的______.為比較物質(zhì)這種能力的不同,引入了比熱容這一物理量.
因此,曉麗解釋了家中暖氣片內(nèi)用水做循環(huán)物質(zhì)的原因:因為水的比熱容比較______.
(4)一個密度為ρ、底面積是S的圓柱體金屬塊,放在水平地面時,對地面的壓強為p.曉麗要用一個動滑輪將它運送到樓上,動滑輪的機械效率為η,則圓柱體的質(zhì)量有多大?勻速上提時曉麗要用多大的力?(已知重力與質(zhì)量的比值為g)

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(2004?青島)物質(zhì)的特性及其應用
曉麗收集到了如下的一些金屬特性數(shù)據(jù):
金屬 密度/(×103kg/m3 熔點/℃ 比熱容/[J/(kg?℃)] 導熱性能 導電性能
2.7 660 0.88 4 4
8.9 1083 0.39 2 2
19.3 1063 0.13 3 3
鋼鐵 7.9 1540 0.46 8 7
11.3 327 0.13 9 9
10.5 961 0.24 1 1
(注:導電性能、導熱性能的數(shù)值越小表示性能越好)
利用這個金屬特性表,曉麗解決了不少問題:
(1)下圖表示其中
金屬的熔化過程,圖象的
BC
BC
段表示該金屬處于固液共存狀態(tài),熔化用了
15min
15min
時間.除金屬外,常見的晶體還有
、
食鹽
食鹽
等.

(2)曉麗買了一件工藝品,但不知究意是什么金屬制成的.于是她用天平和量筒對該工藝品的密度進行了測量,得到以下表格中的一些數(shù)據(jù).請結合下圖將表格填完整.
金屬塊的質(zhì)量m/g 水的體積V1/ml 金屬塊和水的體積V2/ml 金屬塊的體積V/cm3 金屬塊的密度ρ/(kg/m3
10.8 14      

通過測量,發(fā)現(xiàn)這件工藝品是用表中
金屬制成的,這種金屬在日常生活中應用廣泛,例如:
鋁制燒水壺
鋁制燒水壺
.這種金屬的質(zhì)量與體積的關系可用圖象中的
c
c
直線來表示.圖中直線a表示的是表中
鐵(鋼)
鐵(鋼)
金屬的質(zhì)量與體積的關系.
請你畫出工藝品靜止在上圖量筒底部時的受力示意圖(不計繩子的拉力).
(3)為了研究金屬的吸熱能力,曉麗做了如下的探究:
器材與裝置:兩個燒杯、兩支溫度計、質(zhì)量相同的水和鐵粉.

探究過程:將分別盛有水和鐵粉的燒杯放到陽光下照射,用溫度計每隔一段時間測一測溫度,得到如下實驗數(shù)據(jù):
時間/min
溫度/℃
0 3 6 9 12 15
鐵粉 15 17 20 22 24 27
15 16 17 18 18 19
曉麗換用其它金屬與水一起做相同的實驗,均得出相似的數(shù)據(jù).她經(jīng)過數(shù)據(jù)分析,得出結論:質(zhì)量相同的金屬和水在陽光下照射相同的時間,金屬升高的溫度比水的
.為比較物質(zhì)這種能力的不同,引入了比熱容這一物理量.
因此,曉麗解釋了家中暖氣片內(nèi)用水做循環(huán)物質(zhì)的原因:因為水的比熱容比較

(4)一個密度為ρ、底面積是S的圓柱體金屬塊,放在水平地面時,對地面的壓強為p.曉麗要用一個動滑輪將它運送到樓上,動滑輪的機械效率為η,則圓柱體的質(zhì)量有多大?勻速上提時曉麗要用多大的力?(已知重力與質(zhì)量的比值為g)

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人教版第十二章   運動和力 復習提綱

一、參照物

  1.定義:為研究物體的運動假定不動的物體叫做參照物。

   2.任何物體都可做參照物,通常選擇參照物以研究問題的方便而定。如研究地面上的物體的運動,常選地面或固定于地面上的物體為參照物,在這種情況下參照物可以不提。

   3.選擇不同的參照物來觀察同一個物體結論可能不同。同一個物體是運動還是靜止取決于所選的參照物,這就是運動和靜止的相對性。

   4.不能選擇所研究的對象本身作為參照物那樣研究對象總是靜止的。

   練習:

   ☆詩句“滿眼風光多閃爍,看山恰似走來迎,仔細看山山不動,是船行”其中“看山恰似走來迎”和“是船行”所選的參照物分別是船和山。

   ☆坐在向東行駛的甲汽車里的乘客,看到路旁的樹木向后退去,同時又看到乙汽車也從甲汽車旁向后退去,試說明乙汽車的運動情況。

   分三種情況:①乙汽車沒動;②乙汽車向東運動,但速度沒甲快;③乙汽車向西運動。

   ☆解釋毛澤東《送瘟神》中的詩句“坐地日行八萬里,巡天遙看一千河”。

   第一句:以地心為參照物,地面繞地心轉(zhuǎn)八萬里。第二句:以月亮或其他天體為參照物在那可看到地球上許多河流。

   二、機械運動

   定義:物理學里把物體位置變化叫做機械運動。

   特點:機械運動是宇宙中最普遍的現(xiàn)象。

   比較物體運動快慢的方法:

   ⑴比較同時啟程的步行人和騎車人的快慢采用:時間相同路程長則運動快。

   ⑵比較百米運動員快慢采用:路程相同時間短則運動快。

  、前倜踪惻苓\動員同萬米運動員比較快慢,采用:比較單位時間內(nèi)通過的路程。實際問題中多用這種方法比較物體運動快慢,物理學中也采用這種方法描述運動快慢。

   練習:體育課上,甲、乙、丙三位同學進行百米賽跑,他們的成績分別是14.2S,13.7S,13.9S,則獲得第一名的是    同學,這里比較三人賽跑快慢最簡便的方法是路程相同時間短運動的快。

   分類:(根據(jù)運動路線)⑴曲線運動;⑵直線運動。

   Ⅰ  勻速直線運動:

   定義:快慢不變,沿著直線的運動叫勻速直線運動。

   定義:在勻速直線運動中,速度等于運動物體在單位時間內(nèi)通過的路程。

   物理意義:速度是表示物體運動快慢的物理量。

   計算公式:變形,

  速度單位:國際單位制中m/s;運輸中單位km/h;兩單位中m/s單位大。

   換算:1m/s=3.6km/h。人步行速度約1.1m/s。它表示的物理意義是:人勻速步行時1秒中運動1.1m。

   直接測量工具:速度計。

   速度圖象:

  、  變速運動:

   定義:運動速度變化的運動叫變速運動。

  (求某段路程上的平均速度,必須找出該路程及對應的時間)。

   物理意義:表示變速運動的平均快慢。

   平均速度的測量:原理

   方法:用刻度尺測路程,用停表測時間。從斜面上加速滑下的小車。設上半段,下半段,全程的平均速度為v1.v2.v 則v2>v>v1。

   常識:人步行速度1.1m/s;自行車速度5m/s;大型噴氣客機速度900km/h;客運火車速度140km/h;高速小汽車速度108km/h;光速和無線電波3×108m/s。

   Ⅲ  實驗中數(shù)據(jù)的記錄:

   設計數(shù)據(jù)記錄表格是初中應具備的基本能力之一。設計表格時,要先弄清實驗中直接測量的量和計算的量有哪些,然后再弄清需要記錄的數(shù)據(jù)的組數(shù),分別作為表格的行和列。根據(jù)需要就可設計出合理的表格。

  練習:   某次中長跑測驗中,小明同學跑1000m,小紅同學跑800m,測出他兩跑完全程所用的時間分別是4分10秒和三分20秒,請設計記錄表格,并將他們跑步的路程、時間和平均速度記錄在表格中。

  

跑步路程

時間

平均速度

小明

1000m

4分10秒

4m/s

小紅

800m

3分20秒

4m/s

   解:表格設計如下

 

   

三、長度的測量

   1.長度的測量是物理學最基本的測量,也是進行科學探究的基本技能。長度測量的常用的工具是刻度尺。

   2.國際單位制中,長度的主單位是m,常用單位有千米(km),分米(dm),厘米(cm),毫米(mm),微米(μm),納米(nm)。

   3.主單位與常用單位的換算關系:

   1km=103m;1m=10dm;1dm=10cm;1cm=10mm;1mm=103μm;1m=106μm;1m=109nm;1μm=103nm。

   單位換算的過程:口訣:“系數(shù)不變,等量代換”。

   4.長度估測:黑板的長度2.5m;課桌高0.7m;籃球直徑24cm;指甲寬度1cm;鉛筆芯的直徑1mm;一只新鉛筆長度1.75dm;手掌寬度1dm;墨水瓶高度6cm。

   5.特殊的測量方法:

   A、測量細銅絲的直徑、一張紙的厚度等微小量常用累積法(當被測長度較小,測量工具精度不夠時可將較小的物體累積起來,用刻度尺測量之后再求得單一長度)

   ☆如何測物理課本中一張紙的厚度?

   答:數(shù)出物理課本若干張紙,記下總張數(shù)n,用毫米刻度尺測出n張紙的厚度L,則一張紙的厚度為L/n。

   ☆如何測細銅絲的直徑?

   答:把細銅絲在鉛筆桿上緊密排繞n圈成螺線管,用刻度尺測出螺線管的長度L,則細銅絲直徑為L/n。

   ☆兩卷細銅絲,其中一卷上有直徑為0.3mm,而另一卷上標簽已脫落,如果只給你兩只相同的新鉛筆,你能較為準確地弄清它的直徑嗎?寫出操作過程及細銅絲直徑的數(shù)學表達式。

   答:將已知直徑和未知直徑兩卷細銅絲分別緊密排繞在兩只相同的新鉛筆上,且使線圈長度相等,記下排繞圈數(shù)N1和N2,則可計算出未知銅絲的直徑D2=0.3N1/N2mm

   B、測地圖上兩點間的距離,圓柱的周長等常用化曲為直法(把不易拉長的軟線重合待測曲線上標出起點終點,然后拉直測量)

   ☆給你一段軟銅線和一把刻度尺,你能利用地圖冊估測出北京到廣州的鐵路長嗎?

   答:用細銅線去重合地圖冊上北京到廣州的鐵路線,再將細銅線拉直,用刻度尺測出長度L查出比例尺,計算出鐵路線的長度。

   C、測操場跑道的長度等常用輪滾法(用已知周長的滾輪沿著待測曲線滾動,記下輪子圈數(shù),可算出曲線長度)

   D、測硬幣、球、圓柱的直徑圓錐的高等常用輔助法(對于用刻度尺不能直接測出的物體長度可將刻度尺三角板等組合起來進行測量)

   你能想出幾種方法測硬幣的直徑?(簡述)

   ①直尺三角板輔助法;②貼折硬幣邊緣用筆畫一圈剪下后對折量出折痕長;③硬幣在紙上滾動一周測周長求直徑;④將硬幣平放直尺上,讀取和硬幣左右相切的兩刻度線之間的長度。

   6.刻度尺的使用規(guī)則:

   A、“選”:根據(jù)實際需要選擇刻度尺。

   B、“觀”:使用刻度尺前要觀察它的零刻度線、量程、分度值。

   C、“放”用刻度尺測長度時,尺要沿著所測直線(緊貼物體且不歪斜)。不利用磨損的零刻線。(用零刻線磨損的刻度尺測物體時,要從整刻度開始)

   D、“看”:讀數(shù)時視線要與尺面垂直。

   E、“讀”:在精確測量時,要估讀到分度值的下一位。

   F、“記”:測量結果由數(shù)字和單位組成。(也可表達為:測量結果由準確值、估讀值和單位組成)。

   練習:有兩位同學測同一只鋼筆的長度,甲測得結果12.82cm,乙測得結果為12.8cm。如果這兩位同學測量時都沒有錯誤,那么結果不同的原因是:兩次刻度尺的分度值不同。如果這兩位同學所用的刻度尺分度值都是mm,則乙同學的結果錯誤。原因是:沒有估讀值。

   7.誤差:

  。1)定義:測量值和真實值的差異叫誤差。

  。2)產(chǎn)生原因:測量工具  測量環(huán)境  人為因素。

  。3)減小誤差的方法:多次測量求平均值;用更精密的儀器。

  。4)誤差只能減小而不能避免,而錯誤是由于不遵守測量儀器的使用規(guī)則和主觀粗心造成的,是能夠避免的。

   四、時間的測量

   1.單位:秒(S)。

   2.測量工具:古代:日晷、沙漏、滴漏、脈搏等。

   現(xiàn)代:機械鐘、石英鐘、電子表等。

   五、力的作用效果

   1.力的概念:力是物體對物體的作用。

   2.力產(chǎn)生的條件:①必須有兩個或兩個以上的物體;②物體間必須有相互作用(可以不接觸)。

   3.力的性質(zhì):物體間力的作用是相互的(相互作用力在任何情況下都是大小相等,方向相反,作用在不同物體上)。兩物體相互作用時,施力物體同時也是受力物體,反之,受力物體同時也是施力物體。

   4.力的作用效果:力可以改變物體的運動狀態(tài);力可以改變物體的形狀。

   說明:物體的運動狀態(tài)是否改變一般指:物體的運動快慢是否改變(速度大小的改變)和物體的運動方向是否改變。

   5.力的單位:國際單位制中力的單位是牛頓簡稱牛,用N表示。

   力的感性認識:拿兩個雞蛋所用的力大約1N。

   6.力的測量:

  、艤y力計:測量力的大小的工具。

  、品诸悾簭椈蓽y力計、握力計。

   ⑶彈簧測力計:

   A、原理:在彈性限度內(nèi),彈簧的伸長與所受的拉力成正比。

   B、使用方法:“看”:量程、分度值、指針是否指零;“調(diào)”:調(diào)零;“讀”:讀數(shù)=掛鉤受力。

   C、注意事項:加在彈簧測力計上的力不許超過它的最大量程。

   D、物理實驗中,有些物理量的大小是不宜直接觀察的,但它變化時引起其他物理量的變化卻容易觀察,用容易觀察的量顯示不宜觀察的量,是制作測量儀器的一種思路。這種科學方法稱做“轉(zhuǎn)換法”。利用這種方法制作的儀器:溫度計、彈簧測力計、壓強計等。

   7.力的三要素:力的大小、方向、和作用點。

   8.力的表示法:力的示意圖:用一根帶箭頭的線段把力的大小、方向、作用點表示出來,如果沒有大小,可不表示,在同一個圖中,力越大,線段應越長。

   六、慣性和慣性定律

   1.伽利略斜面實驗:

  、湃螌嶒炐≤嚩紡男泵骓敹嘶碌哪康氖牵罕WC小車開始沿著平面運動的速度相同。

   ⑵實驗得出得結論:在同樣條件下,平面越光滑,小車前進地越遠。

  、琴だ缘耐普撌牵涸诶硐肭闆r下,如果表面絕對光滑,物體將以恒定不變的速度永遠運動下去。

  、荣だ孕泵鎸嶒灥淖吭街幉皇菍嶒灡旧恚菍嶒炈褂玫莫毺胤椒īぉぴ趯嶒灥幕A上,進行理想化推理。(也稱作理想化實驗)它標志著物理學的真正開端。

  2.牛頓第一定律:

  、排nD總結了伽利略、笛卡兒等人的研究成果,得出了牛頓第一定律,其內(nèi)容是:一切物體在沒有受到力的作用的時候,總保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)。

  、普f明:

   A、牛頓第一定律是在大量經(jīng)驗事實的基礎上,通過進一步推理而概括出來的,且經(jīng)受住了實踐的檢驗所以已成為大家公認的力學基本定律之一。但是,我們周圍不受力是不可能的,因此不可能用實驗來直接證明牛頓第一定律。

   B、牛頓第一定律的內(nèi)涵:物體不受力,原來靜止的物體將保持靜止狀態(tài),原來運動的物體,不管原來做什么運動,物體都將做勻速直線運動。

   C、牛頓第一定律告訴我們:物體做勻速直線運動可以不需要力,即力與運動狀態(tài)無關,所以力不是產(chǎn)生或維持運動的原因。

  3.慣性:

  、哦x:物體保持運動狀態(tài)不變的性質(zhì)叫慣性。

  、普f明:慣性是物體的一種屬性。一切物體在任何情況下都有慣性,慣性大小只與物體的質(zhì)量有關,與物體是否受力、受力大小、是否運動、運動速度等皆無關。

   4.慣性與慣性定律的區(qū)別:

   A、慣性是物體本身的一種屬性,而慣性定律是物體不受力時遵循的運動規(guī)律。

   B、任何物體在任何情況下都有慣性,(即不管物體受不受力、受平衡力還是非平衡力),物體受非平衡力時,慣性表現(xiàn)為“阻礙”運動狀態(tài)的變化;慣性定律成立是有條件的。

   ☆人們有時要利用慣性,有時要防止慣性帶來的危害,請就以上兩點各舉兩例(不要求解釋)。答:利用:跳遠運動員的助跑;用力可以將石頭甩出很遠;騎自行車蹬幾下后可以讓它滑行。防止:小型客車前排乘客要系安全帶;車輛行使要保持距離;包裝玻璃制品要墊上很厚的泡沫塑料。

   七、二力平衡

   1.定義:物體在受到兩個力的作用時,如果能保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)稱二力平衡。

   2.二力平衡條件:二力作用在同一物體上、大小相等、方向相反、兩個力在一條直線上。

   概括:二力平衡條件用四字概括“一、等、反、一”。

   3.平衡力與相互作用力比較:

   相同點:①大小相等;②方向相反;③作用在一條直線上不同點:平衡力作用在一個物體上可以是不同性質(zhì)的力;相互力作用在不同物體上是相同性質(zhì)的力。

   4.力和運動狀態(tài)的關系:

 物體受力條件

物體運動狀態(tài)

說明

力不是產(chǎn)生(維持)運動的原因

受非平衡力

合力不為0

力是改變物體運動狀態(tài)的原因

   5.應用:應用二力平衡條件解題要畫出物體受力示意圖。

   畫圖時注意:①先畫重力然后看物體與那些物體接觸,就可能受到這些物體的作用力;②畫圖時還要考慮物體運動狀態(tài)。

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閱讀與思考.

21世紀——核能時代

  21世紀,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)濟的發(fā)展,能源的消耗量飛快地增長.從目前的消耗量計算,石油還能采50年,煤最多能采100多年.若全世界均按美國和加拿大的耗能水平(人均耗煤8.4噸/年)計算,即使人口增長率為零,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、風能、地熱能、水能等,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的一個最有效的途徑.核能是地球上儲量最豐富的能源.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于2 500 t煤或2 000 t石油.而且,核裂變發(fā)電技術已經(jīng)成熟,它有其無法取代的優(yōu)點.首先,是地球上核燃料資源儲量豐富,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,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,有利于保護環(huán)境.

  所以,21世紀是核能發(fā)電的大發(fā)展時期.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取.其原因是目前制取氫的辦法是以消耗其他能源為代價的.若利用核聚變反應則非常有希望解決這一問題.因為海水中含有大量氫及其同位素氘和氚(據(jù)計算,一桶海水中能提取的氘的能量相當于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,實現(xiàn)持續(xù)的可控核聚變,難度非常大.核聚變反應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,世界各國已建造多種類型的試驗裝置200多臺.近年來,設在英國牛津附近的核聚變裝置完成了一項可控核聚變試驗.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,試驗持續(xù)了幾分鐘.雖然這距實際應用還有相當大的距離,技術上也還有許多難題需要解決.但已露出勝利的曙光.預計到21世紀50年代前后能實現(xiàn)原型示范的可控聚變反應.

  可見,下世紀一旦核聚變能被利用起來,將會使人類徹底擺脫能源危機.我們設想,到那時,廉價的能源將使21世紀成為一個能量富足的時代,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,其價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,來制造耐腐蝕的儲槽、閥門、管道等,可延長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,實施龐大的灌溉計劃,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、推動動力機械、海水淡化處理、建筑物供熱采暖、空調(diào)制冷及熱水供應等.

  低溫核供熱反應堆是一種既清潔、經(jīng)濟又安全的理想新熱源.建設一座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.利用核能還可以對海水進行淡化處理,以解決缺水問題.

  法國已設計了一種輕小型反應堆,功率為10~20萬千瓦,只有10個大氣壓的運行壓力,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方法,它可以彌補X射線和γ射線照相的不足之處,進行一些它們鞭長莫及的工作.如可以檢驗手機、航天器、火箭等裝置內(nèi)部零件的結構狀況和質(zhì)量,進行考古文物內(nèi)部的無損檢驗等.

  可以預計,21世紀是核能與核技術在醫(yī)學中廣泛應用并取得重大發(fā)展的時代.除了現(xiàn)有的核醫(yī)學診斷治療技術之外,中子治療癌癥是比較有前途的方法之一.這是因為許多癌組織對硼有較好的吸收效果,同時硼又有吸收中子的能力,當它被癌組織吸收后,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,簡直不可思議.在交通運輸領域,核能的利用將使其產(chǎn)生革命性的變革.核能艦船組成的遠洋艦隊可以在水上游弋幾十年而不用補充燃料.如果將反應堆做得足夠小,并解決防護問題,到那時,就能生產(chǎn)出核能汽車、核能坦克、核能火車、核能飛機.

  核能還可作為宇宙飛船的動力,到那時,人們可以到其他星系去旅游.21世紀,人們可以對“老天爺”——天氣發(fā)號施令.人類將充分利用核能與大自然抗衡.到那時,不會因氣候和天氣情況影響飛機的起降,沒有飛機會因機場封凍而不能著陸,因為我們可設法在飛機水泥跑道下面安裝蒸氣管道.

  不難預料,未來的世紀將是科學技術日新月異的時代,是人類學會和自然和諧相處的時代,是經(jīng)濟和文明繼續(xù)高速發(fā)展的時代,也是核能與核技術全方位應用的新時代.未來的核能時代將成為人類歷史上最光彩奪目、最美好的時代.

(李士 中國科學院核分析開放實驗室)

(1)21世紀存在什么樣的能源危機?為什么說核能是解決能源危機的一個最有效的途徑?

(2)21世紀,核能除了發(fā)電之外,還有哪些方面的應用?

(3)人類社會現(xiàn)在所應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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(1)2.75(說明:答案在2.71~2.79之間即可);

(2)溫度計的玻璃泡碰到容器底部                                                                                  (容易題)

2.請你試一試:

(1)如圖9―10所示的水筆芯,當上端開口堵住后書寫了一會兒,筆尖就無法寫出字了。發(fā)生這種現(xiàn)象的主要原因是                    。

(2)當水筆的筆尖朝上書寫了一會兒,筆尖也無法寫出水了。發(fā)生這種現(xiàn)象的主要原因是                                           。

(3)圖中的水筆在太空中是無法使用的,請發(fā)揮你的想象力為這種筆提出一種改進措施:                                           

                               。

【參考答案】

(1)大氣壓的作用;

(2)重力的作用;

(3)略(說明:只要能針對水筆在太空中由于失重而造成無法朝著筆尖的方向流出墨水的現(xiàn)象,提出改進措施,使得墨水受到一個持續(xù)向筆尖方向的力即可 )

                         (中檔題)

3. 小小文具盒里蘊含著豐富的物理知識,可以用來做很多物理實驗。請你利用文具盒中的文具設計兩個物理小實驗,只要求寫出實驗的做法和要說明的物理問題。

[ 示例 ]把鉛筆立在桌面上,可以看到鉛筆形成一個影子。說明光是沿直線傳播。

答:(1)                                                         

   (2)                                                         

 

【參考答案】

(1)用力彎塑料尺,塑料尺變彎。說明力可以改變物體的形狀。

(2)用兩手指按住圓珠筆的筆尖和筆尾,按住筆尖的手指更痛。(說明:用其他方法進行實驗,能說明問題的同樣給分)

                                                 (中檔題)

4.小明彎曲手中的鋼鋸片,感覺到彈力大小與彎曲程度有關,同時他猜想,彈力大小可能還跟鋼鋸片的長度有關。于是他和同學合作進行了圖9―11所示的實驗,將鋼鋸片夾在厚書內(nèi),伸出的長度(簡稱長度)用L表示;鋼鋸片形變量(彎曲程度)用末端側移量x表示,鋼鋸片的彈力用F表示,其大小等于測力計的讀數(shù)。實驗數(shù)據(jù)如下表。

(1)由第              次實驗數(shù)據(jù)分析可知,鋼鋸片在形變量x一定時,彈力F 隨長度L的                    (選填“增大”或“減小”);

(2)由第3~7次實驗數(shù)據(jù)分析可知,鋼鋸片在長度L一定時,彈力F跟形變量x成          

(3)請用表中鋼鋸片長度L為25cm時的數(shù)據(jù),在坐標紙上畫出彈力F跟形變量x關系的圖象;

(4)分析圖象,進一步歸納得出:                                    

                                  。

【參考答案】

(1)1、2、4 , 增大(或減小),減。ɑ蛟龃螅;

(2)正比 ;

(3)圖象略;

(4)彈力F與x成正比只在x小于5cm時成立, x大于5cm后F與x不成正比。

                                              (稍難題)

(四)計算題

1.餐飲業(yè)的浪費現(xiàn)象比較嚴重。小偉同學利用暑假到某餐館進行社會調(diào)查,以事實來提醒人們注意節(jié)約。他每天從餐館收集到顧客剩余、丟棄的啤酒約20kg,測出一只空酒瓶(含瓶蓋)的質(zhì)量是0.55kg,未開封的一瓶啤酒總質(zhì)量是1.15kg,酒瓶標簽上注明每瓶啤酒的凈含量是620ml。求:

(1)一瓶未開封啤酒的質(zhì)量;

(2)該餐館相當于每天浪費幾瓶未開封的啤酒;

(3)啤酒的密度。

【參考答案】                                                      

(1)一瓶未開封啤酒的質(zhì)量:m1=m-m0=1.15kg-0.55kg=0.6kg 

(2)每天浪費的啤酒瓶數(shù):  (取33瓶)

(3)啤酒的密度:

                                                                                    (容易題)

2.發(fā)光二極管是一種發(fā)展前景十分看好的節(jié)能照明燈具,我國計劃在2008年北京奧運會上大量使用它。電子制作興趣小組的同學用“2.5V  10mA”的高亮發(fā)光二極管制作手電筒,電路如圖9―12所示。

(1)若電源電壓為3V,為使發(fā)光二極管正常發(fā)光,R應取何值?

(2)實驗發(fā)現(xiàn),4只高亮發(fā)光二極管與1只“2.5V  0.3A”的小燈泡都正常發(fā)光時亮度相當,若累積使用10h,使用二極管手電筒能節(jié)約多少焦耳的電能?

 

【參考答案】                 

(1)電阻R與發(fā)光二極管串聯(lián)

UR U U = 3V 2.5V = 0.5 V

I R= I = 10 mA = 0.01A      

由歐姆定律  得        

(2)P管總= 4P = 4 UI = 4 × 2.5V × 0.01A = 0.1W     

P = UI = 2.5V × 0.3A = 0.75 W     

ΔP =  P-P管總 = 0.75 W-0.1W = 0.65 W

W = ΔPt = 0.65 W×10×3600s = 2.34×104J

                                                                                           (中檔題)


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