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永　動　機(jī)

　　人們在長期的生活和生產(chǎn)中認(rèn)識到，人類的生存和發(fā)展離不開能源．人們是多么渴望生產(chǎn)一種不需要耗用任何能量而能永遠(yuǎn)不停工作的機(jī)器－－永動機(jī)．下圖所示的是一個永動機(jī)的設(shè)計方案：輪子中有一個轉(zhuǎn)動軸，輪子邊緣安裝著12個可活動的短桿，每個短桿的一端裝有一個鐵球．方案的設(shè)計者認(rèn)為右邊的球與左邊的球離軸遠(yuǎn)些，因此，右邊的球產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動力矩要比左邊的球產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動力矩大．這樣輪子就會永無休止地沿著箭頭所指的方向轉(zhuǎn)動下去，并且?guī)訖C(jī)器轉(zhuǎn)動．但事實(shí)上并未實(shí)現(xiàn)不停息的轉(zhuǎn)動．仔細(xì)分析一下就會發(fā)現(xiàn)，雖然右邊每個球產(chǎn)生的力矩大，但是球的個數(shù)少，左邊每個球產(chǎn)生的力矩小，但是球的個數(shù)多．于是，輪子不會持續(xù)轉(zhuǎn)動下去而對外做功，只會擺動幾下，便停在圖中所畫的位置上．

　　17～18世紀(jì)，永動機(jī)最為流行，人們曾提出各種永動機(jī)設(shè)計方案，有采用“螺旋汲水”，有利用輪子的慣性、水的浮力或毛細(xì)作用的，也有利用同性磁極之間排斥作用的．18世紀(jì)末，不少科學(xué)家開始懷疑制造永動機(jī)的可能性．1775年，法國科學(xué)院決議不再受理永動機(jī)的設(shè)計方案．這些事實(shí)，使人們逐步悟出一個道理：永動機(jī)不可能實(shí)現(xiàn)是由于某一普遍定律的限制，而這條定律至今還沒發(fā)現(xiàn)．因此，它啟示人們不再為設(shè)計永動機(jī)而煞費(fèi)苦心，轉(zhuǎn)而致力于這一未發(fā)規(guī)定律的挖掘工作．

　　17～18世紀(jì)，經(jīng)典力學(xué)中已蘊(yùn)涵著機(jī)械能的轉(zhuǎn)化和守恒的初步思想．倫福德等人對摩擦生熱的研究，否定了熱質(zhì)說，提示了機(jī)械能與物體內(nèi)能變化的關(guān)系．1800年發(fā)明了電池，不久又發(fā)現(xiàn)了電流的熱效應(yīng)、磁效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)及電磁感應(yīng)，科學(xué)家們進(jìn)一步展示出了自然界不同現(xiàn)象的相互聯(lián)系、相互轉(zhuǎn)化的圖景．在其他方面，如生物學(xué)發(fā)現(xiàn)了動物的體溫和進(jìn)行機(jī)械活動的能量跟它攝取的食物的化學(xué)能有關(guān)．這一切，都為能量守恒發(fā)現(xiàn)做了必要的準(zhǔn)備．19世紀(jì)40年代，不同國家的十幾位科學(xué)家以不同的方式，各自獨(dú)立地提出了能量守恒定律．人們認(rèn)識到：能量既不會消滅，也不會憑空產(chǎn)生，能量有各種不同的形式，可從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中能量的總量保持不變．能量守恒定律使永動機(jī)幻夢被徹底地打破．

　　在制造上面所說的第一類永動機(jī)的這一嘗試失敗之后，一些人又夢想著制造另一種永動機(jī)，希望它不違反能量守恒定律，而且既經(jīng)濟(jì)又方便．例如，這種可直接從海洋或大氣中吸取熱量使之轉(zhuǎn)化為機(jī)械功．由于海洋和大氣的能量是取之不盡的，因而這種熱可永不停息地運(yùn)轉(zhuǎn)做功，也是一種永動機(jī)．然而，在大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，英國物理學(xué)家開爾文于1851年提出一條新的普遍原理：物質(zhì)不可能從單一的熱源吸取熱量，使之完全變?yōu)橛杏玫墓Χ划a(chǎn)生其他影響．看來永動機(jī)只是人們的美好愿望，永遠(yuǎn)也不可能實(shí)現(xiàn)．

(1)人類夢想制造的永動機(jī)有哪幾類？為什么都沒有實(shí)現(xiàn)？

(2)下圖是兩位發(fā)明家自制的永動機(jī)模型．你能否和其他同學(xué)討論一下，它們能“永動”嗎？

　　　　

(3)人們?yōu)槭裁礋嶂杂诎l(fā)明與制造永動機(jī)？

答案：
解析：

(1)一類是不需要耗用任何能量而能永遠(yuǎn)不停工作的機(jī)器；另一類是不違反能量守恒定律的永動機(jī)．都違反了能量守恒定律．

(2)不能，根據(jù)力學(xué)定律，不借助外力，它們只能停在如圖所示的位置動不起來．

(3)人們希望不耗用能源而能完成各項工作．


練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：初中物理 來源： 題型：閱讀理解

閱讀下面關(guān)于納米應(yīng)用的文章，回答文后問題：
美國F117A型飛機(jī)蒙皮上的隱身材料就含有多種超微粒子，它們對不同波段的電磁波有強(qiáng)烈的吸收能力．為什么超微粒子，特別是納米粒子對紅外和電磁波有隱身作用呢？主要原因有兩點(diǎn)：一方面由于納米微粒尺寸遠(yuǎn)小于紅外及雷達(dá)波波長，因此納米微粒材料對這種波的透過率比常規(guī)材料要強(qiáng)得多，這就大大減少波的反射率，使得紅外探測器和雷達(dá)接收到的反射信號變得很微弱，從而達(dá)到隱身的作用；另一方面，納米微粒材料的比表面積比常規(guī)粗粉大3～4個數(shù)量級，對紅外光和電磁波的吸收率也比常規(guī)材料大得多，這就使得紅外探測器及雷達(dá)得到的反射信號強(qiáng)度大大降低，因此很難發(fā)現(xiàn)被探測目標(biāo)，起到了隱身作用．
現(xiàn)代很多軍用飛機(jī)表面都涂有納米材料，請你談?wù)劶{米材料能夠“隱身”的原因（寫兩條）．

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科目：初中物理 來源：課堂三級講練物理九年級(全) 題型：065

閱讀下面的文章，回答文后的問題

城市街道上汽車的最高行駛速度

　　現(xiàn)代社會汽車大量增加，發(fā)生交通事故的一個重要原因是遇到意外情況時車不能立即停止下來，為此交通管理部門，對不同汽車的最高行駛速度進(jìn)行了限制，如下表：

　　為什么要做如此不同的限制呢？我們知道車輛遇到意外情況剎車，車不能立即停止下來的主要原因是車的動能太大，對汽車的速度進(jìn)行限制就是為了減小汽車行駛時的動能大�。捎谖矬w的動能是由物體的質(zhì)量和速度兩個因素共同決定的，因此質(zhì)量不同的汽車，限制行駛的速度不同．在沒有中心雙實(shí)線、中心分隔帶、機(jī)動車道與非機(jī)動車道分隔設(shè)施的道路，來往的汽車和行人共用同一車道，發(fā)生交通事故的可能性就更大，對各種汽車行駛速度的限制就更加嚴(yán)格．

(1)遇到意外情況，剎車后汽車不能立即停止下來的原因是________________；城市街道對汽車行駛速度進(jìn)行限制的目的是________．

(2)不同類型的汽車，在同樣的道路上，為什么限制的車速不一樣？

________________________________．

(3)同一輛車，在其他道路上行駛速度為什么限制不一樣？________________________________．

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科目：初中物理 來源：素質(zhì)教育新學(xué)案·物理·九年級·全一冊 題型：064

閱讀下面的文章，回答文后的問題：

熱量的傳遞

　　物體在任何時候都有一定的溫度，在自然狀態(tài)下，溫度高的物體總會把熱量傳遞給溫量低的物體，直到它們之間的溫度相等為止．那么，熱量是怎樣傳遞的呢？一般來說，有傳導(dǎo)、對流和輻射三種傳熱方式．

　　拿一根鐵絲，把一端放在火上燒，另一端拿在手中，過一會兒你會覺得手拿的這一端也燙起手來；把一塊燒熱的磚放在地板上，過一會兒，你會發(fā)現(xiàn)地板也被燙熱了．上面的例子告訴我們，物體的熱量既可以在物體自身不同的部位間傳遞，也可以在不同的物體之間傳遞．這種熱量自動地從溫度高的物體(或部分)傳到溫度低的物體(或部分)的傳遞方式叫熱傳導(dǎo)．

　　熱傳導(dǎo)在日常生活中用得很多：炒菜做飯的時候，火焰的熱是通過熱傳導(dǎo)的方式傳給鐵鍋，再通過鐵鍋傳給飯或菜；用溫度計測量溫度時也是利用熱傳導(dǎo)，即溫度計的玻璃泡的表面跟被測量的物體接觸后，把待測物體的熱傳導(dǎo)到玻璃泡內(nèi)部，使里面液體受熱膨脹，這樣液體的高度發(fā)生變化，顯示溫度量值．

　　不同的物體傳導(dǎo)熱的本領(lǐng)是不同的．人們把善于傳導(dǎo)熱的物體叫做熱的良導(dǎo)體，把不善于傳導(dǎo)熱的物體叫做熱的不良導(dǎo)體．固體中的金屬是熱的良導(dǎo)體，其他的固體大都是不良導(dǎo)體，如石頭、陶瓷、玻璃、木頭、皮革、棉花等．我們用來燒飯、燒菜的鍋都是用善于傳熱的金屬制成的，目的就是能讓熱盡快地傳給待加熱的食物．冬季人們穿棉衣、毛衣或羽絨服，正是因?yàn)檫@類東西都是熱的不良導(dǎo)體，可以保存身體散發(fā)出的熱量，達(dá)到保暖的目的．

　　熱的另一種傳導(dǎo)方式叫對流．

　　取一個盛水的燒壞，里面放進(jìn)幾條小魚．把燒杯傾斜放在架子上，杯口下面放一盞燃燒著的酒精燈．燒了一會，杯口的水開始沸騰，小魚卻仍然在里面悠然自得地游著．用手摸一摸燒杯的底部，原來杯子的底部還是涼的．

　　這表明，水是熱的不良導(dǎo)體．那么，為什么在水壺里的水，一會兒就被燒開了呢？

　　原來，用水壺加熱水的過程中，下部的水首先受熱，體積膨脹變輕，向上浮起，而上部的水沒有受熱，比下部受熱的水重，就向下沉．這樣不斷地上下交替運(yùn)動，壺里的水就逐漸熱起來，直到沸騰．這種傳遞熱的方式叫做熱對流，是熱傳遞的又一種方式．

　　除了水以外，空氣也是熱的不良導(dǎo)體，它也能通過對流來傳遞熱量．如果你用手在爐的上方和爐門處試一試，就會感到，爐的上方有一股熱氣冒出來，而爐門處卻有一股冷氣吹入．這是因?yàn)闋t膛內(nèi)的空氣受熱膨脹上升，周圍的冷空氣就從爐門進(jìn)入爐子來補(bǔ)充．冬季把爐子放在屋里，上升的熱空氣占據(jù)了上部空間，上部比較重的冷空氣便下降，形成了冷熱空氣的不斷對流，經(jīng)過一段時間整個房子就變暖了．

　　在日常生活中，利用氣體對流的例子很多．例如，冬季用暖氣片取暖，就是要用暖氣片把空氣加熱，使空氣對流，把熱傳遍室內(nèi)．因此，暖氣片一般要放在靠近窗戶的地方，不能放在________．

　　熱的另一種傳遞方式叫熱輻射．

　　站在火爐或火堆旁，身體向著火的一面會感到熱，這種熱是從哪里來？空氣是熱的不良導(dǎo)體，不善于傳導(dǎo)熱，所以這不是傳導(dǎo)來的．是空氣對流嗎？也不是，因?yàn)槿说母杏X只是向著火的一面熱，而不是全身都熱．這種熱由溫度高的物體沿直線直接向四周投射的傳遞方式叫輻射．太陽就是通過輻射的方式將熱量傳給地球的．

　　熱輻射是一種很重要的傳遞熱的方式．可以說正因?yàn)橛辛颂柕妮椛?普照)，才有地球上的一切生命和人類活動．輻射是以熱源為中心向四周發(fā)出的；在跟熱源距離相等的位置上，輻射的強(qiáng)度是相等的．但輻射的強(qiáng)度限離開熱源的距離有關(guān)，距離越遠(yuǎn)，輻射越弱．另外，障礙物如木板，能擋住輻射熱．

　　輻射還跟物體的顏色有關(guān)，顏色越深，吸收或散發(fā)輻射熱的能力就越強(qiáng)；顏色越淺，吸收或散發(fā)輻射熱的能力就越弱．夏天我們常穿________衣服．

(1)請在文章空處境上合適的詞．

(2)我們中國的飲食文化中常有蒸、烤、煮、炸等多種技法．請你對照文章中關(guān)于熱的傳遞方式分別指出：蒸、炸、烤各屬于哪種方式？

(3)為什么說“正因?yàn)橛辛颂柕妮椛?普照)，才有了地球上的一切生命和人類活動”？請你結(jié)合本章知識談?wù)勛约旱恼J(rèn)識．

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科目：初中物理 來源： 題型：閱讀理解

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變廢為寶的生物質(zhì)能

      生物質(zhì)是地球上最廣泛存在的物質(zhì)，它包括所有動物、植物和微生物，以及由這些有

  生命物質(zhì)派生、排泄和代謝的許多有機(jī)質(zhì)。各種生物質(zhì)都具有一定的能量。以生物質(zhì)為載

  體、由生物質(zhì)產(chǎn)生的能量，便是生物質(zhì)能。

生物質(zhì)能是太陽能以化學(xué)能形式貯存在生物中的一種能量形式。它直接或間接來源于

    植物的光合作用。地球上的植物進(jìn)行光合作用所消費(fèi)的能量，  占太陽照射到地球總輻射量的0.2％。這個比例雖不大，但絕對值很驚人：光合作用消費(fèi)的能量是目前人類能源消費(fèi)總量的40倍。可見，生物質(zhì)能是一個巨大的能源。

    人類以柴薪為能源，歷史長達(dá)百萬年。作為可直接利用的燃料，柴薪利用貫穿著整個人類的文明發(fā)展史。除柴薪的直接燃燒外，生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)化利用技術(shù)還有沼氣生產(chǎn)、酒精制取、木制石油、生物質(zhì)能發(fā)電等。

    一、生物質(zhì)能的來源

柴薪  至今仍是許多發(fā)展中國家的重要能源。但由于柴薪的需求導(dǎo)致林地日減，應(yīng)適當(dāng)規(guī)劃與廣泛植林。

    牲畜糞便  牲畜的糞便，經(jīng)干燥可直接燃燒供應(yīng)熱能。若將糞便經(jīng)過厭氧處理，可產(chǎn)生甲烷和肥料。

    制糖作物  制糖作物可直接發(fā)酵，轉(zhuǎn)變?yōu)橐掖肌?/p>

    城市垃圾  主要成分包括：紙屑（占40％）、紡織廢料（占20％）和廢棄食物（占20％）等。將城市垃圾直接燃燒可產(chǎn)生熱能，或是經(jīng)過熱分解處理制成燃料使用。

    城市污水  一般城市污水約含有0.02％一0.03％的固體與99％以上的水分，下水道污泥有望成為厭氧消化槽的主要原料。

    水生植物  同柴薪一樣，水生植物也可轉(zhuǎn)化成燃料。

    二、生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)化利用

    生物質(zhì)能的開發(fā)和利用具有巨大的潛力，主要包括兩方面：一是建立以沼氣為中心的農(nóng)村新能量、物質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)，使秸稈中的生物能以沼氣的形式緩慢地釋放出來，解決燃料問題；二是建立能量農(nóng)場、能量林場及海洋能量農(nóng)場。

    沼氣利用技術(shù)  人類發(fā)現(xiàn)、利用沼氣，已有悠久的歷史。1776年，意大利科學(xué)家沃爾塔發(fā)現(xiàn)沼澤地里腐爛的生物質(zhì)發(fā)酵，從水底冒出一連串的氣泡，分析其主要成分為甲烷和二氧化碳等氣體。由于這種氣體產(chǎn)生于沼澤地，故俗稱“沼氣”。1781年，法國科學(xué)家穆拉發(fā)明人工沼氣發(fā)生器。200多年過去了，如今全世界約有農(nóng)村家用沼氣池530萬個，中國就占了92％。農(nóng)村沼氣池的主要填料是豬糞、秸稈、污泥和水等。隨著農(nóng)村沼氣使用的日益推廣和大型厭氧工程技術(shù)的進(jìn)步，90年代以來，世界范圍內(nèi)的一些大型沼氣工程有了迅速發(fā)展。

    生物質(zhì)汽化將固體生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為氣體燃料，稱為生物質(zhì)汽化。其基本原理是含碳物質(zhì)在不充分氧化（燃燒）的情況下，會產(chǎn)生出可燃的一氧化碳?xì)怏w，即煤氣。制造煤氣的設(shè)備稱為汽化爐，人們故意不給足氧氣，讓含碳物質(zhì)在沒有足夠的空氣的情況下燃燒，“燜”出一氧化碳來。

    生物質(zhì)液化  將固體生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為液體燃料，稱為生物質(zhì)液化。它包括間接液化和直接液化兩種。間接液化是指通過微生物作用或化學(xué)合成方法生成液體燃料，如乙醇（酒精）、甲醇；直接液化則是采用機(jī)械方法，用壓榨或提取等工藝獲得可燃燒的油品，如棉籽油等植物油，經(jīng)提煉成為可替代柴油的燃料。

    生物質(zhì)熱分解  這是一項很有潛力的技術(shù)，用于制取人造石油。一些生物質(zhì)通過熱分解，可制取生物油、生物炭和可燃燒氣體，使生物質(zhì)得到充分利用。

    能源農(nóng)場  即建立以獲取能源為目的的生物質(zhì)生產(chǎn)基地，以能源農(nóng)場的形式大規(guī)模培育生物質(zhì)，并加工成可利用的能源；要對土地進(jìn)行合理規(guī)劃，盡可能利用山地、非耕荒地和水域，選擇適合當(dāng)?shù)厣L條件的生物質(zhì)品種進(jìn)行培育、繁殖，以獲得足夠數(shù)量的高產(chǎn)植物。在海洋、水域，要充分利用海藻和水生物提取能源，建立海洋能源農(nóng)場或江河能源農(nóng)場。同時，將基因工程等現(xiàn)代生物技術(shù)廣泛應(yīng)用于能源農(nóng)場中，以提高能源轉(zhuǎn)化率。

專家預(yù)測，到2050年，以生物質(zhì)能為重要組成部分的可再生能源，將以相同或低于礦物燃料的價格，提供全球3／5的電力和2／5的直接燃料。

                                                           摘自《新科技啟蒙》

（1）生物質(zhì)能是屬于一次能源還是二次能源?是屬于可再生能源還是不可再生能源？

（2）生物質(zhì)能在使用時可以轉(zhuǎn)化為哪些形式的能？請舉例說明。

（3）能源危機(jī)是一個全球性的問題，對于我們個人，平時使用過哪些能源?我們在使用時要注意些什么問題?談?wù)勀愕目捶ā?/p>

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