題目列表(包括答案和解析)
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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(shù)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。湓蚴悄壳爸迫涞霓k法是以消耗其他能源為代價的.若利用核聚變反應(yīng)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(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,世界各國已建造多種類型的試驗裝置200多臺.近年來,設(shè)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(yīng)用還有相當大的距離,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)計到21世紀50年代前后能實現(xiàn)原型示范的可控聚變反應(yīng).
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(shè)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(yīng)等.
低溫核供熱反應(yīng)堆是一種既清潔、經(jīng)濟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.利用核能還可以對海水進行淡化處理,以解決缺水問題.
法國已設(shè)計了一種輕小型反應(yīng)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(jié)構(gòu)狀況和質(zhì)量,進行考古文物內(nèi)部的無損檢驗等.
可以預(yù)計,21世紀是核能與核技術(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(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(yīng)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(shè)法在飛機水泥跑道下面安裝蒸氣管道.
不難預(yù)料,未來的世紀將是科學(xué)技術(shù)日新月異的時代,是人類學(xué)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(shù)全方位應(yīng)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(xué)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(yīng)用?
(3)人類社會現(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)
人教版第十二章 運動和力 復(fù)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(jié)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(xué)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。
、票容^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(xué)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(xué)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(xué),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:
Ⅱ 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(yīng)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(shè)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。
、 實驗中數(shù)據(jù)的記錄:
設(shè)計數(shù)據(jù)記錄表格是初中應(yīng)具備的基本能力之一。設(shè)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(shè)計出合理的表格。
練習: 某次中長跑測驗中,小明同學(xué)跑1000m,小紅同學(xué)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(shè)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(shè)計如下
三、長度的測量
1.長度的測量是物理學(xué)最基本的測量,也是進行科學(xué)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(guān)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(xué)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(jié)果由數(shù)字和單位組成。(也可表達為:測量結(jié)果由準確值、估讀值和單位組成)。
練習:有兩位同學(xué)測同一只鋼筆的長度,甲測得結(jié)果12.82cm,乙測得結(jié)果為12.8cm。如果這兩位同學(xué)測量時都沒有錯誤,那么結(jié)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(xué)所用的刻度尺分度值都是mm,則乙同學(xué)的結(jié)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(xué)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(yīng)越長。
六、慣性和慣性定律
1.伽利略斜面實驗:
⑴三次實驗小車都從斜面頂端滑下的目的是:保證小車開始沿著平面運動的速度相同。
、茖嶒灥贸龅媒Y(jié)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(chǔ)上,進行理想化推理。(也稱作理想化實驗)它標志著物理學(xué)的真正開端。
2.牛頓第一定律:
、排nD總結(jié)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)。
⑵說明:
A、牛頓第一定律是在大量經(jīng)驗事實的基礎(chǔ)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(xué)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(guān),所以力不是產(chǎn)生或維持運動的原因。
3.慣性:
⑴定義: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(guān),與物體是否受力、受力大小、是否運動、運動速度等皆無關(guān)。
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(guān)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(yīng)用:應(yīng)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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