题目列表(包括答案和解析)
阅读与思考.
21世纪——核能时代21世纪,能源问题是首先要解决的问题之一,随着人口的增加和经济的发展,能源的消耗量飞快地增长.从目前的消耗量计算,石油还能采50年,煤最多能采100多年.若全世界均按美国和加拿大的耗能水平(人均耗煤8.4吨/年)计算,即使人口增长率为零,地球上的煤也只能维持30多年,而石油和天然气只能维持10几年.
虽然地球上还有其他形式的能源,如太阳能、风能、地热能、水能等,但与煤和石油相比微不足道,不能满足人类的需要.相比之下,核能是解决能源危机的一个最有效的途径.核能是地球上储量最丰富的能源.又是高度密集的能源.它的效率是惊人的,1 kg核燃料所释放的能量相当于2 500 t煤或2 000 t石油.而且,核裂变发电技术已经成熟,它有其无法取代的优点.首先,是地球上核燃料资源储量丰富,已探明的矿至少有460万吨,可供人类使用200多年;其次,核能发电比较经济,总的算起来,核电厂的发电成本要比火电厂低15%~50%;第三,核电是清洁的能源,有利于保护环境.
所以,21世纪是核能发电的大发展时期.氢是一种很有前途的新的“二次能源”.液态氢已被用来作为人造卫星和宇宙飞船中的能源,但困难是不能大量制取.其原因是目前制取氢的办法是以消耗其他能源为代价的.若利用核聚变反应则非常有希望解决这一问题.因为海水中含有大量氢及其同位素氘和氚(据计算,一桶海水中能提取的氘的能量相当于300桶汽油).若将海水中所有的氘的核能都释放出来,它所产生的能量足以提供人类使用数百亿年.
然而,实现持续的可控核聚变,难度非常大.核聚变反应的温度大约需要几十亿度,在这样的高温下,氘、氚混合燃料形成高温等离子态.这里有许多问题需要解决,如怎样加热到如此高的温度?怎样盛装如此高温度的等离子体?这就是如何约束的问题.
目前,世界各国已建造多种类型的试验装置200多台.近年来,设在英国牛津附近的核聚变装置完成了一项可控核聚变试验.在圆形圈内,在2亿摄氏度下,氘、氚气体相遇成功爆炸,产生了200 kW的能量,试验持续了几分钟.虽然这距实际应用还有相当大的距离,技术上也还有许多难题需要解决.但已露出胜利的曙光.预计到21世纪50年代前后能实现原型示范的可控聚变反应.
可见,下世纪一旦核聚变能被利用起来,将会使人类彻底摆脱能源危机.我们设想,到那时,廉价的能源将使21世纪成为一个能量富足的时代,可生产出更丰富更新型的产品,而成本更为低廉.例如,可以从海洋中提取更多有用的元素,像金和铂,到那时,其价值不再是金钱的象征.那么利用金和铂耐腐蚀的优良特性,来制造耐腐蚀的储槽、阀门、管道等,可延长其使用寿命而不用频繁更换.
此外,从海水中提取矿物质的“核”工厂生产过程中的副产品——蒸馏水,也非常有用,可以通过管道将它们输送到水源短缺的地方,实施庞大的灌溉计划,改造农田,生产过程中产生的热量还可以送入城市,用于取暖或作为热源.核能除了发电之外,还可以用于炼钢、推动动力机械、海水淡化处理、建筑物供热采暖、空调制冷及热水供应等.
低温核供热反应堆是一种既清洁、经济又安全的理想新热源.建设一座20万千瓦的供热堆,每年消耗核燃料二氧化铀仅1 t,它可以为500万立方米的建筑物供暖.利用核能还可以对海水进行淡化处理,以解决缺水问题.
法国已设计了一种轻小型反应堆,功率为10~20万千瓦,只有10个大气压的运行压力,比较安全.利用堆芯产生的热量将海水加热蒸馏,每天可生产8万立方米淡水,可供15万人饮用.
中子照相已成为一种新的无损检验方法,它可以弥补X射线和γ射线照相的不足之处,进行一些它们鞭长莫及的工作.如可以检验手机、航天器、火箭等装置内部零件的结构状况和质量,进行考古文物内部的无损检验等.
可以预计,21世纪是核能与核技术在医学中广泛应用并取得重大发展的时代.除了现有的核医学诊断治疗技术之外,中子治疗癌症是比较有前途的方法之一.这是因为许多癌组织对硼有较好的吸收效果,同时硼又有吸收中子的能力,当它被癌组织吸收后,经中子辐照,硼-10变成锂-7,并放出α粒子,α粒子的射线能量较高,可以更有效地杀死癌细胞.
例如,日本有一脑癌患者就是利用这种方法治疗后,不仅痊愈了,而且还能驾驶卡车,简直不可思议.在交通运输领域,核能的利用将使其产生革命性的变革.核能舰船组成的远洋舰队可以在水上游弋几十年而不用补充燃料.如果将反应堆做得足够小,并解决防护问题,到那时,就能生产出核能汽车、核能坦克、核能火车、核能飞机.
核能还可作为宇宙飞船的动力,到那时,人们可以到其他星系去旅游.21世纪,人们可以对“老天爷”——天气发号施令.人类将充分利用核能与大自然抗衡.到那时,不会因气候和天气情况影响飞机的起降,没有飞机会因机场封冻而不能着陆,因为我们可设法在飞机水泥跑道下面安装蒸气管道.
不难预料,未来的世纪将是科学技术日新月异的时代,是人类学会和自然和谐相处的时代,是经济和文明继续高速发展的时代,也是核能与核技术全方位应用的新时代.未来的核能时代将成为人类历史上最光彩夺目、最美好的时代.
(李士 中国科学院核分析开放实验室)
(1)21世纪存在什么样的能源危机?为什么说核能是解决能源危机的一个最有效的途径?
(2)21世纪,核能除了发电之外,还有哪些方面的应用?
(3)人类社会现在所应用的能源很多来自千百万年前埋在地下的植物经过漫长的地质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这些化石能源的清洁能源.(至少写出三种)
人教版第十二章 运动和力 复习提纲
一、参照物
1.定义:为研究物体的运动假定不动的物体叫做参照物。
2.任何物体都可做参照物,通常选择参照物以研究问题的方便而定。如研究地面上的物体的运动,常选地面或固定于地面上的物体为参照物,在这种情况下参照物可以不提。
3.选择不同的参照物来观察同一个物体结论可能不同。同一个物体是运动还是静止取决于所选的参照物,这就是运动和静止的相对性。
4.不能选择所研究的对象本身作为参照物那样研究对象总是静止的。
练习:
☆诗句“满眼风光多闪烁,看山恰似走来迎,仔细看山山不动,是船行”其中“看山恰似走来迎”和“是船行”所选的参照物分别是船和山。
☆坐在向东行驶的甲汽车里的乘客,看到路旁的树木向后退去,同时又看到乙汽车也从甲汽车旁向后退去,试说明乙汽车的运动情况。
分三种情况:①乙汽车没动;②乙汽车向东运动,但速度没甲快;③乙汽车向西运动。
☆解释毛泽东《送瘟神》中的诗句“坐地日行八万里,巡天遥看一千河”。
第一句:以地心为参照物,地面绕地心转八万里。第二句:以月亮或其他天体为参照物在那可看到地球上许多河流。
二、机械运动
定义:物理学里把物体位置变化叫做机械运动。
特点:机械运动是宇宙中最普遍的现象。
比较物体运动快慢的方法:
⑴比较同时启程的步行人和骑车人的快慢采用:时间相同路程长则运动快。
⑵比较百米运动员快慢采用:路程相同时间短则运动快。
⑶百米赛跑运动员同万米运动员比较快慢,采用:比较单位时间内通过的路程。实际问题中多用这种方法比较物体运动快慢,物理学中也采用这种方法描述运动快慢。
练习:体育课上,甲、乙、丙三位同学进行百米赛跑,他们的成绩分别是14.2S,13.7S,13.9S,则获得第一名的是 同学,这里比较三人赛跑快慢最简便的方法是路程相同时间短运动的快。
分类:(根据运动路线)⑴曲线运动;⑵直线运动。
Ⅰ 匀速直线运动:
定义:快慢不变,沿着直线的运动叫匀速直线运动。
定义:在匀速直线运动中,速度等于运动物体在单位时间内通过的路程。
物理意义:速度是表示物体运动快慢的物理量。
计算公式:变形,。
速度单位:国际单位制中m/s;运输中单位km/h;两单位中m/s单位大。
换算:1m/s=3.6km/h。人步行速度约1.1m/s。它表示的物理意义是:人匀速步行时1秒中运动1.1m。
直接测量工具:速度计。
速度图象:
Ⅱ 变速运动:
定义:运动速度变化的运动叫变速运动。
(求某段路程上的平均速度,必须找出该路程及对应的时间)。
物理意义:表示变速运动的平均快慢。
平均速度的测量:原理。
方法:用刻度尺测路程,用停表测时间。从斜面上加速滑下的小车。设上半段,下半段,全程的平均速度为v1.v2.v 则v2>v>v1。
常识:人步行速度1.1m/s;自行车速度5m/s;大型喷气客机速度900km/h;客运火车速度140km/h;高速小汽车速度108km/h;光速和无线电波3×108m/s。
Ⅲ 实验中数据的记录:
设计数据记录表格是初中应具备的基本能力之一。设计表格时,要先弄清实验中直接测量的量和计算的量有哪些,然后再弄清需要记录的数据的组数,分别作为表格的行和列。根据需要就可设计出合理的表格。
练习: 某次中长跑测验中,小明同学跑1000m,小红同学跑800m,测出他两跑完全程所用的时间分别是4分10秒和三分20秒,请设计记录表格,并将他们跑步的路程、时间和平均速度记录在表格中。
| 跑步路程 | 时间 | 平均速度 |
小明 | 1000m | 4分10秒 | 4m/s |
小红 | 800m | 3分20秒 | 4m/s |
解:表格设计如下
三、长度的测量
1.长度的测量是物理学最基本的测量,也是进行科学探究的基本技能。长度测量的常用的工具是刻度尺。
2.国际单位制中,长度的主单位是m,常用单位有千米(km),分米(dm),厘米(cm),毫米(mm),微米(μm),纳米(nm)。
3.主单位与常用单位的换算关系:
1km=103m;1m=10dm;1dm=10cm;1cm=10mm;1mm=103μm;1m=106μm;1m=109nm;1μm=103nm。
单位换算的过程:口诀:“系数不变,等量代换”。
4.长度估测:黑板的长度2.5m;课桌高0.7m;篮球直径24cm;指甲宽度1cm;铅笔芯的直径1mm;一只新铅笔长度1.75dm;手掌宽度1dm;墨水瓶高度6cm。
5.特殊的测量方法:
A、测量细铜丝的直径、一张纸的厚度等微小量常用累积法(当被测长度较小,测量工具精度不够时可将较小的物体累积起来,用刻度尺测量之后再求得单一长度)
☆如何测物理课本中一张纸的厚度?
答:数出物理课本若干张纸,记下总张数n,用毫米刻度尺测出n张纸的厚度L,则一张纸的厚度为L/n。
☆如何测细铜丝的直径?
答:把细铜丝在铅笔杆上紧密排绕n圈成螺线管,用刻度尺测出螺线管的长度L,则细铜丝直径为L/n。
☆两卷细铜丝,其中一卷上有直径为0.3mm,而另一卷上标签已脱落,如果只给你两只相同的新铅笔,你能较为准确地弄清它的直径吗?写出操作过程及细铜丝直径的数学表达式。
答:将已知直径和未知直径两卷细铜丝分别紧密排绕在两只相同的新铅笔上,且使线圈长度相等,记下排绕圈数N1和N2,则可计算出未知铜丝的直径D2=0.3N1/N2mm
B、测地图上两点间的距离,圆柱的周长等常用化曲为直法(把不易拉长的软线重合待测曲线上标出起点终点,然后拉直测量)
☆给你一段软铜线和一把刻度尺,你能利用地图册估测出北京到广州的铁路长吗?
答:用细铜线去重合地图册上北京到广州的铁路线,再将细铜线拉直,用刻度尺测出长度L查出比例尺,计算出铁路线的长度。
C、测操场跑道的长度等常用轮滚法(用已知周长的滚轮沿着待测曲线滚动,记下轮子圈数,可算出曲线长度)
D、测硬币、球、圆柱的直径圆锥的高等常用辅助法(对于用刻度尺不能直接测出的物体长度可将刻度尺三角板等组合起来进行测量)
你能想出几种方法测硬币的直径?(简述)
①直尺三角板辅助法;②贴折硬币边缘用笔画一圈剪下后对折量出折痕长;③硬币在纸上滚动一周测周长求直径;④将硬币平放直尺上,读取和硬币左右相切的两刻度线之间的长度。
6.刻度尺的使用规则:
A、“选”:根据实际需要选择刻度尺。
B、“观”:使用刻度尺前要观察它的零刻度线、量程、分度值。
C、“放”用刻度尺测长度时,尺要沿着所测直线(紧贴物体且不歪斜)。不利用磨损的零刻线。(用零刻线磨损的刻度尺测物体时,要从整刻度开始)
D、“看”:读数时视线要与尺面垂直。
E、“读”:在精确测量时,要估读到分度值的下一位。
F、“记”:测量结果由数字和单位组成。(也可表达为:测量结果由准确值、估读值和单位组成)。
练习:有两位同学测同一只钢笔的长度,甲测得结果12.82cm,乙测得结果为12.8cm。如果这两位同学测量时都没有错误,那么结果不同的原因是:两次刻度尺的分度值不同。如果这两位同学所用的刻度尺分度值都是mm,则乙同学的结果错误。原因是:没有估读值。
7.误差:
(1)定义:测量值和真实值的差异叫误差。
(2)产生原因:测量工具 测量环境 人为因素。
(3)减小误差的方法:多次测量求平均值;用更精密的仪器。
(4)误差只能减小而不能避免,而错误是由于不遵守测量仪器的使用规则和主观粗心造成的,是能够避免的。
四、时间的测量
1.单位:秒(S)。
2.测量工具:古代:日晷、沙漏、滴漏、脉搏等。
现代:机械钟、石英钟、电子表等。
五、力的作用效果
1.力的概念:力是物体对物体的作用。
2.力产生的条件:①必须有两个或两个以上的物体;②物体间必须有相互作用(可以不接触)。
3.力的性质:物体间力的作用是相互的(相互作用力在任何情况下都是大小相等,方向相反,作用在不同物体上)。两物体相互作用时,施力物体同时也是受力物体,反之,受力物体同时也是施力物体。
4.力的作用效果:力可以改变物体的运动状态;力可以改变物体的形状。
说明:物体的运动状态是否改变一般指:物体的运动快慢是否改变(速度大小的改变)和物体的运动方向是否改变。
5.力的单位:国际单位制中力的单位是牛顿简称牛,用N表示。
力的感性认识:拿两个鸡蛋所用的力大约1N。
6.力的测量:
⑴测力计:测量力的大小的工具。
⑵分类:弹簧测力计、握力计。
⑶弹簧测力计:
A、原理:在弹性限度内,弹簧的伸长与所受的拉力成正比。
B、使用方法:“看”:量程、分度值、指针是否指零;“调”:调零;“读”:读数=挂钩受力。
C、注意事项:加在弹簧测力计上的力不许超过它的最大量程。
D、物理实验中,有些物理量的大小是不宜直接观察的,但它变化时引起其他物理量的变化却容易观察,用容易观察的量显示不宜观察的量,是制作测量仪器的一种思路。这种科学方法称做“转换法”。利用这种方法制作的仪器:温度计、弹簧测力计、压强计等。
7.力的三要素:力的大小、方向、和作用点。
8.力的表示法:力的示意图:用一根带箭头的线段把力的大小、方向、作用点表示出来,如果没有大小,可不表示,在同一个图中,力越大,线段应越长。
六、惯性和惯性定律
1.伽利略斜面实验:
⑴三次实验小车都从斜面顶端滑下的目的是:保证小车开始沿着平面运动的速度相同。
⑵实验得出得结论:在同样条件下,平面越光滑,小车前进地越远。
⑶伽利略的推论是:在理想情况下,如果表面绝对光滑,物体将以恒定不变的速度永远运动下去。
⑷伽利略斜面实验的卓越之处不是实验本身,而是实验所使用的独特方法──在实验的基础上,进行理想化推理。(也称作理想化实验)它标志着物理学的真正开端。
2.牛顿第一定律:
⑴牛顿总结了伽利略、笛卡儿等人的研究成果,得出了牛顿第一定律,其内容是:一切物体在没有受到力的作用的时候,总保持静止状态或匀速直线运动状态。
⑵说明:
A、牛顿第一定律是在大量经验事实的基础上,通过进一步推理而概括出来的,且经受住了实践的检验所以已成为大家公认的力学基本定律之一。但是,我们周围不受力是不可能的,因此不可能用实验来直接证明牛顿第一定律。
B、牛顿第一定律的内涵:物体不受力,原来静止的物体将保持静止状态,原来运动的物体,不管原来做什么运动,物体都将做匀速直线运动。
C、牛顿第一定律告诉我们:物体做匀速直线运动可以不需要力,即力与运动状态无关,所以力不是产生或维持运动的原因。
3.惯性:
⑴定义:物体保持运动状态不变的性质叫惯性。
⑵说明:惯性是物体的一种属性。一切物体在任何情况下都有惯性,惯性大小只与物体的质量有关,与物体是否受力、受力大小、是否运动、运动速度等皆无关。
4.惯性与惯性定律的区别:
A、惯性是物体本身的一种属性,而惯性定律是物体不受力时遵循的运动规律。
B、任何物体在任何情况下都有惯性,(即不管物体受不受力、受平衡力还是非平衡力),物体受非平衡力时,惯性表现为“阻碍”运动状态的变化;惯性定律成立是有条件的。
☆人们有时要利用惯性,有时要防止惯性带来的危害,请就以上两点各举两例(不要求解释)。答:利用:跳远运动员的助跑;用力可以将石头甩出很远;骑自行车蹬几下后可以让它滑行。防止:小型客车前排乘客要系安全带;车辆行使要保持距离;包装玻璃制品要垫上很厚的泡沫塑料。
七、二力平衡
1.定义:物体在受到两个力的作用时,如果能保持静止状态或匀速直线运动状态称二力平衡。
2.二力平衡条件:二力作用在同一物体上、大小相等、方向相反、两个力在一条直线上。
概括:二力平衡条件用四字概括“一、等、反、一”。
3.平衡力与相互作用力比较:
相同点:①大小相等;②方向相反;③作用在一条直线上不同点:平衡力作用在一个物体上可以是不同性质的力;相互力作用在不同物体上是相同性质的力。
4.力和运动状态的关系:
物体受力条件 | 物体运动状态 | 说明 |
力不是产生(维持)运动的原因 | ||
受非平衡力 合力不为0 | 力是改变物体运动状态的原因 |
5.应用:应用二力平衡条件解题要画出物体受力示意图。
画图时注意:①先画重力然后看物体与那些物体接触,就可能受到这些物体的作用力;②画图时还要考虑物体运动状态。
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