Question

19．2011年3月11日，日本發(fā)生了地震和海嘯災(zāi)難，致使福島核電出現(xiàn)核泄漏．為減少放射性污染，電力公司利用“人工浮島”（一個鋼制的空心浮體）儲存放射性污水，該浮體是用8×10⁶kg的鋼板制成的一個外形長140m，寬50m、高3m的空心長方體．問：
（1）核電站的核心裝置是核反應(yīng)堆，利用核燃料在里面發(fā)生核裂變而釋放出巨大能量用于發(fā)電，把核能轉(zhuǎn)化為電能，核能是不可再生能源（填可再生或不可再生）．
（2）為了不使“人工浮島”沉入海底，該浮體最多可以儲存質(zhì)量為多少千克的放射性污水（為了計算方便，海水的密度取1.0×10³kg/m³，g=10N/kg）
（3）請你談?wù)労四馨l(fā)電與火力發(fā)電相比的優(yōu)點和可能帶來的問題核能發(fā)電的優(yōu)點：省燃料，污染小，成本低；
可能帶來的問題：核泄漏（或核輻射、核污染、核廢料）．

Answer 1

分析 （1）核裂變和核聚變都能釋放能量，但是又有區(qū)別，對于核裂變是可控的，如核電站的核反應(yīng)堆就是通過核裂變提供能量的，對于核聚變過程不可控，如氫彈爆炸就是利用核聚變釋放能量．
從能源是否可再利用的角度可分為可再生能源和不可再生能源，化石能源、核能會越用越少，不可能在短期內(nèi)從自然界得到補充，所以它們屬于不可再生能源；而風(fēng)能、水能、太陽能、生物質(zhì)能，可以在自然界里源源不斷的得到補充，所以它們屬于可再生能源；
（2）為了不使“人工浮島”沉入海底，根據(jù)物體浮沉條件可知，“人工浮島”所受的浮力不能小于“人工浮島”的總重力．而要求該浮體最多可以儲存質(zhì)量為多少千克的放射性污水，就需要先求出該浮體能受的最大浮力．當(dāng)浮體浸沒入水中時（懸浮狀態(tài)），所受的浮力是最大的，浮力可根據(jù)阿基米德原理來進行計算，計算出最大浮力以后，就知道了“人工浮島”的總重，然后用總重除以g就算出了浮體的總質(zhì)量，最后用總質(zhì)量減去浮體自身的質(zhì)量，就算出了放射性污水的質(zhì)量；
（3）核能發(fā)電的優(yōu)點：核能發(fā)電不像化石燃料發(fā)電那樣排放大量的污染物質(zhì)島空氣中，因此核能發(fā)電不會造成空氣污染；核能電廠所使用的燃料體積小，運輸與儲存都很方便；核能發(fā)電的成本中，燃料費用所占的比例較低；
缺點：核能電廠會產(chǎn)生放射性廢料；核電廠的反應(yīng)器內(nèi)有大量的放射性物質(zhì)，如果在事故中釋放到外界環(huán)境，會對生態(tài)及民眾造成傷害．

解答 解：（1）核電站是利用原子核發(fā)生裂變釋放出的核能來發(fā)電的，核能是不可再生能源．
（2）“人工浮島”恰好浸沒時的排水體積：V_排=140m×50m×3m=2.1×10⁴m³，
“人工浮島”受到的最大浮力：F_浮=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×2.1×10⁴m³=2.1×10⁸N，
由題意可知，當(dāng)G_總=F_浮時，“人工浮島”儲存的放射性污水最多，
則“人工浮島”的總質(zhì)量：m_總=$\frac{{F}_{浮}}{g}$=$\frac{2.1×1{0}^{8}N}{10N/kg}$=2.1×10⁷kg，
儲存放射性污水的質(zhì)量：m_污水=m_總-m_浮體=2.1×10⁷kg-8×10⁶kg=2.1×10⁷kg-0.8×10⁷kg=1.3×10⁷kg；
（3）核能發(fā)電的優(yōu)點：省燃料，污染小，成本低；
可能帶來的問題：核泄漏（或核輻射、核污染、核廢料）．
故答案為：（1）核反應(yīng)堆；裂變；不可再生．
（2）1.3×10⁷kg；
（3）核能發(fā)電的優(yōu)點：省燃料，污染小，成本低；可能帶來的問題：核泄漏（或核輻射、核污染、核廢料）．

點評 本題以世界時事為背景，考查了與物理相關(guān)的知識，這類題型在考試中經(jīng)常出現(xiàn)．