2011年3月11日,日本发生了地震和海啸灾难,致使福岛核电出现核泄漏.为减少放射性污染,电力公司利用“人工浮岛”(一个钢制的空心浮体)储存放射性污水,该浮体是用8×106kg的钢板制成的一个外形长140m,宽50m、高3m的空心长方体.问:(1)为了不使“人工浮岛”沉入海底,该浮体最多可以储存质量为多少千克的放射性污水?(为了计算方便,海水的密度取1.0×103kg/m3,g=10N/kg)(2)请你谈谈核能发电与火力发电相比的优点和可能带来的问题.
2011年3月11日,日本发生了地震和海啸灾难,致使福岛核电出现核泄漏.为减少放射性污染,电力公司利用“人工浮岛”(一个钢制的空心浮体)储存放射性污水,该浮体是用8×106kg的钢板制成的一个外形长140m,宽50m、高3m的空心长方体.问:
(1)为了不使“人工浮岛”沉入海底,该浮体最多可以储存质量为多少千克的放射性污水?(为了计算方便,海水的密度取1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
(2)请你谈谈核能发电与火力发电相比的优点和可能带来的问题.
(1)“人工浮岛”恰好浸没时的排水体积:V排=140m×50m×3m=2.1×104m3,
“人工浮岛”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,
由题意可知,当G总=F浮时,“人工浮岛”储存的放射性污水最多,
则“人工浮岛”的总质量:m总=
=F浮 g
=2.1×107kg,2.1×108N 10N/kg
储存放射性污水的质量:m污水=m总-m浮体=2.1×107kg-8×106kg=2.1×107kg-0.8×107kg=1.3×107kg;
(2)核能发电的优点:省燃料,污染小,成本低;
可能带来的问题:核泄漏(或核辐射、核污染、核废料).
答案解析:(1)为了不使“人工浮岛”沉入海底,根据物体浮沉条件可知,“人工浮岛”所受的浮力不能小于“人工浮岛”的总重力.而要求该浮体最多可以储存质量为多少千克的放射性污水,就需要先求出该浮体能受的最大浮力.当浮体浸没入水中时(悬浮状态),所受的浮力是最大的,浮力可根据阿基米德原理来进行计算,计算出最大浮力以后,就知道了“人工浮岛”的总重,然后用总重除以g就算出了浮体的总质量,最后用总质量减去浮体自身的质量,就算出了放射性污水的质量;
(2)核能发电的优点:核能发电不像化石燃料发电那样排放大量的污染物质岛空气中,因此核能发电不会造成空气污染;核能电厂所使用的燃料体积小,运输与储存都很方便;核能发电的成本中,燃料费用所占的比例较低;
缺点:核能电厂会产生放射性废料;核电厂的反应器内有大量的放射性物质,如果在事故中释放到外界环境,会对生态及民众造成伤害.
考试点:阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用;核能的优点和可能带来的问题.
知识点:本题以世界时事为背景,考查了与物理相关的知识,这类题型在考试中经常出现.