2011年3月11日，日本发生了地震和海啸灾难，致使福岛核电-优题课

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．

科目物理题型计算题难度中等

知识点：利用平衡法求液体密度核能的优点和可能带来的问题

小明家新买来一台容积为 $80 L$ 的天然气热水器。小明学习了热效率的知识后，尝试估测该热水器的热效率，他把“进水量”设置为 $40 L$ ，“出水温度”设置为 $40^{°} C$ 后，开始加热。当水温达到 $40^{°} C$ 时，自动停止加热。已知当时自来水的温度是 $20^{°} C$ ，加热前天然气表的示数为 $129.96 m^{3}$ ，停止加热后变为 $130.06 m^{3}$ ，天然气的热值 $q_{天然气} = 4.2 \times 10^{7} J / m^{3}$ ，水的比热容 $c_{水} = 4.2 \times 10^{3} J / (kg \cdot^{\circ} C})$ ， $1 L = 10^{- 3} m^{3}$ ．求：

（1）水箱中水的质量；

（2）水箱中水吸收的热量；

（3）该热水器的热效率。

如图所示，置于水平桌面上的容器，底面积为 $200 c m^{2}$ ，未装水时的质量为 $0.2 kg$ 。容器盛水后水面的高度为 $15 cm$ ，容器对桌面的压强为 $1.1 \times 10^{3} Pa$ ，求水对容器向上的压力。（已知 $ρ_{水} = 1.0 \times 10^{3} kg / m^{3}$ ， $g$ 取 $10 N / kg$ ，忽略容器壁的厚度）

如图所示电路，电阻 $R'$ 的阻值为 $50 Ω$ ，滑动变阻器 $R$ 的最大阻值为 $100 Ω$ ，电源电压 $10 V$ 保持不变，闭合开关，求：

（1）当 $P$ 移至 $a$ 端时，电阻 $R'$ 消耗的功率；

（2）当 $P$ 移至 $b$ 端时，电路中的电流大小和通电 $2 \min$ 产生的热量。

用如图所示的装置将浸没在水中、质量为 $0.85 kg$ 的物体以 $0.1 m / s$ 的速度匀速提升 $0.2 m$ ，弹簧测力计的示数为 $3 N$ ，不计绳子和滑轮的重及摩擦，假设物体始终未露出水面。（已知 $ρ_{水} = 1.0 \times 10^{3} kg / m^{3}$ ， $g$ 取 $10 N / kg)$ 求：

（1）物体受到的浮力；

（2）物体的密度；

（3）拉力的功率。

可燃冰是一种新型能源，它是水和天然气在高压低温情况下形成的类冰状结晶物质，主要成分是甲烷，其开采是世界难题，据中央电视台2017年5月18日报道，我国可燃冰已试采成功，技术处于世界领先，用燃气锅炉烧水时，把质量为 $500 kg$ ，初温为 $20^{°} C$ 的水加热到 $100^{°} C$ ，共燃烧了 $12 m^{3}$ 天然气，已知水的比热容 $c_{水} = 4.2 \times 10^{3} J / (kg \cdot^{\circ} C})$ ，天然气热值 $q = 4.2 \times 10^{7} J / m^{3}$ ，可燃冰的热值为同体积天然气的160倍，求：

（1）水吸收的热量；

（2）燃气锅炉烧水时的效率；

（3）若换用可燃冰，应使用多少 $m^{3}$ 可燃冰。

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