Question

【題目】2011年3月11日，日本發(fā)生了地震和海嘯災難，致使福島核電出現核泄漏．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）為了不使“人工浮島”沉入海底，該浮體最多可以儲存質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）
（2）請你談談核能發(fā)電與火力發(fā)電相比的優(yōu)點和可能帶來的問題．

Answer 1

【答案】
（1）解：“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”的總質量：m總= = =2.1×107kg，

儲存放射性污水的質量：m污水=m總﹣m浮體=2.1×107kg﹣8×106kg=2.1×107kg﹣0.8×107kg=1.3×107kg

（2）解：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）

【解析】（1）為了不使“人工浮島”沉入海底，根據物體浮沉條件可知，“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量，最后用總質量減去浮體自身的質量，就算出了放射性污水的質量；（2）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：核能電廠會產生放射性廢料；核電廠的反應器內有大量的放射性物質，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．
【考點精析】關于本題考查的阿基米德原理和物體的浮沉條件及其應用，需要了解阿基米德原理：浸在液體中的物體受到向上的浮力，浮力的大小等于物體排開的液體所受的重力．這個規(guī)律叫做阿基米德原理，即 F浮= G排 =ρ液gv排；物體的浮沉條件：浸沒在液體中的物體 F�。綠 時上浮，F浮 = G 時懸浮，F浮 ＜G 時下沉．物體浮沉條件的應用舉例：（1）輪船（2）潛水艇（3）氣球（4）飛艇、熱氣（5）密度計（密度計的刻度是從上到下刻度變大，刻度不均勻，且刻度無單位．）才能得出正確答案．