名校课堂系列答案科目：初中物理 来源：1＋1 轻巧夺冠·优化训练 九年级物理 北京课改版 题型：048
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)
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科目：初中物理 来源：鼎尖助学系列同步练习 物理（九年级 全） 题型：048
阅读短文，回答文章后面的问题．
温室效应近百年来，地球气候正经历一次以全球变暖为主要特征的显著变化．这种全球性的气候变暖是由自然的气候波动和人类活动增强的温室效应共同引起的．近50年的气候变暖主要是人类使用化石燃料排放的大量二氧化碳等温室气体的增温效应造成的．预测表明，未来50～100年，全球和我国的气候将继续向变暖的方向发展．
气候变化已经给全球与我国的自然生态系统和社会经济系统带来了重要影响，而且许多影响是负面的．因此人类需要采取适应气候变化的措施来克服气候变化的不利影响．
减少温室气体排放．减缓气候变化是《联合国气候变化框架公约》和《京都议定书》的主要目标．在参加气候变化框架公约的国际谈判中，我国面临的减排温室气体的国际压力将越来越大．
1988年11月世界气象组织和联合国环境规划署建立的“政府间气候变化专门委员会(IPCC)”，是为各国政府和国际社会提供气候变化最新科学信息的权威机构．它在2001年发布的第3次评估报告指出了全球变暖对全球的生态系统以及社会经济系统产生的影响已经相当严重．
我国是世界上气候变化的敏感区和脆弱区之一．
引起气候系统变化的原因有多种，概括起来可分成自然的气候波动与人类活动的影响两大类．前者包括太阳辐射的变化，火山爆发等．后者包括人类燃烧化石燃料以及毁林引起的大气中温室气体浓度增加，硫化物气溶胶浓度的变化，陆面覆盖和土地利用的变化等等．
人类活动会增加大气中温室气体的浓度并导致气候变化的研究，可以追溯到19世纪末．1896年，瑞典科学家斯万特·阿尔赫尼斯就对燃煤可能改变地球气候做出过预测．他指出，当大气中二氧化碳浓度加倍时，全球平均气温将增加5～6℃．之后，有许多科学家陆续对此问题进行了研究．1957年，瑞威拉等在美国发表了关于增加大气中温室气体浓度可能产生气候变化的论文．同年，美国夏威夷观象台开始进行二氧化碳浓度观测，从而正式揭开了人类研究气候变化的序幕．温室效应是这一话题的核心．它是指大气中的二氧化碳等气体透过太阳短波辐射，使地球表面升温；但阻挡地球表面向宇宙空间发射长波辐射，从而使大气增温．由于二氧化碳等气体的这一作用与“温室”的作用类似，故称之为“温室效应”，二氧化碳等气体则被称为“温室气体”．
工业革命前，大气中的二氧化碳等气体造成的“温室效应”使得地球表面平均温度由－18℃上升到当今自然生态系统和人类已适应的15℃．一旦大气中的温室气体浓度继续增加，进一步阻挡了地球向宇宙空间发射的长波辐射，为维持辐射平衡，地面必将增温，以增大长波辐射量．地面温度增加后，水汽将增加(增加大气对地面长波辐射的吸收)，冰雪将融化(减少地面对太阳短波的反射)，又使地表进一步增温，全球变暖更显著．
除了二氧化碳外，目前发现的人类活动排放的温室气体还有甲烷、氧化亚氮、氢氟碳化物、全氟化碳、六氟化硫．对气候变化影响最大的是二氧化碳、二氧化碳的生命期很长，一旦排放到大气中，最长可生存200年，因而最受关注．
排放温室气体的人类活动包括所有的化石能源燃烧后排放的二氧化碳．在化石能源中，煤含碳量最高，石油次之，天然气较低；化石能源开采过程中的煤炭瓦斯、天然气泄漏时排放的二氧化碳和甲烷；水泥、石灰、化工等工业生产过程中排放的二氧化碳；水稻田、牛羊等反刍动物消化过程中排放的甲烷；土地利用变化减少了对二氧化碳的吸收；废弃物排放中产生的甲烷和氧化亚氮．1860年以来，全球平均温度升高了0.6±0.2℃．近百年来最暖的年份均出现在1983年以后、20世纪北半球温度的增幅是过去1000年中最高的．
据资料显示，近百年来大气中温室气体浓度明显增加．大气中二氧化碳的浓度已达到过去42万年中的最高值．近百年里降水分布也发生了变化．大陆地区尤其是中高纬度地区降水增加，非洲等一些地区降水减少．有些地区极端天气气候事件(厄尔尼诺、干旱、洪涝、雷暴、冰雹、风暴、高温天气和沙尘暴等)的出现频率与强度增加．
(1)何谓温室效应？其主要影响因素是什么？
(2)文中提到“我国是世界上气候变化的敏感区和脆弱区之一”，面对温室效应的影响你有什么想法？我们应该怎么做？
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科目：初中物理 来源：素质教育新学案·物理·九年级·全一册 题型：064
阅读短文，回答文章后面的问题．
温室效应近百年来，地球气候正经历一次以全球变暖为主要特征的显著变化．这种全球性的气候变暧是由自然的气候波动和人类活动增强的温室效应共同引起的．近50年的气候变暖主要是人类使用化石燃料排放的大量二氧化碳等温室气体的增温效应造成的．预测表明，未来50～100年，全球和我国的气候将继续向变暖的方向发展．
气候变化已经给全球与我国的自然生态系统和社会经济系统带来了重要影响，而且许多影响是负面的．因此人类需要采取适应气候变化的措施来克服气候变化的不利影响．
减少温室气体排放、减缓气候变化是《联合国气候变化框架公约》和《京都议定书》的主要目标．在参加气候变化框架公约的国际谈判中，我国面临的减排温室气体的国际压力将越来越大．
1988年11月世界气象组织和联合国环境规划署建立的“政府间气候变化专门委员会(IPCC)”，是为各国政府和国际社会提供气候变化最新科学信息的权威机构．它在2001年发布的第3次评估报告指出了全球变暖对全球的生态系统以及社会经济系统产生的影响已经相当严重．
我国是世界上气候变化的敏感区和脆弱区之一．
引起气候系统变化的原因有多种，概括起来可分成自然的气候波动与人类活动的影响两大类．前者包括太阳辐射的变化，火山爆发等．后者包括人类燃烧化石燃料以及毁林引起的大气中温室气体浓度增加，硫化物气溶胶浓度的变化，陆面覆盖和土地利用的变化等等．
人类活动会增加大气中温室气体的浓度并导致气候变化的研究，可以追溯到19世纪末．1896年，瑞典科学家斯万特·阿尔赫尼斯就对燃煤可能改变地球气候做出过预测．他指出，当大气中二氧化碳浓度加倍时，全球平均气温将增加5～6℃．之后，有许多科学家陆续对此问题进行了研究．1957年，瑞威拉等在美国发表了关于增加大气中温室气体浓度可能产生气候变化的论文．同年，美国夏威夷观象台开始进行二氧化碳浓度观测，从而正式揭开了人类研究气候变化的序幕．温室效应是这一话题的核心．它是指大气中的二氧化碳等气体透过太阳短波辐射，使地球表面升温；但阻挡地球表面向宇宙空间发射长波辐射，从而使大气增温．由于二氧化碳等气体的这一作用与“温室”的作用类似，故称之为“温室效应”，二氧化碳等气体则被称为“温室气体”．
工业革命前，大气中的二氧化碳等气体造成的“温室效应”使得地球表面平均温度由－18℃上升到当今自然生态系统和人类已适应的15℃．一旦大气中的温室气体浓度继续增加，进一步阻挡了地球向宇宙空间发射的长波辐射，为维持辐射平衡，地面必将增温，以增大长波辐射量．地面温度增加后，水汽将增加(增加大气对地面长波辐射的吸收)，冰雪将融化(减少地面对太阳短波的反射)，又使地表进一步增温，全球变暖更显著．
除了二氧化碳外，目前发现的人类活动排放的温室气体还有甲烷、氧化亚氮、氢氟碳化物、全氟化碳、六氟化硫．对气候变化影响最大的是二氧化碳．二氧化碳的生命期很长，一旦排放到大气中，最长可生存200年，因而最受关注．
排放温室气体的人类活动包括所有的化石能源燃烧后排放的二氧化碳．在化石能源中，煤含碳量最高，石油次之，天然气较低．化石能源开采过程中的煤炭瓦斯、天然气泄漏时排放的二氧化碳和甲烷；水泥、石灰、化工等工业生产过程中排放的二氧化碳；水稻田、牛羊等反刍动物消化过程中排放的甲烷；土地利用变化减少了对二氧化碳的吸收；废弃物排放中产生的甲烷和氧化亚氮．1860年以来，全球平均温度升高了0.6±0.2℃．近百年来最暖的年份均出现在1983年以后．20世纪北半球温度的增幅是过去1000年中最高的．
据资料显示，近百年来大气中温室气体浓度明显增加．大气中二氧化碳的浓度已达到过去42万年中的最高值．近百年里降水分布也发生了变化．大陆地区尤其是中高纬度地区降水增加，非洲等一些地区降水减少．有些地区极端天气气候事件(厄尔尼诺、干旱、洪涝、雷暴、冰雹、风暴、高温天气和沙尘暴等)的出现频率与强度增加．
(1)何谓温室效应？其主要影响因素是什么？
(2)文中提到“我国是世界上气候变化的敏感区和脆弱区之一”，面对温室效应的影响你有什么想法？我们应该怎么做？
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科目：初中物理 来源：素质教育新学案·物理·九年级·全一册 题型：064
阅读以下文章并回答后面的问题．
雨、雪、垃圾能发电科学家们发现，大自然中蕴藏着巨大的能量，可以通过多种手段，从21世纪初期开始，有一定规模地向雨雪垃圾索电，是完全可以实现的．
利用积雪发电：大家知道，积雪的温度是0℃以下，因此雪中蕴藏着巨大的冷能．科学家提出利用积雪发电的大胆设想．它的工作原理是，将蒸发器放在地面上，将凝缩器放在高山上，再用两根管子将它们连接在一起，然后抽出管内空气，用地下热水使低沸点的氟里昂(即现代电冰箱所用的制冷物质)汽化，并以雪冷却凝缩器，由于氟里昂的沸点很低，加上管内被抽空，所以它就沸腾起来，变成气体快速向管子的上端跑去，冲击汽轮机旋转，从而带动发电机发电．试验证明，1 t雪可把2～4 t氟里昂送上蓄液器．可见雪的发电本领是十分惊人的．
雪的资源极其丰富，地球上34％的国家属多雪地区．我国东北和新疆北部是全国下雪天数最多的地区，每年平均在40天以上，积雪日数在90天以上．积雪发电的问世，将使茫茫雪原变成人类的又一理想的未来发电能源．
利用下雨发电：目前，科学家们研究雨能的利用已获得成功，它是利用一种叶片交错排列，并能自动关闭的轮子，轮子的叶片可以接受来自任何方向的雨滴，并能自动开关，使轮子一侧受力大，另一侧受力小，从而在雨滴冲击和惯性的作用下高速旋转，驱动电机发电．雨能电站可以弥补地面太阳能电站的不足，使人类巧妙而完美地应用太阳能、风能、雨能．
我国南方雨能资源丰富，特别是华东、华南、中南和西南各省的雨水充足，一年四季冰雪期很少，雨季的降雨量一般都比较多，阴雨天利用雨能发电，阳天利用太阳能发电，这样无论晴天或阴雨天，人们都可以享受到大自然的恩赐，享受到电能带来的光和热．
微生物电池：在探索微生物能源工作中，一些国家正在从事着微生物电池的研究．什么是微生物电池呢？它是一种用微生物的代谢产物，做电极活性物质，从而获取电能．从研究的进展看，作为微生物电池的活性物质，只限于甲酸、氢、氨等．我们用一种叫产气单抱菌的细菌，处理100摩尔椰子汁，使其生成甲酸，然后把以此做电解液的3个电池串连在一起，生成的电能可使半导体收音机连续播放50多个小时．当然，这只是试验，但它表现出的事实是令人神往的．
21世纪是人类飞向宇宙的时代，在宇宙飞船这样的封闭系统中，排泄物的处理确实是个必须解决的问题．美国宇宙航行局设计了一种一举两得的解决方案：用一种芽孢杆菌处理尿，使尿酸分解而生成尿素，在尿素酶的作用下分解尿素产生氨．氨用做电极活性物质，在铂电极上产生电极反应，组成了邀翔太空的理想微生物电池．在宇航条件下，每人每天如果排出22克尿，就能够获得47瓦时的电力．
氢燃料电池，成为微生物能源的又一种电能形式．利用一种产生氢气能力强的细菌，在容积为10升的发酵装置中，每小时所产生的近20升氢气，足以维持3.1～3.5伏燃料电池的工作．科学日新月异的21世纪，有机废水的处理也与微生物电池发生了密切关系．在利用微生物处理有机废水时，在使废水无害化的同时，可以把微生物的代谢产物做微生物电池的活性物质，从而获得电能，从这个角度上，微生物做为同时解决公害和能源问题的一种手段，已引起人们的广泛注意．尽管微生物电池的研制尚处在萌芽状态，使用也还只限于一定范围，但是到21世纪的某一天，微生物电池就能够带动着马达飞转，为人类创造更多的物质财富．
向污泥要能源：城市下水道污泥中富含有机物质，其中蕴藏着可观的能量．不少国家已开始利用厌氧细菌将下水道污泥“消化”，然后收集其中产生的沼气作为热源，并将下水道污泥制成固体燃料．
关于下水道污泥作为固体燃料的开发与实用化研究方面，欧洲国家居领先地位．日本东京都能源局利用下水道污泥作为燃料发电的试验也已获成功．日本能源科学家还将下水道污泥利用多级蒸发法制成固状物，所得燃料的发热量为16 000～18 000 kJ/kg，与煤差不多．
德国的一家化学公司将工厂下水道排放的废水(其中含10％的普通生活污水)进行处理，所得活性污泥作为燃料，他们在下水道污水中加入有机凝集剂，再用电力脱水机脱去部分水分，加入一定比例的粉煤，最后利用压滤机榨干水分，用这种方法制成的燃料发热量大约是9 200～1 000 kJ/kg，并且将其干燥、粉碎后并不影响其燃烧性能．
从下水道污泥中挖掘潜在能源，不仅开辟了能源新途径，还可以根本上解决城市下水道污泥污染问题．对改善城市地下水水质有着至关重要的作用．环境科学家有必要重新估计下水道污泥的作用和利用价值，进一步研究下水道污水处理以及下水道水系的设计．
目前，世界上许多国家正在研究，能否建立一个从污水处理到能源、环保方面的综合管理体系，以便一劳永逸地解决下水道污水的去向问题．
摘自《能源趣览》
阅读完以上文章后回答：
(1)文中介绍了哪几种新的能源利用方式？分别是什么？
(2)利用积雪和下雨发电的工作原理分别是什么？
(3)结合你在日常生活中对能源的利用，谈谈你对节约能源的看法．
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