1 . 阅读《核聚变与中国的“人造太阳”》回答问题。
2021年5月,中科院合肥物质科学研究院有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置创造新的世界纪录,成功实现可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒运行,标志着我国受控核聚变研究工作又上升到一个新的水平。
人们对核聚变的研究源于对太阳能源的认识。太阳每秒辐射出的能量约为3.8×1026J。是什么使太阳有如此丰富的能量?科学家们通过研究发现,太阳中心区处于高温、高压和高密度状态。在此条件下,原子的所有电子几乎都摆脱了原子核的束缚,这些失去电子的原子核相互之间的距离很小,易于结合成质量较大的原子核,同时释放出能量。因此,太阳的能源是核聚变释放出来的。
人们也一直在努力尝试实现受控核聚变,进而利用核聚变中的能源。与核裂变相比,核聚变有很多优点。第一,核聚变产能效率高。第二,地球上核聚变燃料氘和氚储量丰富。第三,核聚变更为安全、清洁。然而,在地球上要想实现受控核聚变,需要将超高温(1亿摄氏度以上)状态下的核燃料,长时间地约束在一个非常小的空间内。但是地球上没有任何容器能够承受如此高的温度,为此科学家们想到了利用磁场来约束,并设计了名为托卡马克的实验装置,其主要结构类似于一个两端相连的闭合通电螺线管,如图所示。由于核燃料在超高温状态下已经变成了带电粒子,磁场对运动的带电粒子可以产生力的作用,因此超高温状态下的核燃料可以被托举在磁场中,避免与容器直接接触。为了更好地约束上亿摄氏度的核燃料,人们利用超导材料制作导体线圈来产生强大的电流和磁场。
目前,关于受控核聚变的研究工作还在继续,相信不久的将来这一领域将有所突破。核聚变能一旦开始大规模地开发利用,就可以向人类提供“取之不尽,用之不竭”的能源,这将帮助人类彻底解决能源危机。
(1)“人造太阳”是通过______ (选填“核裂变”或“核聚变”)反应释放能量的;
(2)原子是由原子核和_______ 构成的;
(3)相比核裂变,核聚变具有的优点是:_______ ;
(4)请你根据所学知识,解释超导材料制作的导体线圈可以产生强大电流的原因。_______
核聚变与中国的“人造太阳”
2021年5月,中科院合肥物质科学研究院有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置创造新的世界纪录,成功实现可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒运行,标志着我国受控核聚变研究工作又上升到一个新的水平。
人们对核聚变的研究源于对太阳能源的认识。太阳每秒辐射出的能量约为3.8×1026J。是什么使太阳有如此丰富的能量?科学家们通过研究发现,太阳中心区处于高温、高压和高密度状态。在此条件下,原子的所有电子几乎都摆脱了原子核的束缚,这些失去电子的原子核相互之间的距离很小,易于结合成质量较大的原子核,同时释放出能量。因此,太阳的能源是核聚变释放出来的。
人们也一直在努力尝试实现受控核聚变,进而利用核聚变中的能源。与核裂变相比,核聚变有很多优点。第一,核聚变产能效率高。第二,地球上核聚变燃料氘和氚储量丰富。第三,核聚变更为安全、清洁。然而,在地球上要想实现受控核聚变,需要将超高温(1亿摄氏度以上)状态下的核燃料,长时间地约束在一个非常小的空间内。但是地球上没有任何容器能够承受如此高的温度,为此科学家们想到了利用磁场来约束,并设计了名为托卡马克的实验装置,其主要结构类似于一个两端相连的闭合通电螺线管,如图所示。由于核燃料在超高温状态下已经变成了带电粒子,磁场对运动的带电粒子可以产生力的作用,因此超高温状态下的核燃料可以被托举在磁场中,避免与容器直接接触。为了更好地约束上亿摄氏度的核燃料,人们利用超导材料制作导体线圈来产生强大的电流和磁场。
目前,关于受控核聚变的研究工作还在继续,相信不久的将来这一领域将有所突破。核聚变能一旦开始大规模地开发利用,就可以向人类提供“取之不尽,用之不竭”的能源,这将帮助人类彻底解决能源危机。
(1)“人造太阳”是通过
(2)原子是由原子核和
(3)相比核裂变,核聚变具有的优点是:
(4)请你根据所学知识,解释超导材料制作的导体线圈可以产生强大电流的原因。
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2022-01-14更新
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550次组卷
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6卷引用:北京市丰台区2021—2022学年九年级上学期期末考试物理试题
北京市丰台区2021—2022学年九年级上学期期末考试物理试题(已下线)2022年【寒假分层作业】九年级物理(人教版) 第27练 能源与可持续发展【专题】教材例题变式题(人教版)九年级全一册 第二十二章 第2节 核能(已下线)【好题汇编】备战2023-2024学年九年级物理上学期期末真题分类汇编(北京专用) 专题15 粒子和宇宙(已下线)专题十五太阳能(已下线)第二十二章能源与可持续发展-讲核心
名校
解题方法
2 . 阅读《超导体》,回答下列问题。
1911年,荷兰莱顿大学的H•卡茂林•昂内斯意外地发现,将水银冷却到﹣268.98℃时,水银的电阻突然消失;后来他又发现许多金属和合金都具有与水银相类似的低温下失去电阻的特性,由于材料的这种特殊导电性能,昂内斯称其为超导态。昂内斯由于他的这一发现获得了1913年诺贝尔奖。
科学家在研究过程中,将一个铅制的圆环,放入温度低于Tc=﹣265.97℃的空间,利用电磁感应使环内产生感应电流。结果发现,从1954年3月16日始,到1956年9月5日止,在两年半的时间内电流一直没有减小;当温度上升到高于Tc时,圆环由超导状态变成正常状态,感应电流立刻消失,这就是著名的昂内斯持久电流实验。
物质的温度低于它的临界温度(转变为超导的温度),这种物质才会有超导性。一般金属或合金的临界温度都很低,例如铅的临界温度是﹣265.97℃.要维持这么低的温度也是很困难的,这就使超导体目前只能应用在科学实验和高新技术中,而不能在日常生活和生产中普遍应用。近几十年来,各国科学家一直在努力寻找能够在室温下工作的超导材料。在这方面,我国的研究走在了世界的前列。
请回答下列问题:
(1)超导现象是指导体在温度降低到足够低时,有些材料的_____ 变为零的特性。
(2)“昂内斯持久电流实验”中铅制圆环由超导状态变成正常状态后,感应电流立刻消失,这个过程中电能转化成了_____ 能。
(3)假如电熨斗内部的电热丝、电动车内电动机的线圈、白炽灯的灯丝都处于超导状态,其中仍能正常工作且减少了能量损失的是_____ 。(选填“电熨斗”、“电动车”或“白炽灯”)
(4)若输电用导线处于超导状态,能减少导线上的能量损失。请简要写出此判断的依据。______
超导体
1911年,荷兰莱顿大学的H•卡茂林•昂内斯意外地发现,将水银冷却到﹣268.98℃时,水银的电阻突然消失;后来他又发现许多金属和合金都具有与水银相类似的低温下失去电阻的特性,由于材料的这种特殊导电性能,昂内斯称其为超导态。昂内斯由于他的这一发现获得了1913年诺贝尔奖。
科学家在研究过程中,将一个铅制的圆环,放入温度低于Tc=﹣265.97℃的空间,利用电磁感应使环内产生感应电流。结果发现,从1954年3月16日始,到1956年9月5日止,在两年半的时间内电流一直没有减小;当温度上升到高于Tc时,圆环由超导状态变成正常状态,感应电流立刻消失,这就是著名的昂内斯持久电流实验。
物质的温度低于它的临界温度(转变为超导的温度),这种物质才会有超导性。一般金属或合金的临界温度都很低,例如铅的临界温度是﹣265.97℃.要维持这么低的温度也是很困难的,这就使超导体目前只能应用在科学实验和高新技术中,而不能在日常生活和生产中普遍应用。近几十年来,各国科学家一直在努力寻找能够在室温下工作的超导材料。在这方面,我国的研究走在了世界的前列。
请回答下列问题:
(1)超导现象是指导体在温度降低到足够低时,有些材料的
(2)“昂内斯持久电流实验”中铅制圆环由超导状态变成正常状态后,感应电流立刻消失,这个过程中电能转化成了
(3)假如电熨斗内部的电热丝、电动车内电动机的线圈、白炽灯的灯丝都处于超导状态,其中仍能正常工作且减少了能量损失的是
(4)若输电用导线处于超导状态,能减少导线上的能量损失。请简要写出此判断的依据。
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2022-01-01更新
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58次组卷
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2卷引用:北京市师达中学2022-2023学年九年级上学期12月段考物理试题
3 . 请根据材料,回答下列问题:
1911年,荷兰物理学家昂尼斯发现,水银的电阻并不像预料的那样随温度降低逐渐减小,而是当温度降到-268.98℃附近时,水银的电阻突然降到零。某些金属、合金和化合物,在温度降到绝对零度附近某一特定温度时,它们的电阻突然减小到无法测量的现象称为超导现象,能够发生超导现象的物质称为超导体。昂尼斯由于他的这一发现获得了1913年诺贝尔奖。
超导体由正常态转变为超导态的温度称为这种物质的转变温度(或临界温度)TC。物质的温度低于它的临界温度,这种物质才会有超导性。根据临界温度的不同,超导材料可以被分为:高温超导材料和低温超导材料。但这里所说的“高温”只是相对的,其实仍然远低于冰点0℃,对常温来说也是极低的温度。
超导材料具有损耗低、能自动触发、可多次动作等特点,被广泛应用于各种限流器中,用于构造低损耗线圈。基于超导材料的超导态/正常态(S/N)转换特性,即温度、电流、磁场低于临界值时为超导态,任何一个参数超过临界值后自动恢复到非超导态。
人们利用超导体的转换特性制造出电阻型直流超导限流器,它的基本结构如图所示,由一个超导线圈和分流电阻并联组成。正常状态下超导线圈处于超导状态,几乎没有电阻。当发生短路故障时电流增大到超过超导线圈的临界电流,从而呈现出电阻,限制了故障电流的大小。分流电阻用于保护超导线圈,避免其过热损坏。
除限流器外,超导体在磁悬浮列车、量子应用、可控核聚变等重要领域都有着巨大的发展空间。
(1)超导体是指在温度降低到足够低时,某些金属材料的_______ 会减小到无法测量的导体。
(2)超导体在超导状态下_______ 用来制作滑动变阻器的电阻丝。(选填“能”或“不能”)。
(3)电阻型直流超导限流器在正常状态下超导线圈处于超导状态,此时电流通过_______ (“超导线圈”、“分流电阻”或“超导线圈和分流电阻”)。
(4)请简要说明当发生短路故障时,超导限流器如何限制故障电流。_______
超导体
1911年,荷兰物理学家昂尼斯发现,水银的电阻并不像预料的那样随温度降低逐渐减小,而是当温度降到-268.98℃附近时,水银的电阻突然降到零。某些金属、合金和化合物,在温度降到绝对零度附近某一特定温度时,它们的电阻突然减小到无法测量的现象称为超导现象,能够发生超导现象的物质称为超导体。昂尼斯由于他的这一发现获得了1913年诺贝尔奖。
超导体由正常态转变为超导态的温度称为这种物质的转变温度(或临界温度)TC。物质的温度低于它的临界温度,这种物质才会有超导性。根据临界温度的不同,超导材料可以被分为:高温超导材料和低温超导材料。但这里所说的“高温”只是相对的,其实仍然远低于冰点0℃,对常温来说也是极低的温度。
超导材料具有损耗低、能自动触发、可多次动作等特点,被广泛应用于各种限流器中,用于构造低损耗线圈。基于超导材料的超导态/正常态(S/N)转换特性,即温度、电流、磁场低于临界值时为超导态,任何一个参数超过临界值后自动恢复到非超导态。
人们利用超导体的转换特性制造出电阻型直流超导限流器,它的基本结构如图所示,由一个超导线圈和分流电阻并联组成。正常状态下超导线圈处于超导状态,几乎没有电阻。当发生短路故障时电流增大到超过超导线圈的临界电流,从而呈现出电阻,限制了故障电流的大小。分流电阻用于保护超导线圈,避免其过热损坏。
除限流器外,超导体在磁悬浮列车、量子应用、可控核聚变等重要领域都有着巨大的发展空间。
(1)超导体是指在温度降低到足够低时,某些金属材料的
(2)超导体在超导状态下
(3)电阻型直流超导限流器在正常状态下超导线圈处于超导状态,此时电流通过
(4)请简要说明当发生短路故障时,超导限流器如何限制故障电流。
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2021-11-03更新
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226次组卷
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2卷引用:北京市陈经纶中学分校2022-2023学年九年级上学期期中物理试题