Question

【题目】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．

Answer 1

【答案】
（1）解：“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= = =2.1×107kg，

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）解：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）

【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．
【考点精析】关于本题考查的阿基米德原理和物体的浮沉条件及其应用，需要了解阿基米德原理：浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于物体排开的液体所受的重力．这个规律叫做阿基米德原理，即 F浮= G排 =ρ液gv排；物体的浮沉条件：浸没在液体中的物体 F浮＞G 时上浮，F浮 = G 时悬浮，F浮 ＜G 时下沉．物体浮沉条件的应用举例：（1）轮船（2）潜水艇（3）气球（4）飞艇、热气（5）密度计（密度计的刻度是从上到下刻度变大，刻度不均匀，且刻度无单位．）才能得出正确答案．