高一,二物理学测复习讲义2010.doc

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1、高一、二物理學測復習講義2010單元五：核能與現代科技、近代物理觀一、核能1.核分裂：a.反應方程式：元素符號中，左上角的數是質量數，左下角的數是原子序(質子數)b.核能發電是利用濃度3％以上的鈾-235作為燃料，以慢速中子撞擊鈾-235原子核時，使原子核產生分裂，並產生2~3個中子，這些中子再繼續撞擊其他鈾-235原子核造成鏈鎖反應。c.核能發電的優點為不會造成空汚、酸雨、溫室效應。燃料鈾的體積小，運輸和儲存皆方便。缺點為高輻射核廢料若處理不當，將對生物的生存環境有長期不利的影響2.核融合(核聚變)反應：較輕的原子核在極高溫下結合成較重的原子核之反應過程。。如太陽表面的核

2、融合反應為能量3.質能互換定律：E：核反應所釋出的能量(J)m：核反應後所減少的質量(kg)c：光速(m/s)4.核輻射：核分裂時會釋放高能量的輻射，包括射線(氦原子核)、射線(電子)、射線(高能量電磁波)a.依原子能委員會規定，民眾每年輻劑量限度為5毫西弗b.核輻射的應用在農業、醫藥、考古、發電…，與日常生活有密切關聯二、能源的種類與利用1.目前主要來自煤、石油、天然氣及鈾礦2.能量守恆定律：能量不會無中生有，也不會無緣無故消失。當能量轉換時，有些能量散失成散亂的熱能無法回收再利用3.解決能源危機的方法：有效利用能源和節約，加速開發替代能源三、現代科技1.雷射：單一頻率的

3、光(電磁波)a.光束細直，不發散，可傳送到很遠處而不易散開b.光度強能量高，可作為手術或切割金屬2.半導體：導電能力介於導體與絕緣體之間a.半導體摻雜微量的三價或五價元素後，分別成為p型半導體與n型半導體b.二極體具有整流作用，可將交流電改為直流電c.電晶體(三極體)具有放大交流電訊號的能力d.積體電路(IC)：將二極體、電晶體、電阻、電容等上百萬個電子元件，放在面積只有幾平方公分的小晶片上，每一晶片都是一個完整的電路3.超導體：某些物質在臨界溫度以下會出現零電阻、反磁性。a.應用在發電、輸電、磁浮列車、核磁共振斷層掃描儀等4.液晶為液態晶體，具有液體的可流性和固體結晶的有

4、序性，其性質介於液體和固體之間55a.當受到光、熱、電場、磁場等外在作用時，液晶分子的配列方向會容易發生偏轉，導致光學或電學等特性改變。利用這種特殊的旋光性，可製成液晶顯示器(LCD)。2.電漿：將氣體加熱至高溫時，氣體分子即解離成可自由移動的電子和正離子組成的混合態，稱為電漿或電離體，具有導電性，被認為是物質的第四態。太空中許多發光的星體，如太陽其內部呈現電漿狀態，日常生活中，閃電是電漿放電的自然現象，日光燈，霓虹燈是利用電漿發光的工具，電漿顯示器。3.奈米科技a.奈米是長度單位，1奈米等於10-9公尺b.奈米科技是研究1~100奈米之間c.奈米材料的特性：同種物質在不同

5、尺度下會表現完全不同的性質，如顏色、熔點、導電性、導熱性、化學活性……等。d.蓮花效應：蓮葉表面超疏水性及自潔性。一、近代物理古典物理近代物理區分包含力學、熱學、光學、電磁學，研究巨觀的物理現象包含量子力學與相對論，研究微觀的原子結構時間絕對的和觀察者的運動狀態無關相對的和觀察者的運動狀態有關能量連續性量子化測量精確性可同時測出質點的位置與動量測不準原理在微觀尺度內，不能同時測出質點的位置與動量物理量決定論在巨觀世界裡所有的物理量是可以精確的被描述機率性在原子尺度內所有的物理量只能以存在的機率來描述學測題91年1.經由核分裂與核聚變（或稱核融合）反應所釋放出來的能量，都可以

6、轉換用來發電。下列有關此二種反應的敘述，何者正確﹖(A)核分裂與核聚變均使用鈾為燃料(B)核聚變時釋放出來的能量，並非來自核能(C)核聚變比核分裂產生更嚴重的輻射性廢料問題(D)太陽輻射放出的巨大能量，主要來自核聚變反應(E)目前已有許多發電廠利用核聚變反應提供商業用電答案：(D)解析：(A)使用鈾作為燃料的核反應是屬於核分裂。(B)核聚變時釋放出來的能量也是來自核能。(C)核聚變並沒有輻射性廢料問題。(E)核聚變反應仍無法作為商業用電，是因反應爐輸出的能量低於維持其運轉所輸入的能量，導致發電成本過高。5592年1.當以mp與mn分別代表質子與中子的質量時，一個由Z個質子與

7、N個中子組成的穩定原子核，其質量M與質量數A＝Z＋N的關係，可表示為M＝ZmP＋Nmn－AE/C2（C代表光速）。若E隨A的變化如圖12所示，則下列敘述，何者正確？（應選二項）(A)穩定原子核的Z與N必須相等(B)穩定原子核的質量，必小於其所含質子與中子的質量總和(C)兩個Fe原子核融合為一個原子核時，質量會減少而轉變成能量(D)兩個H原子核融合為一個原子核時，質量會減少而轉變成能量答案：(B)(D)解析：(B)由M＝ZmP＋Nmn－AE/C2，可看出穩定原子核的質量M必小於所有質子與中子的質量總和（ZmP＋Nmn