5.5新材料及其应用 同步训练 2024-2025学年沪粤版（2024）物理八年级上册

5.5新材料及其应用 同步训练 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．小红利用电脑在网上学习，制造电脑芯片所用的硅晶片属于（　　） A．导体 B．绝缘体 C．半导体 D．超导体 2．从材料的性质来考虑，以下各种材料中最适合用来制造远距离输电线的是（  ） A．绝缘体 B．半导体 C．银 D．超导体 3．2017年，年仅24岁的中国青年曹原，在石墨烯超导领域中取得了重大突破。所谓超导现象就是电阻为零的现象，据此可知超导材料适合用来制作（　　） A．电动机线圈 B．电炉的电炉丝 C．发光二极管 D．滑动变阻器线圈 4．下列关于材料及其应用的说法中正确的是（　　） A．现代计算机中CPU元件不需要应用半导体材料 B．纳米材料在力、热、电、光、磁等方面表现出很多特殊性能 C．铜、铁、陶瓷、玻璃都属于导体 D．若用超导材料来输电，则不能节约能源和材料 5．中国25岁的科学家曹原由于其在石墨烯超导领域中的重大突破于2021年再次登上热搜。超导材料不能用来制作（　　） A．电热丝 B．电磁铁 C．电动机线圈 D．输电导线 二、填空题 6．室温下外形相同的纳米铜比普通铜可多拉长50倍而不会断裂，表明纳米铜具有较好的 性，我国华为研制的芯片所用材料是 （选填“导体”、“半导体”、“绝缘体”或“超导体”）。 7．手机、智能电器、军事领域等都离不开芯片，芯片的主要材料是硅，硅是 （选填“绝缘体”“导体”或“半导体”）材料；铝在以下时，电阻变成了零，这就是 现象。 8．如图所示是城市清洁车在水平路面上匀速行驶清扫垃圾时的情景，车身上的LED灯起到警示作用，它是由 （选填“超导体”或“半导体”）材料制成的，路面两侧设有板墙，是为了在 减弱噪声。 9．我国年仅22岁的优秀青年科学家曹原研究发现：当两层平行石墨烯堆成约1.1°的“魔角”时，石墨烯的电阻突然变为0。此现象中的石墨烯是 体。 10．在2021春晚舞台设置154块超高清LED（发光二极管）大屏幕分布于观众席后区上方形似 “穹顶”，每块屏幕可以呈现不同画面。组成每块屏幕的LED有 三种色光组成；LED具有 性，利用它可以判断电源正负。 三、实验题 11．小明发现家里的拖线插板和无线路由器上使用的由半导体制成的发光二极管型号相同。查阅说明书知道拖线板上的发光二极管是交流供电，路由器上的发光二极管是直流供电。他想知道发光二极管能不能区分直流、交流电源，于是他展开了以下实验。 （1）小明找来某型号的发光二极管，按照说明书将其分别接入图示电源的交流和直流电路中（发光二极管的P与正极连接，N与负极连接），实验情况记录如下表： 电压/V 2 4 6 8 直流 发光 发光 发光 发光 亮度 弱 较强 强 最强 交流 发光 发光 发光 发光 亮度 弱 较强 强 最强 ①分析实验可知，该种型号的发光二极管 （选填“能”或“不能”）区分直流、交流电源，因为它接在直流和交流电源上都能 。 ②为了使实验结论具有普遍性，小明思考后认为该实验应该增加一个步骤，即更换 的发光二极管，分别接入交流和直流电路中，记录发光情况。 ③根据图示电压与二极管的发光情况，请你提出一个合理的猜想 。 （2）实验后，小明对发光二极管的连接方式产生兴趣。于是他将一个发光二极管的P端与干电池的负极连接，N端与干电池的正极连接，闭合开关后发现该二极管没有发光，为了检测电路中是否有电流，他将一个电流表 （填写连接方式）在电路中，电流表无示数；更换连接端后，二极管又正常发光。说明发光二极管具有 （选填“单向”或“双向”）导电性。 （3）根据实验（2）中发光二极管的导电性质，请你设计一个该性质在生活中的应用 。 四、简答题 12．小明在学习了电和热之后，知道通过减小导体的电阻能减小电流通过导体的发热功率，小明就想能不能改用超导材料来制作电视机里的电子元件呢？如果真的生产出了这样的电视机，你能想象一下它的外形与现在的电视机有什么不同吗？（至少说出两点，并阐明理由）。 13．阅读短文，回答问题： 石墨烯——改变世界的神奇新材料 一片碳，看似普通，厚度为单个原子，却使两位科学家获得诺贝尔奖。这种全新材料名为“石墨烯”，是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。密度仅为3mg/cm3（空气的密度为1.29kg/m3）。石墨烯是目前世上最薄、最坚硬的纳米材料，作为电导体，它有着和铜一样出色的导电性；作为热导体，它比目前任何其他材料的导热效果都好，而且它几乎是完全透明的。利用石墨烯，科学家能够研发一系列具有特殊性质的新材料。比如，石墨烯晶体管的传输速度远远超过目前的硅晶体管，因此有希望应用于全新超级计算机的研发；石墨烯还可以用于制造触摸屏、发光板，甚至太阳能电池。如果和其他材料混合，石墨烯还可用于制造更耐热、更结实的电导体，从而使新材料更薄、更轻、更富有弹性，从柔性电子产品到智能服装，从超轻型飞机材料到防弹衣，甚至未来的太空电梯都可以以石墨烯为原料。因此，其应用前景十分广阔。 （1）根据石墨烯的性质，你认为石墨烯不适合用来制成 ； A．保温隔热材料                B．冲击钻的钻头    C．高压输电线                  D．电饭锅的锅胆 （2）最近国外研究人员通过引入由多层墨烯制成的交替散热通道，解决了在交通信号灯和电动汽车中使用半导体材料散热的难题，这是利用石墨烯的 ； A．透光性好                    B． 导热性好          C．硬度大                      D．导电性强 （3）科学家造出“石墨烯”的密度比空气的密度 （大/小）； （4）石墨烯有希望应用于全新超级计算机的研发，是因为 ； （5）石墨烯是目前世上至今发现的最薄、最坚硬的纳米材料。针对这一发现同学们提出了以下几个问题，你认为有价值且最可探究的问题是 （填选项前的字母）； A．石墨烯为什么很薄？ B．如何提取石墨烯这种物质？ C．石墨烯在生活中有什么用处？ D．石墨烯的硬度与其的厚度、面积有什么关系？ 14．超导材料的特点是在低于某一温度时，该材料的电阻会变为零。请你想象，假如在日常生活中能使用超导材料，超导材料的应用有哪些？请你列举一例： ，并说明使用它的好处： 。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 题号 1 2 3 4 5 答案 C D A B A 1．C 【详解】硅的导电性能介于导体与绝缘体之间，是良好的半导体材料，可以制成电脑的芯，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 2．D 【详解】最适合用来制造远距离输电线的材料要求导电能力最强，即电阻率最小，银的导电能力比半导体强，半导体比绝缘体要强，超导体的电阻为0，导体能力最强，最适合用来远距离输送电能，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 3．A 【详解】A．用超导材料来制作电动机线圈，这样可以提高电动机的效率，故A符合题意； B．用超导材料来制作电炉丝，不能发热，故B不符合题意； C．发光二极管是用半导体材料来制作的，故C不符合题意； D．超导材料的电阻为零，不能用来制作滑动变阻器，故D不符合题意。 故选A。 4．B 【详解】A．现代计算机中CPU元件需要应用半导体材料，故A错误； B．纳米技术是纳米尺度内的科学技术，纳米材料具有某些特殊性能，即它的光学、热学、电学、磁学、力学以及化学方面的性质和大块固体时相比将会有显著的不同，故B正确； C．一般情况下，铜和铁是导体，陶瓷和玻璃是绝缘体，故C错误； D．由于超导体没有热效应，所以在高压输电线上是很好的材料，可以节约能源，故D错误。 故选B。 5．A 【详解】A．电热丝用电阻较大的材料制成，若用超导体材料就不能产生热量，不能工作，故A符合题意； B．电磁铁的线圈是利用电流的磁效应来工作的，若用超导体材料制作将会降低工作过程中的电能损耗，节约能源，故电磁铁的线圈可以用超导材料制作，故B不符合题意； C．电动机的线圈若用超导体材料制作将会降低工作过程中的电能损耗，节约能源，故电动机的线圈可以用超导材料制作，故C不符合题意； D．远距离输电中的输电导线若用超导体材料制成，将降低输电过程中的电能损耗，节约能源，故远距离输电中的输电导线可以用超导材料制作，故D不符合题意。 故选A。 6． 延展 半导体 【详解】[1][2]延展性是金属的一种性质，室温下外形相同的纳米铜比普通铜可多拉长50倍而不会断裂，表明纳米铜具有较好的延展性；芯片的设计利用了纳米工艺，“芯片”所用材料是半导体。 7． 半导体 超导 【详解】[1]半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间，芯片核心主要是由半导体材料制成的。 [2]当降到一定温度时，导体的电阻变为零，叫做超导现象。 8． 半导体 传播过程中 【详解】[1]导电性能介于导体与绝缘体之间的叫半导体，车身上的LED灯由半导体材料制成。 [2]路面两侧设有板墙，可以吸收噪声，在传播过程中减弱噪声。 9．超导 【详解】超导材料是一种电阻为零的材料，由于石墨烯的电阻突然变为0，说明石墨烯是超导体。 10． 红、绿、蓝 单向导电 【详解】[1]光的三基色为红、绿、蓝，这三种颜色的光通过适当比例混合，可得到其它的各种色光，故组成每块屏幕的LED有红、绿、蓝三种色光组成。 [2]LED是由半导体材料做的，具单向导电有性，电源外部电流从正极流向负极，故利用它可以判断电源正负。 11． 不能 发光 不同型号 二极管的发光情况与电压大小有关 串联 单向 电动机的正转反转指示灯（或电压表、电流表的正确使用指示灯）等 【详解】（1）[1][2]分析表格可以看出该种型号的发光二极管接在直流和交流电源上都能发光，即它不能区分直流、交流电源。 [3]为了使实验结论具有普遍性，结合①中“该种型号”的提示，应该更换不同型号的发光二极管，进行多次实验。 [4]分析表中电压与二极管的发光情况可以看出，电压越大，二极管发光越强，由此可推测：二极管的发光情况与电压大小可能有关。 （2）[5][6]为了检测电路中有无电流情况，根据电流表的使用规定，应将电流表串联在电路中；将发光二极管的P端与干电池的负极连接，N端与干电池的正极连接，电流表无示数，即这样连接不导电，而更换连接端后，该二极管又正常发光，则说明发光二极管是单向导电的。 （3）[7]根据发光二极管的单向导电性质，可以作为电动机的正转反转指示灯，电压表、电流表的正确使用指示灯等。 12．见详解 【详解】超导是超导电性的简称，它是指金属、合金或其它材料在低温条件下电阻变为零，电流通过时不会有任何损失的性质；如果能把超导材料应用于实际，用来制作电子元件，不必考虑散热。 13． A B 大 传输速度大 D 【详解】（1）[1] A．作为热导体，它比目前任何其他材料的导热效果都好，故不可以制成保温隔热材料，故A符合题意； B．石墨烯是目前世上最薄、最坚硬的纳米材料，故可以制作成冲击钻的钻头，故B不符合题意； C．墨烯是目前世上最薄、最坚硬的纳米材料，作为电导体，它有着和铜一样出色的导电性，故可以作为高压输电线，故C不符合题意； D．导热性能好，故可以制成了电饭锅的锅胆，故D不符合题意。 故选A。 （2）[2]在交通信号灯和电动汽车中使用半导体材料散热的难题，利用半导体热导性能好，故B符合题意；ACD不符合题意。 故选B。 （3）[3]石墨烯的密度仅为3mg/cm3，合为 大于空气的密度1.29kg/m3。 （4）[4]根据题意可知，石墨烯晶体管的传输速度远远超过目前的硅晶体管，因此有希望应用于全新超级计算机的研发。 （5）[5]石墨烯是目前世上至今发现的最薄、最坚硬的纳米材料，针对这一问题，硬度与哪些因素有关，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 14． 远距离输电 减少电能损耗 【详解】[1][2]超导材料的特点是，在温度很低时电阻为零；假如在日常生活中能使用超导材料，当电阻为零时，用超导材料传输电能可以减少电能损耗，故可以应用于远距离输电。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$