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．超导材料，是指具有在一定的条件下，电阻变为零的性质的材料，将在人们的生产和生活中得到越来越广泛的应用。学习物理后，小明想知道超导材料适合用来（　　） A．制作电炉的电炉丝 B．作为远距离输电的导线 C．制作白炽灯泡的灯丝 D．制作电热毯的电阻丝 2．自动驾驶技术将成为未来汽车的主流配置。自动驾驶需要强大的AI芯片支持，制作芯片的主要材料是（　　） A．半导体 B．超导体 C．绝缘体 D．导体 3．关于能源、信息和材料，下列说法正确的是 A．太阳能、风能、核能都是可再生资源 B．光纤通信都是依靠超声波来传递信息的 C．医院利用紫外线消毒是利用了无线电波 D．超导材料用于输电可以降低电能损耗 4．在生产和生活中，人们常把密度作为所选材料的主要考虑因素，下列属于主要从密度的角度考虑选材的是（　　） A．用干冰（固态二氧化碳）作为人工降雨的主要材料 B．用塑料泡沫做电影场景中滚落的“石头” C．用酒精制成能测量较低温度的寒暑表 D．用纳米薄层和纳米点制造存储器等电子器件 5．年仅24岁的成都青年曹原，解决了困扰世界物理学家多年的难题，取得了在石墨烯超导领域中的重大突破。超导材料适合用来制作（　　） A．发光二极管 B．电炉的电炉丝 C．电灯的灯丝 D．输电导线 二、填空题 6．在一个电路中，电源是把 转化为电能的装置； 发光二极管具有 性。 7．一般来说，不同的材料具有不同的物理性质，如密度、导热性、导电性、磁性、弹性、硬度、延展性等。生活、生产中，人们利用各种材料的优点，设计出所需的物品。商代后期蒸煮食物用青铜器，主要是运用了青铜器的 ；半导体等新材料的出现和广泛应用，把人类由工业社会推向信息社会，主要是运用了半导体的 。（两空都填题中所提到的物理性质） 8．如图所示为海马7X-E智能纯电动MPV汽车，实现该车智能化集成电路的主要材料是 （选填“半导体”或“超导体”）。 9．科学技术的发展不仅方便了人们的生活，也使人们的一些梦想变成了现实。比如高亮度、低热量的发光二极管比普通的小灯泡即节能，而且使用寿命又长，使用时应注意不能将电池的正负极装反了，这是因为发光二极管具有 性。 10．发光二极管简称LED，是一种能够将电能转化为可见光的电子器件。随着LED发光效率的提高，其应用范围越来越广。制成LED的主要材料是 。 三、实验题 11．如图甲所示，亮亮发现台式电脑的中央处理器（CPU）芯片是利用风扇来进行散热的，他想知道风扇产生的空气流动强度与哪些因素有关。他猜想可能与风扇的扇叶宽度、扇叶长度、扇叶倾斜角度都有关系。为此他制作了几个不同的扇叶，并用一个转速为300转/分的电动机分别带动这几个扇叶转动，去吹动同一位置的同一纸片（如图乙所示），下表为实验记录的数据。 序号 扇叶宽度/cm 扇叶长度/cm 扇叶倾斜的角度 纸片被吹起的角度　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1 3.0 7.0 30° 30° 2 2.0 7.0 30° 20° 3 3.0 4.0 30° 20° 4 3.0 7.0 45° 40° （1）电脑中央处理器芯片是电脑中的核心配件，其主要制作材料是 （选填“超导体”“半导体”或“绝缘体”）；芯片工作时会发热，是电流的 效应引起的； （2）要完成该实验，除了刻度尺外，还需要用到的测量器材是 。实验中，亮亮是通过观察 来判断风扇产生的空气流动强度的； （3）他在分析空气流动强度与扇叶长度的关系时，应选用序号为 的两次实验数据； （4）根据序号为1、2的两次实验数据，可得到的结论是： ； （5）结合生活实际，你认为风扇产生的空气流动强度可能还与 有关。（写出一个即可） 四、简答题 12．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： 。 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．我国23岁的曹原，在麻省理工攻读博士期间，研究发现了常温超导石墨烯｡他的发现将可能成为电学的一个新纪元｡请说出常温超导材料可以用在哪些地方呢? 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 B A D B D 1．B 【详解】A．电炉丝将电能转化为内能，需要放热，所以不能用超导材料来制作，故A不符合题意； B．用超导体做输电导线，可以减小由电能到内能的损耗，提高传输效率，故B符合题意； C．灯丝必须在白炽状态下才能正常发光，需要放热，所以不能用超导材料来制作，故C不符合题意； D．电热毯的电阻丝需要提供热量，需要放热，所以不能用超导材料来制作，故D不符合题意。 故选B。 2．A 【详解】自动驾驶需要强大的AI芯片支持，制作芯片的主要材料是半导体，具有单向导电性，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 3．D 【详解】A. 太阳能、风能可以长期提供或再生，属于可再生能源；核能需要用到铀，像铀矿这类矿物能源，一旦消耗就很难再生，是不可再生能源．故A错误；B. 光纤通信是现代通信的主要传输工具，用来传输信息的工具是激光．故B错误；C. 紫外线是不可见光，是一种电磁波．故C错误；D. 超导材料的主要性能是电阻为零，如果用超导材料制成输电线，就可以大大降低输电过程中的电能损耗，故D正确．故选D. 【点睛】（1）在自然界中，有一些能源能够循环再生，称之为可再生能源．有些能源不能够循环再生称之为不可再生能源；（2）光纤已经成为现代通信的主要传输工具，它具有容量大、不受外界磁场的干扰、不怕腐蚀、不怕潮、能量损耗少等优点，激光经多次反射能从光纤的一端传播到另一端；（3）紫外线是不可见光，是一种电磁波；（4）超导材料是一种电阻为零的材料．人们可以利用超导体的零电阻特性实现远距离大功率输电． 4．B 【详解】A．干冰即固态的二氧化碳，在常温下，干冰很易升华为气态，此过程中吸热，从而起到降温作用，与密度无关，故A不符合题意； B．塑料泡沫的密度比石头的密度小得多，根据可知，体积相同的塑料泡沫质量比石头小得多，因此用塑料泡沫做电影场景中滚落的“石头”不会对人造成伤害，故B符合题意； C．用酒精制成能测量较低温度的寒暑表利用的是晶体的凝固点较低，与密度无关，故C不符合题意； D．用纳米薄层和纳米点制造存储器等电子器件是利用纳米技术，与密度无关，故D不符合题意。 故选B。 5．D 【详解】A．制作发光二极管的材料是半导体，故A不符合题意； B．电炉丝工作时需要将电能转化为内能，电阻为0无法将电能转化为内能，故B不符合题意； C．灯丝必须在白炽状态下才能正常发光，电阻为0无法将电能转化为内能，无法发热、发光，故C不符合题意； D．用超导体做输电导线，可以减小由电能到内能的损耗，提高传输效率，故D符合题意。 故选D。 6． 其他形式的能 单向导电 【详解】[1]在一个电路中，电源是把其他形式的能转化为电能供各用电器工作的装置。 [2]实验得，发光二极管具有单向导电性。 7． 导热性 导电性 【解析】【小题1】[1]青铜的导热性较好，所以商代后期蒸煮食物用青铜器，主要是运用了青铜器的导热性。 [2]半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间；信息社会主要是利用了半导体的导电性。 8．半导体 【详解】集成电路主要是由硅、锗等半导体材料制成的。超导体在特定条件下电阻为零，但不具有单向导电性，不能用来制作集成电路。 9．单向导电 【详解】发光二极管是由硅等半导体材料制成的，二极管只允许电流从正接线柱流入，负接线柱流出，故发光二极管具有单向导电性。 10．半导体 【详解】根据LED的性质可知，灯中的发光二极管是由半导体材料制成的，具有单向导电性。故LED的主要材料是半导体材料。 11． 半导体 热 量角器 纸片被吹起的角度 1、3 扇叶长度、扇叶倾斜的角度相同时，扇叶宽度越宽，风扇产生的空气流动强度越强 叶片个数 【详解】（1）[1]半导体材料有许多独特的功能，根据半导体材料的特殊性质制成了特殊的元件，电脑中央处理器芯片是电脑中的核心配件，其主要制作材料是半导体。 [2]芯片工作时会发热，将电能转化为内能，是电流的热效应引起的。 （2）[3]要完成该实验，除了刻度尺外，还需要用到的测量器材是测量角度的量角器。 [4]实验中，亮亮是通过观察纸片被吹起的角度来判断风扇产生的空气流动强度的，纸片被吹起的角度越大，说明风扇产生的空气流动强度越强。 （3）[5]他在分析空气流动强度与扇叶长度的关系时，应控制扇叶宽度、扇叶倾斜的角度相同，改变扇叶长度，选用序号为1、3的两次实验数据。 （4）[6]根据序号为1、2的两次实验数据，当扇叶长度、扇叶倾斜的角度相同时，扇叶宽度越宽，纸片被吹起的角度越大， 可得到的结论是：扇叶长度、扇叶倾斜的角度相同时，扇叶宽度越宽，风扇产生的空气流动强度越强。 （5）[7]风扇中的扇叶一般由三片组成，风扇产生的空气流动强度可能还与叶片数有关。 12． 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。 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．见解析 【详解】超导体电阻是零，所以超导体不会将电能转化成内能，不会放热｡利用电流热效应工作的电器设备都不能用超导材料制作｡因此用于发电机或者电动机的线圈、做输送电力的线路是非常好的材料，可以大大降低电能的损耗｡ 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 $$