跨学科实践：探索新材料-【跨学科实践】2024-2025学年八年级物理下学期项目化专项训练

跨学科实践：探索新材料 【考点一 认识材料对社会发展的作用】 例如：甲骨文→竹简→帛书→纸 【考点二 认识新材料】 调查、查阅资料填写下列表格： 【考点三 认识材料发展对环境的影响】 作为新时代的公民，我们要牢固树立环保意识，从自身做起，不使用对环境有不可逆破坏的材料制品，少使用对环境有严重影响的材料制品，做好日常生活垃圾分类处理，切实保护生态环境，善待我们的地球家园。 1．碳纤维具有高强度、轻量化（密度只有钢的四分之一）、耐腐蚀耐高温等优点，被誉为新材料届的“黑黄金”。下列物体中不适合用该材料制作的是（     ） A．风力发电机叶片 B．大型飞机外壳 C．航天燃料箱 D．起重机配重 2．天安门广场的国旗是用新材料制成的，具有不褪色、淋不湿的特点。这种新材料是（   ） A．形状记忆合金 B．超导材料 C．隐形材料 D．纳米材料 3．气凝胶是一种多孔类似海绵结构的硅元素固体，如图所示，具有高效吸音效果，对油渍有超快，超高的吸附能力。这种新材料的密度仅为3mg/cm3，它看似脆弱不堪，其实非常坚固，能承受1400℃的高温，且具有隔热性好、绝缘能力强等特点。这种材料不适合用来制造（   ） A．用电器绝缘外壳 B．厨房吸污“毛巾” C．打桩用的重锤 D．会场吸音板 4．各种新材料正在提高我们的生活品质，坚硬的纳米材料——石墨烯，就是其中的一种，它几乎是完全透明的，并有着出色的导电性和导热性。这种新材料有可能代替硅成为新的半导体材料。下列物体中不适合使用石墨烯制作的是（　　） A．消防员的隔热手套 B．高压输电线 C．隧道掘进机的钻头 D．电脑中的芯片 5．气凝胶是一种多孔类似海绵结构的新材料，密度仅为 3 mg/cm3，非常坚固耐用，最高能承受 1400℃的高温、耐磨且富有弹性，所以很多职业登山者登山时所穿的鞋子都是气凝胶制成的。请根据你对气凝胶性质的理解，判断下列说法中不可能的是（　　） A．宇航员们将可以穿上用它制造的宇航服 B．单纯的气凝胶具有很强的导热性 C．气凝胶制成的网球拍击球的能力会更强 D．气凝胶是非常理想的隔音材料 6．各种新材料正在提高我们的生活品质，坚硬的纳米材料—石墨烯，就是其中的一种，石墨烯是人类已知强度最高的物质，它几乎是完全透明的，并有着出色的导电性和导热性，许多方面可以用来替代硅材料。下列物体中不适合使用石墨烯制作的是（　　） A．隔热手套 B．防弹衣 C．电脑元件 D．太阳能电池 7．新材料对人类社会发展有很大的作用。下列物质的应用与其物理属性相符的是（　　） A．半导体材料硅广泛应用于电子产品中，是因为硅的导电性好 B．超导材料用于制作电饭锅的发热体，可提高发热效率 C．保温墙内铺设泡沫塑料，是因为泡沫塑料的导热性好 D．运载火箭采用液态氢作燃料，是因为液态氢具有较大的热值 8．我国科学家研制出了一种新材料。这种材料，单位体积的质量很小；强度是同质量钢材的207倍，能承受极大的冲击力；导电、导热性能好；被挤压到原体积的5%后还能恢复到原来的形状。这种材料可制成缓冲垫，用于防弹衣的内部和坦克的表面。这样的缓冲垫没有用到该材料的物理性质是（　　） A．密度小 B．强度大 C．弹性好 D．导电性能好 9．“新材料”是相对于传统材料而言的，新材料的使用对推动社会的进步正在发挥着越来越大的作用。下列关于“新材料”的描述错误的是（　  　） A．可采用密度更小、硬度更高的新材料来制作飞机 B．“超导材料”可以在常温下应用于任何用电器并使其效率提高 C．“纳米材料”是指材料的几何尺寸达到纳米量级，并且具有特殊性能的材料 D．“半导体材料”广泛应用于手机、电视机、电脑的元件及芯片 10．近期科学家发现了一种新材料——黑磷烯，它具有密度小、硬度大、优良的导电性、导热性及抗拉伸等性能，依据黑磷烯的属性，下列不能用黑磷烯来制造的是（　　） A．新型热传导材料 B．优良的电热器发热元件 C．超轻型飞机材料 D．新型防弹背心材料 11．“新材料”是相对于传统材料而言的，新材料的使用对推动社会进步正在发挥着越来越大的作用，“超导材料”“半导体材料”都属于新材料，下列“新材料”描述不正确的是（　　） A．“超导材料”可以应用于电饭锅并使其效率提高 B．在远距离输送电方面若能采用“超导材料”可以大大降低由电阻引起的电能损耗 C．“半导体材料”的导电性会受温度、光照、杂质等外界因素的影响 D．“半导体材料”具有良好的导电性 12．物质有许多重要的物理属性，在生产生活中有着广泛的应用。炒菜用的锅铲的手柄用胶木做成，是因为胶木的 较差；我国科学家研制的一种新材料，它像气球一样轻，能承受极大的冲击力，还能在被挤压到原体积的5%后恢复到原来的形态。这种材料可作为缓冲垫是因为它的 好，用于防弹衣的内部和坦克的表面是因为它的大 （选填“隔热性”、“导热性”、“弹性”、“硬度”、“密度”等）。 13．石墨烯是一种新材料，具有优异的光学、电学、力学特性，石墨烯还具有很好的韧性，利用石墨烯制作的智能温控加热羽绒服可帮助工作人员抵御寒冷，有效提升保暖效果。可见，这种材料具有密度 （选填“较大”或“较小”）、电阻 （选填“较大”或“较小”）的特点。 14．石墨烯被称为“黑金”、“新材料之王”，科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。石墨烯是一由碳原子构成的片状结构材料。这种材料在一定条件下电阻可以降为零，因此可用于制作 （选填“绝缘体”、“半导体”或“超导体”），这特点可以在生活中用于 （选填“电饭煲发热丝”、“电动机线圈”或“小灯泡的灯丝”）。 15．新材料被誉为制造业的“基石”。手机、智能家用电器、军事领域等都离不开芯片，芯片主要是由 材料制成的；我们不能用湿毛巾来擦拭正在工作的充电器是因为日常用的水是 。（均填“半导体”“超导体”或“导体”）    16．“嫦娥五号”探测器，是由中国空间技术研究院（中国航天科技集团五院）研制的中国首个实施无人月面取样返回的航天器。据中国科学院院士王巍透露，我国计划在2019年发射“嫦娥五号”。“嫦娥五号”尽可能采用强度高、密度 、性能优良的新材料制造。 17．如图所示，这是我国自行研制的C919大型喷气客机。为了减小飞机的质量，设计师将飞机的某些钢制零件改为铝锂合金等新材料。假如某钢制零件的质量为39.5kg。（钢的密度ρ钢=7.9×103kg/m3，铝锂合金的密度ρ合金=2.4×103kg/m3） （1）将钢制零件改为铝锂合金材料，是由于铝锂合金的 较小。 （2）求该钢制零件的体积。 （3）当该零件改用铝锂合金材料制作后，求新零件的质量。 （4）我国研制的“全碳气凝胶”是目前世界上密度最小的固态材料，若采用“全碳气凝胶”替代钢材来制造该钢制零件，则其质量为8×10﹣4kg，求该“全碳气凝胶”的密度。 18．2020年11月10日，中国“奋斗者”号载人潜水器在“地球第四极”马里亚纳海沟成功坐底，坐底深度10909米，创造了中国载人深潜的新纪录。本次万米深潜任务成功的一大亮点是采用了许多自主研发的国产新材料。 （1）“奋斗者”号采用的钛合金材料强度高韧性好、耐腐蚀，与下列哪种材料类型相同？ ①塑料 ②不锈钢 ③玻璃 （2）“奋斗者”号下潜时，外部携带了4块压载铁，总质量将近2吨。压载铁被悬挂的模型如下图所示，试计算4块压载铁水下浸没时对“奋斗者”号的作用力约为多少？（压载铁的密度近似为8×103千克/米3，海水的密度近似为水的密度）( ) （3）完成水下作业之后，“奋斗者”号抛去压载铁上浮。为了使“奋斗者”号在深海有足够大的浮力返航，采用了一种新的固体浮力材料，由大量纳米级大小的空气玻璃微珠组成。为了满足设计需求，该材料需要具备怎样的性质？ （答出一点即可） 19．阅读短文，回答下列问题。 如图所示是世界上最轻的固体——气凝胶，已入选吉尼斯世界纪录。这种新材料密度极小，某种气凝胶的密度仅为（空气的密度为）。2013年3月，浙江大学的科学家们研制出了一种超轻材料“全碳气凝胶”，它刷新了当时世界上最轻材料的纪录，其密度为，它也是迄今吸油能力最强的材料，吸收量最高可达自身质量的900倍。目前应用较多的是二氧化硅气凝胶，它具有很多特性。把它放在玫瑰与火焰之间，玫瑰会丝毫无损；用它制成的透明材料对入射光线几乎没有反射损失；用它制作窗户，降噪效果比普通双层玻璃强两倍…… 在制造二氧化硅气凝胶时，首先要进行溶胶和凝胶。溶胶和凝胶时，先将硅源、水和酒精等按一定的配比混合均匀，然后加入一定量的催化剂。在催化剂的作用下，形成纳米尺度的二氧化硅凝胶。酒精含量过高或过低都会使二氧化硅气凝胶的性能降低；而温度的高低则影响凝胶所需要的时间，具体关系如下表。 温度/℃ 30 40 50 60 70 凝胶时间/h 100 80 60 40 20 问题： (1)气凝胶是世界上最轻的固体，是指它的 （质量/密度）小。这种材料放在玫瑰与火焰之间，玫瑰会丝毫无损，主要是利用气凝胶的 （填字母）。 A．密度小    B．隔音性好    C．透光性好    D．隔热性好 (2)若用体积为的“全碳气凝胶”去吸油，则最多可吸油的质量为 kg。 (3)根据表格中的数据，在图所示的坐标图中作出凝胶时间和温度关系的图像。 (4)一架用钢材制成的质量约160t的大型飞机，若用密度仅为的气凝胶制成，则质量相当于______（填字母）。 A．一根鸡毛的质量 B．一个鸡蛋的质量 C．一个成人的质量 D．一辆大卡车的质量 (5)气凝胶有广泛的用途。请你根据其性能，设想一种气凝胶的应用： 。 20．阅读短文，回答问题。 石墨烯一一改变世界的神奇新材料 石墨烯是目前世上最薄、最坚硬的纳米材料，它有着和铜一样出色的导电性；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，科学家研发出了一种特殊元件——石墨烯晶体管，其传输速度远远超过目前的硅晶体管，有希望应用于全新超级计算机的研发。石墨烯和其他材料混合，还可制造出更耐热、更薄、更轻、更富有弹性的新型材料，使得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）从导电性能说，这种新材料属 体。它适合用来制作 （填“发热”或“导热）元件； （2）石墨烯有希望应用于全新超级计算机的研发，是因为 石墨烯的应用领域十分广泛，请你从材料中找出两例 、 ； （3）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，你认为最有价值且可探究的问题是 （填选项前的字母）。 A．“石墨烯的硬度与石墨烯的厚度、面积有什么关系？” 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．“石墨烯为什么很薄？” 21．阅读下面的短文： 材料与社会发展 我们周围的生活用品是由各种材料制成的：金属、陶瓷、玻璃、塑料等等。一般来说，不同的材料具有不同的物理性质。除密度不同外，材料的导电性、磁性、弹性、硬度、延展性等也往往各不相同。生活、生产中，人们利用各种材料的优点，设计出所需的物品。某一种新材料的问世，往往会引起人类社会的重大变革。当今，问世的新材料及其特性有： ①铌钛：实用超导材料的代表。 ②太阳能电池材料：多层复合太阳能电池，转换率可达40%。 ③气凝胶：具有低密度、低热导率，隔热保温优异等特性。 ④钕铁硼：高性能永磁材料。 ⑤离子液体：在热稳定性、导电性等方面具有独特的优势。 …… 仿照示例，对短文中提到的某种新材料的应用及优点，说出你的设想（示例除外）： 【示例】用铌钛材料制成导线 导线没有电阻，导电时不会发热。 （1） 。 （2） 。 22．阅读以下材料，回答问题： 材料的力学性能 材料的力学性能，是指材料受力时的变形行为及其抵抗破坏的能力，通常包括弹性与塑性、脆性与韧性等。无论是何种材料，受力时一定要发生形变，有的发生弹性形变，有的发生塑性形变。不同材料发生弹性形变、塑性形变的难易程度不同。 有些材料当受力达到一定值时，会突然断裂，且无明显的塑性形变，这种性质叫做脆性。例如，轻轻一掰，饼干就会变成碎片。 力学性能是选择材料的重要指标。 1986年，挑战者号航天飞机在升空时意外爆炸，举世震惊。在随后的事故调查中，物理学家费恩曼用一个简单的实验说明了问题的原因：航天飞机上有一个环形圈，它嵌在火箭两个部件的结合处，为的是防止燃料在燃烧时从缝隙泄漏出来。发射当天的天气非常寒冷，环形圈变得非常坚硬，密封效果变差，造成燃料泄漏，酿成惨剧。 随着科技的发展，人们逐渐发明了很多具有特殊力学性能的新材料。有的材料不但很轻，而且强度很高，例如铝合金、碳纤维等。有的合金材料还具有形状记忆的功能，用这种材料制作的产品，经过冷却，可以揉做一团，受热后形状会自动恢复。 （1）材料的力学性能通常包括 。 （2）有的材料在受力时会发生塑性形变。请举出一例： 。 （3）“挑战者号”航天飞机的发射是在 进行的。（填“冬季”或“夏季”） （4）碳纤维材料的密度很小，强度很高，因此适合被用来制作 。 A．音乐厅的墙壁    B．飞机结构材料    C．铅笔芯    D．雨鞋 1 / 9 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 跨学科实践：探索新材料 【考点一 认识材料对社会发展的作用】 例如：甲骨文→竹简→帛书→纸 【考点二 认识新材料】 调查、查阅资料填写下列表格： 【考点三 认识材料发展对环境的影响】 作为新时代的公民，我们要牢固树立环保意识，从自身做起，不使用对环境有不可逆破坏的材料制品，少使用对环境有严重影响的材料制品，做好日常生活垃圾分类处理，切实保护生态环境，善待我们的地球家园。 1．碳纤维具有高强度、轻量化（密度只有钢的四分之一）、耐腐蚀耐高温等优点，被誉为新材料届的“黑黄金”。下列物体中不适合用该材料制作的是（     ） A．风力发电机叶片 B．大型飞机外壳 C．航天燃料箱 D．起重机配重 【答案】D 【详解】A．风力发电机叶片、大型飞机外壳、航天燃油箱适合用高强度、低密度、耐腐蚀耐高温的材料制作，故ABC不符合题意； D．起重机配重需要用密度大的材料制作，不适用用碳纤维材料制作，故D符合题意。 故选D。 2．天安门广场的国旗是用新材料制成的，具有不褪色、淋不湿的特点。这种新材料是（   ） A．形状记忆合金 B．超导材料 C．隐形材料 D．纳米材料 【答案】D 【详解】形状记忆合金是一种具有特殊性能的合金材料。它在一定的温度等条件下可以恢复到预先设定的形状。主要用于航空航天、机械工程等领域的一些需要自动恢复形状的部件，如航天飞行器的天线等。超导材料是在特定温度下电阻为零的材料。其主要应用在电力传输（可以减少电能损耗）、磁悬浮列车等领域，用于产生强大的磁场或者实现高效的电能传输。隐形材料一般是指能够吸收或者散射电磁波，使物体在雷达等探测手段下难以被发现的材料。主要应用于军事装备，如隐形飞机等，目的是降低被敌方雷达探测到的概率。上述材料和国旗的防水、不褪色的功能没有联系。纳米涂层可以使物体表面具有防水、防污、抗紫外线等多种功能。天安门广场的国旗是用不褪色、淋不湿的纳米材料制成的，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 3．气凝胶是一种多孔类似海绵结构的硅元素固体，如图所示，具有高效吸音效果，对油渍有超快，超高的吸附能力。这种新材料的密度仅为3mg/cm3，它看似脆弱不堪，其实非常坚固，能承受1400℃的高温，且具有隔热性好、绝缘能力强等特点。这种材料不适合用来制造（   ） A．用电器绝缘外壳 B．厨房吸污“毛巾” C．打桩用的重锤 D．会场吸音板 【答案】C 【详解】 A．该材料绝缘能力强，可以做用电器绝缘外壳，故A不符合题意； B．厨房吸污“毛巾”对油渍有超快、超高的吸附能力，气凝胶符合要求，故B不符合题意。 C．打桩用的重锤需要密度较大的材料，这种材料的密度小，不能用来制作重锤，故C符合题意； D．气凝胶是一种多孔类似海绵结构的硅元素固体，会场吸音板，气凝胶符合要求，故D不符合题意。 故选C。 4．各种新材料正在提高我们的生活品质，坚硬的纳米材料——石墨烯，就是其中的一种，它几乎是完全透明的，并有着出色的导电性和导热性。这种新材料有可能代替硅成为新的半导体材料。下列物体中不适合使用石墨烯制作的是（　　） A．消防员的隔热手套 B．高压输电线 C．隧道掘进机的钻头 D．电脑中的芯片 【答案】A 【详解】A．隔热手套制作的材料需要是热的不良导体，石墨烯有出色的导热性，所以不适合使用石墨烯制作，故A不符合题意； B．高压输电线需要使用导体材料，而石墨烯有出色的导电性，适合制作高压输电线，故B不符合题意； C．隧道掘进机的钻头的制作材料硬度较大，而石墨烯是坚硬的纳米材料，适合制作钻头，故C不符合题意； D．电脑中的芯片需要用半导体材料制作，而石墨烯可能代替硅成为新的半导体材料，适合制作电脑中的芯片，故D不符合题意。 故选A。 5．气凝胶是一种多孔类似海绵结构的新材料，密度仅为 3 mg/cm3，非常坚固耐用，最高能承受 1400℃的高温、耐磨且富有弹性，所以很多职业登山者登山时所穿的鞋子都是气凝胶制成的。请根据你对气凝胶性质的理解，判断下列说法中不可能的是（　　） A．宇航员们将可以穿上用它制造的宇航服 B．单纯的气凝胶具有很强的导热性 C．气凝胶制成的网球拍击球的能力会更强 D．气凝胶是非常理想的隔音材料 【答案】B 【详解】A．因气凝胶非常坚固耐用，用它制造的宇航服质量小，耐高温，方法可行，故A正确，不符合题意； B．气凝胶最高能承受1400℃的高温，说明具有很强的绝热性，不是有很强的导热性，故B错误，符合题意； C．因为气凝胶耐磨且富有弹性，用气凝胶制成的网球拍，击球的能力会更强，故C正确，不符合题意； D．“气凝胶是一种多孔类似海绵结构的新材料”，故隔音性能较好，故D正确，不符合题意； 故选B。 6．各种新材料正在提高我们的生活品质，坚硬的纳米材料—石墨烯，就是其中的一种，石墨烯是人类已知强度最高的物质，它几乎是完全透明的，并有着出色的导电性和导热性，许多方面可以用来替代硅材料。下列物体中不适合使用石墨烯制作的是（　　） A．隔热手套 B．防弹衣 C．电脑元件 D．太阳能电池 【答案】A 【详解】根据题意石墨烯有着出色的导电性和导热性，则可以应用在太阳能电池、电脑软件方面，但不能用作隔热手套；因为强度高，所以可以用做防弹衣，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 7．新材料对人类社会发展有很大的作用。下列物质的应用与其物理属性相符的是（　　） A．半导体材料硅广泛应用于电子产品中，是因为硅的导电性好 B．超导材料用于制作电饭锅的发热体，可提高发热效率 C．保温墙内铺设泡沫塑料，是因为泡沫塑料的导热性好 D．运载火箭采用液态氢作燃料，是因为液态氢具有较大的热值 【答案】D 【详解】A．硅是半导体，导电性比导体差，故A不符合题意； B．超导材料电阻为零，根据焦耳定律可知，电流通过超导体不会产生热量，不能制作电饭锅的发热体，故B不符合题意； C．保温墙内铺设泡沫塑料，是因为泡沫塑料的导热性差，保温效果较好，故C不符合题意； D．因为液态氢具有较大的热值，相同质量的氢与其他燃料相比，可以放出更多的热量，做更多的功，故D符合题意。 故选D。 8．我国科学家研制出了一种新材料。这种材料，单位体积的质量很小；强度是同质量钢材的207倍，能承受极大的冲击力；导电、导热性能好；被挤压到原体积的5%后还能恢复到原来的形状。这种材料可制成缓冲垫，用于防弹衣的内部和坦克的表面。这样的缓冲垫没有用到该材料的物理性质是（　　） A．密度小 B．强度大 C．弹性好 D．导电性能好 【答案】D 【详解】A．由“这种材料，单位体积的质量很小”知，其密度较小。故A不符合题意； B．由“强度是同质量钢材的207倍”知，其强度很大。故B不符合题意； C．由“被挤压到原体积的5%后还能恢复到原来的形状”知，其弹性好。故C不符合题意； D．要利用这种材料制成缓冲垫，用于防弹衣的内部和坦克的表面，与材料导电性没有关系。故D符合题意。 故选D。 9．“新材料”是相对于传统材料而言的，新材料的使用对推动社会的进步正在发挥着越来越大的作用。下列关于“新材料”的描述错误的是（　  　） A．可采用密度更小、硬度更高的新材料来制作飞机 B．“超导材料”可以在常温下应用于任何用电器并使其效率提高 C．“纳米材料”是指材料的几何尺寸达到纳米量级，并且具有特殊性能的材料 D．“半导体材料”广泛应用于手机、电视机、电脑的元件及芯片 【答案】B 【详解】A．采用密度更小的新材料来制作飞机，在飞机体积相同的情况下，飞机的质量更小，重力更小，越容易飞起来，而新材料的硬度更高，这样飞机更加坚固，所以说可采用密度更小、硬度更高的新材料来制作飞机，故A正确，不符合题意； B．“超导材料”不可以应用于利用电流热效应工作的用电器，故B错误，符合题意； C．“纳米材料”是指材料的几何尺寸，它的单位为纳米，尺寸非常小，并且具有特殊性能的材料，故C正确，不符合题意； D．手机、电视机、电脑的元件及芯片广泛应用了“半导体材料”，故D正确，不符合题意。 故选B。 10．近期科学家发现了一种新材料——黑磷烯，它具有密度小、硬度大、优良的导电性、导热性及抗拉伸等性能，依据黑磷烯的属性，下列不能用黑磷烯来制造的是（　　） A．新型热传导材料 B．优良的电热器发热元件 C．超轻型飞机材料 D．新型防弹背心材料 【答案】B 【详解】A．黑磷烯具有优良的导热性，可制造新型热传导材料，故A不符合题意； B．黑磷烯具有优良的导电性，则电阻较小，据Q=I2Rt知，发热元件，所需的电阻较大，不能用黑磷烯来制造优良电热器发热元件，故B符合题意； C．黑磷烯具有密度小的性能，据知，在体积一定时，黑磷烯制造的飞机较轻，故C不符合题意； D．黑磷烯具有硬度大的性能，则子弹射中时，不容易被穿透，可制造新型防弹背心，故D不符合题意。 故选B。 11．“新材料”是相对于传统材料而言的，新材料的使用对推动社会进步正在发挥着越来越大的作用，“超导材料”“半导体材料”都属于新材料，下列“新材料”描述不正确的是（　　） A．“超导材料”可以应用于电饭锅并使其效率提高 B．在远距离输送电方面若能采用“超导材料”可以大大降低由电阻引起的电能损耗 C．“半导体材料”的导电性会受温度、光照、杂质等外界因素的影响 D．“半导体材料”具有良好的导电性 【答案】AD 【详解】A．根据可知，电加热器需要电阻，而“超导材料”的电阻为零，不能用来制作发热体的材料，故A错误，A符合题意； B．超导体的电阻为零，在远距离输送电方面若能采用“超导材料”可以大大降低由电阻引起的电能损耗，故B正确，B不符合题意； C．“半导体材料”的导电性会受温度、光照、杂质等外界因素的影响，对半导体材料导电性的影响是相互作用的，具体影响取决于材料的种类、结构和环境条件等因素。故C正确，C不符合题意； D．半导体材料的导电性能介于导体和绝缘体之间，故D错误，D符合题意。 故选AD。 12．物质有许多重要的物理属性，在生产生活中有着广泛的应用。炒菜用的锅铲的手柄用胶木做成，是因为胶木的 较差；我国科学家研制的一种新材料，它像气球一样轻，能承受极大的冲击力，还能在被挤压到原体积的5%后恢复到原来的形态。这种材料可作为缓冲垫是因为它的 好，用于防弹衣的内部和坦克的表面是因为它的大 （选填“隔热性”、“导热性”、“弹性”、“硬度”、“密度”等）。 【答案】 导热性 弹性 硬度 【详解】[1][2][3]炒菜用的锅铲的手柄用胶木做成，是因为胶木的导热性较差。该新材料像气球一样轻，可以防止烫手；能在被挤压到原体积的5%后恢复到原来的形态，这种材料可作为缓冲垫就是因为它的弹性好；它用于防弹衣的内部和坦克的表面是因为它的硬度大，能承受极大的冲击力。 13．石墨烯是一种新材料，具有优异的光学、电学、力学特性，石墨烯还具有很好的韧性，利用石墨烯制作的智能温控加热羽绒服可帮助工作人员抵御寒冷，有效提升保暖效果。可见，这种材料具有密度 （选填“较大”或“较小”）、电阻 （选填“较大”或“较小”）的特点。 【答案】 较小 较小 【详解】[1]石墨烯特殊晶体结构使其具有多项优异的物化性能，是目前电阻率最小的材料，石墨烯作填料能够有效提升涂料的导电性，利用的就是其电阻较小的特点。 [2]其次石墨烯是一种超轻材料，故其密度很小，由此可知利用石墨烯制作的智能温控加热羽绒服可帮助工作人员抵御寒冷利用了石墨烯密度小且电阻小的特点。 14．石墨烯被称为“黑金”、“新材料之王”，科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。石墨烯是一由碳原子构成的片状结构材料。这种材料在一定条件下电阻可以降为零，因此可用于制作 （选填“绝缘体”、“半导体”或“超导体”），这特点可以在生活中用于 （选填“电饭煲发热丝”、“电动机线圈”或“小灯泡的灯丝”）。 【答案】 超导体 电动机线圈 【详解】[1][2]石墨烯是一由碳原子构成的片状结构材料。这种材料在一定条件下电阻可以降为零，因此可用于制作超导体，这特点可以在生活中用于制作电动机线圈。 15．新材料被誉为制造业的“基石”。手机、智能家用电器、军事领域等都离不开芯片，芯片主要是由 材料制成的；我们不能用湿毛巾来擦拭正在工作的充电器是因为日常用的水是 。（均填“半导体”“超导体”或“导体”）    【答案】 半导体 导体 【详解】[1]芯片主要是由半导体材料制成，半导体的原材料主要是单晶硅。 [2]我们不能用湿毛巾来擦拭正在工作的充电器，是因为日常用的水是导体，容易造成触电事故。 16．“嫦娥五号”探测器，是由中国空间技术研究院（中国航天科技集团五院）研制的中国首个实施无人月面取样返回的航天器。据中国科学院院士王巍透露，我国计划在2019年发射“嫦娥五号”。“嫦娥五号”尽可能采用强度高、密度 、性能优良的新材料制造。 【答案】小 【详解】“嫦娥五号”探测器采用密度小的材料才能在体积一定的情况下，尽可能地减小质量，以适应其工作的要求。 17．如图所示，这是我国自行研制的C919大型喷气客机。为了减小飞机的质量，设计师将飞机的某些钢制零件改为铝锂合金等新材料。假如某钢制零件的质量为39.5kg。（钢的密度ρ钢=7.9×103kg/m3，铝锂合金的密度ρ合金=2.4×103kg/m3） （1）将钢制零件改为铝锂合金材料，是由于铝锂合金的 较小。 （2）求该钢制零件的体积。 （3）当该零件改用铝锂合金材料制作后，求新零件的质量。 （4）我国研制的“全碳气凝胶”是目前世界上密度最小的固态材料，若采用“全碳气凝胶”替代钢材来制造该钢制零件，则其质量为8×10﹣4kg，求该“全碳气凝胶”的密度。 【答案】 密度 5×10-3m3 12kg 0.16kg/m3 【详解】解：（1）[1]将钢制零件改为铝锂合金材料，是由于铝锂合金的密度较小，在体积相同时，可以减小零件的质量。 （2）钢制零件的质量m钢=39.5kg，ρ钢=7.9×103kg/m3，由可知该零件的体积 （3）铝锂合金的密度ρ合金=2.4×103kg/m3，改用铝锂合金材料制作，体积不变，新零件的质量 m合金=ρ合金V=2.4×103kg/m3×5×10-3m3=12kg （4）“全碳气凝胶”的密度 （1）将钢制零件改为铝锂合金材料，是由于铝锂合金的密度较小； （2）该钢制零件的体积为5×10-3m3； （3）该零件改用铝锂合金材料制作后，新零件的质量为12kg； （4）该“全碳气凝胶”的密度为0.16kg/m3。 18．2020年11月10日，中国“奋斗者”号载人潜水器在“地球第四极”马里亚纳海沟成功坐底，坐底深度10909米，创造了中国载人深潜的新纪录。本次万米深潜任务成功的一大亮点是采用了许多自主研发的国产新材料。 （1）“奋斗者”号采用的钛合金材料强度高韧性好、耐腐蚀，与下列哪种材料类型相同？ ①塑料 ②不锈钢 ③玻璃 （2）“奋斗者”号下潜时，外部携带了4块压载铁，总质量将近2吨。压载铁被悬挂的模型如下图所示，试计算4块压载铁水下浸没时对“奋斗者”号的作用力约为多少？（压载铁的密度近似为8×103千克/米3，海水的密度近似为水的密度）( ) （3）完成水下作业之后，“奋斗者”号抛去压载铁上浮。为了使“奋斗者”号在深海有足够大的浮力返航，采用了一种新的固体浮力材料，由大量纳米级大小的空气玻璃微珠组成。为了满足设计需求，该材料需要具备怎样的性质？ （答出一点即可） 【答案】 ② 17500N 密度小，抗压能力强 【详解】（1）[1]不锈钢具有强度高韧性好、耐腐蚀与钛合金材料类型相同。 （2）[2]4块压载铁体积 受到的浮力 4块压载铁重量 拉力的大小 （3）[3]为了满足设计需求，该材料需要具备密度小，抗压能力强的性质。 19．阅读短文，回答下列问题。 如图所示是世界上最轻的固体——气凝胶，已入选吉尼斯世界纪录。这种新材料密度极小，某种气凝胶的密度仅为（空气的密度为）。2013年3月，浙江大学的科学家们研制出了一种超轻材料“全碳气凝胶”，它刷新了当时世界上最轻材料的纪录，其密度为，它也是迄今吸油能力最强的材料，吸收量最高可达自身质量的900倍。目前应用较多的是二氧化硅气凝胶，它具有很多特性。把它放在玫瑰与火焰之间，玫瑰会丝毫无损；用它制成的透明材料对入射光线几乎没有反射损失；用它制作窗户，降噪效果比普通双层玻璃强两倍…… 在制造二氧化硅气凝胶时，首先要进行溶胶和凝胶。溶胶和凝胶时，先将硅源、水和酒精等按一定的配比混合均匀，然后加入一定量的催化剂。在催化剂的作用下，形成纳米尺度的二氧化硅凝胶。酒精含量过高或过低都会使二氧化硅气凝胶的性能降低；而温度的高低则影响凝胶所需要的时间，具体关系如下表。 温度/℃ 30 40 50 60 70 凝胶时间/h 100 80 60 40 20 问题： (1)气凝胶是世界上最轻的固体，是指它的 （质量/密度）小。这种材料放在玫瑰与火焰之间，玫瑰会丝毫无损，主要是利用气凝胶的 （填字母）。 A．密度小    B．隔音性好    C．透光性好    D．隔热性好 (2)若用体积为的“全碳气凝胶”去吸油，则最多可吸油的质量为 kg。 (3)根据表格中的数据，在图所示的坐标图中作出凝胶时间和温度关系的图像。 (4)一架用钢材制成的质量约160t的大型飞机，若用密度仅为的气凝胶制成，则质量相当于______（填字母）。 A．一根鸡毛的质量 B．一个鸡蛋的质量 C．一个成人的质量 D．一辆大卡车的质量 (5)气凝胶有广泛的用途。请你根据其性能，设想一种气凝胶的应用： 。 【答案】(1) 密度 D (2)144 (3) (4)C (5)用作建筑材料 【详解】（1）[1]气凝胶是世界上最轻的固体，是指它的密度小，与其他体积相同物体比较，气凝胶的质量最小。 [2]气凝胶放在玫瑰与火焰之间，火焰的温度高，玫瑰会丝毫无损，说明主要是利用气凝胶的隔热性好，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 （2）由得，体积为的“全碳气凝胶”的质量为 “全碳气凝胶”吸收油量最高可达自身质量的900倍，若用体积为的“全碳气凝胶”去吸油，则最多可吸油的质量为 （3）根据表格中的数据在坐标轴中描点，再将各个点依次连接起来，可得凝胶时间和温度关系的图像，如图所示： （4）一架用钢材制成的质量约160t的大型飞机，由得，钢材的体积为 若用密度仅为的气凝胶制成，采用的气凝胶的体积为 由得，气凝胶的质量为 A．一根鸡毛的质量约5g，故A不符合题意；     B．一个鸡蛋的质量约50g，故B不符合题意； C．一个成人的质量约50kg，故C不符合题意；     D．一辆大卡车的质量可达6t，故D符合题意。 故选D。 （5）因为气凝胶具有很好的透光性、隔热性和隔音性，因此可用作建筑材料，用气凝胶来代替玻璃；同时，因为气凝胶具有很好的吸油性，可以在发生原油泄漏等生态灾难时，用来吸油。 20．阅读短文，回答问题。 石墨烯一一改变世界的神奇新材料 石墨烯是目前世上最薄、最坚硬的纳米材料，它有着和铜一样出色的导电性；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，科学家研发出了一种特殊元件——石墨烯晶体管，其传输速度远远超过目前的硅晶体管，有希望应用于全新超级计算机的研发。石墨烯和其他材料混合，还可制造出更耐热、更薄、更轻、更富有弹性的新型材料，使得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）从导电性能说，这种新材料属 体。它适合用来制作 （填“发热”或“导热）元件； （2）石墨烯有希望应用于全新超级计算机的研发，是因为 石墨烯的应用领域十分广泛，请你从材料中找出两例 、 ； （3）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，你认为最有价值且可探究的问题是 （填选项前的字母）。 A．“石墨烯的硬度与石墨烯的厚度、面积有什么关系？” 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．“石墨烯为什么很薄？” 【答案】 导 导热 传输速度快 智能服装 防弹衣 A 【详解】（1）[1][2]石墨烯有着和铜一样出色的导电性，属于导体；石墨烯比目前任何其他材料的导热效果都好，适合用来制作导热元件。 （2）[3]利用石墨烯，科学家研发出了一种特殊元件——石墨烯晶体管，其传输速度远远超过目前的硅晶体管，因此石墨烯有希望应用于超级计算机的研发，是因为传输速度快。 [4][5]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。 （3）[6]A．“石墨烯是一种神奇的物质，是人类至今发现的厚度最薄、强度最高的材料”。石墨烯很薄，硬度很大，决定了它的作用很特殊，因此人们研究“石墨烯的硬度与石墨烯的厚度、面积有什么关系”很用价值且可探究，故A符合题意； BC．因石墨烯材料已经研究并教授获得2010年诺贝尔物理学奖；还知道石墨烯是人类发现的厚度最薄、强度最高的材料因此问题“如何提取石墨烯这种物质？”“石墨烯在生活中有什么用处？”的探究意义不大；所以选项B、C没有探究价值，故BC不符合题意； D．我们虽知道石墨烯是人类至今发现强度最高的材料，石墨烯本身很薄强度大，研究为什么薄是没有实际意义的，所以D没有研究价值，故D不符合题意。 故选A。 21．阅读下面的短文： 材料与社会发展 我们周围的生活用品是由各种材料制成的：金属、陶瓷、玻璃、塑料等等。一般来说，不同的材料具有不同的物理性质。除密度不同外，材料的导电性、磁性、弹性、硬度、延展性等也往往各不相同。生活、生产中，人们利用各种材料的优点，设计出所需的物品。某一种新材料的问世，往往会引起人类社会的重大变革。当今，问世的新材料及其特性有： ①铌钛：实用超导材料的代表。 ②太阳能电池材料：多层复合太阳能电池，转换率可达40%。 ③气凝胶：具有低密度、低热导率，隔热保温优异等特性。 ④钕铁硼：高性能永磁材料。 ⑤离子液体：在热稳定性、导电性等方面具有独特的优势。 …… 仿照示例，对短文中提到的某种新材料的应用及优点，说出你的设想（示例除外）： 【示例】用铌钛材料制成导线 导线没有电阻，导电时不会发热。 （1） 。 （2） 。 【答案】 见解析 见解析 【详解】[1]利用②中太阳能电池材料的光电转换效率高，可以制成太阳能汽车的太阳能电池板。 [2]利用③中气凝胶的密度低、低热导率，隔热保温优异，可以制成保温箱；或利用④中钕铁硼的高性能永磁，可以制成高性能电动机的永磁体；利用⑤中离子液体的优异导电性，可以制成电池的电解液。 22．阅读以下材料，回答问题： 材料的力学性能 材料的力学性能，是指材料受力时的变形行为及其抵抗破坏的能力，通常包括弹性与塑性、脆性与韧性等。无论是何种材料，受力时一定要发生形变，有的发生弹性形变，有的发生塑性形变。不同材料发生弹性形变、塑性形变的难易程度不同。 有些材料当受力达到一定值时，会突然断裂，且无明显的塑性形变，这种性质叫做脆性。例如，轻轻一掰，饼干就会变成碎片。 力学性能是选择材料的重要指标。 1986年，挑战者号航天飞机在升空时意外爆炸，举世震惊。在随后的事故调查中，物理学家费恩曼用一个简单的实验说明了问题的原因：航天飞机上有一个环形圈，它嵌在火箭两个部件的结合处，为的是防止燃料在燃烧时从缝隙泄漏出来。发射当天的天气非常寒冷，环形圈变得非常坚硬，密封效果变差，造成燃料泄漏，酿成惨剧。 随着科技的发展，人们逐渐发明了很多具有特殊力学性能的新材料。有的材料不但很轻，而且强度很高，例如铝合金、碳纤维等。有的合金材料还具有形状记忆的功能，用这种材料制作的产品，经过冷却，可以揉做一团，受热后形状会自动恢复。 （1）材料的力学性能通常包括 。 （2）有的材料在受力时会发生塑性形变。请举出一例： 。 （3）“挑战者号”航天飞机的发射是在 进行的。（填“冬季”或“夏季”） （4）碳纤维材料的密度很小，强度很高，因此适合被用来制作 。 A．音乐厅的墙壁    B．飞机结构材料    C．铅笔芯    D．雨鞋 【答案】 弹性、塑性、韧性、脆性 水泥 冬季 B 【详解】(1)[1]由文章内容：材料的力学性能，是指材料受力时的变形行为及其抵抗破坏的能力，通常包括弹性与塑性、脆性与韧性等，可知材料的力学性能通常包括弹性、塑性、韧性、脆性。 (2)[2]力可以改变物体的形状，有的物体受力后形状发生改变，外力撤去后无法再恢复原状，这样发生的是塑性形变，例如水泥、泥土、玻璃等等。 (3)[3]由“发射当天的天气非常寒冷”知，“挑战者号”航天飞机的发射是在冬季进行的。 (4)[4]A．音乐厅的墙壁应该有较好的隔音效果，与材料密度、强度无关，故A不符合题意； B．为保证安全，飞机结构材料必须有较大的硬度，为有利于飞机飞行，在保证安全的前提下，飞机的质量应该小一些，所以需要选择密度较小的材料，故B符合题意； C．铅笔芯能够在纸上留下划痕，与密度无关，故C不符合题意； D．雨鞋要具有较好的弹性和绝缘性，不需要特别大的强度，故D不符合题意。 故选B。 1 / 9 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$