第5节 新材料及其应用（举一反三讲义）物理沪粤版2024八年级上册

第5节 新材料及其应用 目录 【学科素养】 1 【思维导图】 2 【知识梳理】 2 知识点1：纳米材料的特性及其应用 2 知识点2：半导体材料的特性及其应用 2 知识点3：超导材料的特性及其应用 3 知识点4：跨学科实践 3 【巩固训练】 5 【学科素养】 【物理观念】 1．概念 （1）纳米材料：指制成材料的基本单元大小限制在1nm~100nm范围的材料。 （2）半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的材料。 （3）超导体：温度降低到一定程度时，导体的电阻突然接近于零，我们把低温下材料电阻突然为零的特性称为超导性，这样的导体叫做超导体。 2．规律 （1）纳米：是长度单位，符号为nm，1nm=10-9m。 （2）半导体制成的二极管具有单向导电性。 【科学思维】 说出新材料的发展对人类生活和社会发展的影响。 【科学探究】 通过了解新材料的一些知识，关注前沿科学的新进展，体验科学技术的神奇力量。 【科学态度与责任】 通过对新材料特性和运用的了解，认识科学对社会进步的贡献，对我们生活的改变，体会科学技术是第一生产力的重大意义，激发为振兴中华而学习的积极性。 【教学重点】 了解新材料的性能及其应用，培养学生多样化的学习方式。 【教学难点】 创造条件让学生了解更多关于新材料及其应用的信息，培养学生用多样化的学习方式进行学习的习惯。 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1：纳米材料的特性及其应用 当材料的微粒小到纳米尺寸时，材料的性能就会发生显著变化。例如，纳米陶瓷材料可在室温下任意弯曲；碳纳米管的强度是钢的上百倍；纳米磁性材料的磁记录密度比普通磁性材料高十倍以上；纳米复合材料对光的反射率低，能吸收电磁波，可用作隐形飞机的浍层；气体通过纳米材料的扩散速度比通过一般材料的扩散速度大几千倍。 【典例1】（24-25八年级上·山东济南·期末）当材料微粒的尺寸缩小到m时，其性质与宏观尺度的材料相比会发生显著变化。我们把使用该方法制成的材料统称为（　　） A．复合材料 B．纳米材料 C．半导体材料 D．超导体材料 【答案】B 【难度】0.85 【知识点】认识物质的物理属性、纳米材料 【详解】当材料微粒的尺寸缩小到10-9m即1nm时，其性质会发生显著变化，这种材料叫纳米材料，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 【变式1】（2024·山东济南·三模）下列说法正确的是（    ） A．“北斗”导航系统是利用超声波进行定位和导航的 B．冬天为防止结冰汽车加注的防冻液凝固点较高 C．纳米材料为人们研究制造微小机器提供了基础 D．太阳能电池是将太阳能转化为电能供人类使用 【答案】C 【难度】0.65 【知识点】电磁波的应用、熔化的概念及现象、太阳能的利用、纳米材料 【详解】A．因电磁波可以在真空中传播，且传播速度快，所以“北斗”导航系统是利用电磁波进行定位和导航的，故A错误； B．冬天为汽车加注的防冻液凝固点较低，不易结冰，故B错误； C．纳米是一种长度单位，它用来表示最小的长度 1纳米=10-9米 纳米材料的出现为人们制造微小机器提供了物质基础，故C正确； D．白天，太阳能电池可以将太阳能直接转化为电能，多余的能量储存在蓄电池内，则是电能转化为化学能。夜晚供交通指示灯及照明灯发光，则是由化学能转化为电能，电能转化为光能，故D错误。 故选C。 【变式2】如图所示，碳纳米管是一种具有特殊结构的材料，碳纳米管表现出良好的导电性，也有良好的导热性能，被巨大的压力压扁后，撤去压力，碳纳米管能立即恢复原状。根据上述信息判断，下列说法正确的是（   ） A．碳纳米管可以制作电线的外皮 B．碳纳米管可以制作高铁的减震装置 C．碳纳米管可以制作潜艇外壳 D．碳纳米管可以制作消防外套 【答案】B 【难度】0.94 【知识点】纳米材料 【详解】A．碳纳米管表现出良好的导电性，制作电线的外皮必须是绝缘体，故A错误； BC．碳纳米管被巨大的压力压扁后，撤去压力，碳纳米管能立即恢复原状，其弹性很好，所以可以制作高铁的减震装置，潜艇外壳需要硬度大的材料，不能具有弹性，所以不能制作潜艇外壳，故B正确，C错误； D．纳米管有良好的导热性能，消防外套的材料的隔热性很好，所以不能制作消防外套，故D错误。 故选B。 【变式3】华为智能手机所搭载的7纳米制造工艺麒麟980芯片，“在指甲盖大小的尺寸上塞进69亿个晶体管”，实现了性能与能效提升的新突破，这都得益于一种新型材料的研发。这种新型材料是（　　） A．超导材料 B．磁性材料 C．纳米材料 D．绝缘材料 【答案】C 【难度】0.85 【知识点】生活中常见的绝缘体、磁性、磁体的概念及分类、纳米材料、超导材料 【详解】由“在指甲盖大小的尺寸上塞进69亿个晶体管”知，这些零件所占空间体积极小，空间尺度在纳米级，所以属于纳米材料。 故选C。 知识点2：半导体材料的特性及其应用 有些材料，它的导电性能介于导体和绝缘体之间，这类材料称为半导体，锗、硅、砷化镓等都是半导体材料。用半导体材料制成的品体二极管具有单向导电的特性，即只允许电流从一个方向通过，不允许电流反方向通过。 在日常生活中，电子表、收录机、数码照相机、数码摄像机、电视机、计算机，以及现代化机床、汽车、火车、轮船、飞机等，都要应用各种半导体元器件。 【典例1】（2025·云南昆明·二模）爸爸的手机充电器坏了，爱探究的小腾将充电器拆开，发现充电器的集成线路板上分布着很多二极管，如图所示，二极管是由 （选填“半导体”或“导体”）材料制成，充电器中二极管的作用之一就是利用其 性，将方向交替变换的交流电转换为单一方向的直流电。 【答案】 半导体 单向导电 【难度】0.85 【知识点】半导体的特点、二极管 【详解】[1]导电性能介于导体和绝缘体之间的材料称作半导体，二极管是由半导体材料制成的。 [2]二极管具有单向导电性，即只允许电流从正极流入，从负极流出，而阻止电流反向流动。 【变式1】（2025·宁夏银川·一模）将水果电池与发光二极管（简称“LED”）连接成如图所示电路，LED发光。发光二极管是 制成的（选填“半导体”“超导体”），如果将LED的“+”端接在锌片上，“-”端接在铜片上，LED 发光（能或不能） 【答案】 半导体 不能 【难度】0.85 【知识点】半导体的特点 【详解】[1]发光二极管具有单向导电性，制作二极管的材料是半导体材料。 [2]图中二极管发光，说明二极管的连接是正确的，因此铜片相当于电池的正极，如果将LED的“+”端接在锌片上，“-”端接在铜片上，由于LED灯具有单向导电性，LED不导电，不能发光。 【变式2】（2025·河南许昌·二模）我国华为公司发布的昇腾910D商用的AI芯片，它是当前全球算力最强、训练速度最快的AI芯片，制造芯片的核心材料属于（　　） A．超导体 B．绝缘体 C．导体 D．半导体 【答案】D 【难度】0.85 【知识点】生活中常见的导体、生活中常见的绝缘体、超导现象和超导材料、半导体的特点 【详解】A．超导体需在极低温度下工作，无法用于常温下芯片的制造，故A不符合题意； B．绝缘体不导电，无法构成芯片中的电路，故B不符合题意； C．导体导电性过强，无法实现芯片中电路元件的精细控制，故C不符合题意； D．芯片是含有集成电路的硅片，而硅是典型的半导体材料，其导电性能可通过掺杂等方式精准调控，满足芯片制造中对电路元件导电特性的需求，因此，制造芯片的核心材料属于半导体，故D符合题意。 故选D。 【变式3】（辽宁省锦州市2024—2025学年上学期期末）锦州市有多家光伏产业基地，为环境保护、减少碳排放做出了贡献。光伏产业是指利用光伏效应，使太阳光射到硅光电池板上产生电流直接发电的行业。其中的硅光电池板中的主要材料硅属于（    ） A．半导体 B．超导体 C．绝缘体 D．以上说法都不对 【答案】A 【难度】0.65 【知识点】半导体的特点 【详解】硅光电池板中的主要材料硅属于半导体，半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 知识点3：超导材料的特性及其应用 1911年，荷兰物理学家昂内斯(H.Onnes，1853-1926)在做冷冻汞的实验中发现：当温度降至4.2K(相当于-269℃)时，汞的电阻会突然接近于零电流几乎通行无阻。材料的这种特性称为超导性。超导材料的应用前景非常广阔，若用它来输电可大大节约能源和材料。 【典例1】（2025·黑龙江哈尔滨·三模）发光二极管就是由半导体材料制成的，它具有 导电的性质；20世纪初，科学家发现，铝在以下时，电阻就变成了零，这种现象称为 现象。 【答案】 单向 超导 【难度】0.65 【知识点】超导现象和超导材料、半导体的特点 【详解】[1]发光二极管就是由半导体材料制成的，它具有单向导电性，电流只能从二极管的正极流入，负极流出，二极管才能发光。 [2]超导现象指的是物体在极低的温度下，电阻变为了零，故铝在-以下时，电阻就变成了零，是超导现象。 【变式1】（2025·陕西西安·三模）2025年3月3日，由西安电子科技大学等机构参与的“祖冲之三号”超导量子计算机问世，该计算机采用超导材料制成芯片，从而高效地进行计算。使用量子计算机，研究人员能根据病毒的传播途径。预测它们的变异方向并提前设计出特效药，还能模拟复杂的原子、分子和化学反应，为加速新材料的研发提供支持。下列说法正确的是（　　） A．发生超导现象时超导体的电阻很大 B．分子、原子、病毒是按照由小到大的空间尺度排列的 C．手机中的芯片同样是采用超导体材料制成的 D．若用超导体制成输电线、可降低电能损失 【答案】D 【难度】0.65 【知识点】超导现象和超导材料、认识原子 【详解】A．发生超导现象时超导体的电阻为零，故A错误； B．原子、分子、病毒是按照由小到大的空间尺度排列的，故B错误； C．手机中的芯片是采用半导体材料制成的，故C错误； D．超导体的材料电阻为零，实现远距离大功率输电，若用超导体制成输电线，可降低电能损失，故D正确。 故选D。 【变式2】（2025·山东济南·一模）汞（俗称水银），可用于温度计、气压计、压力计、血压计等装置，汞的熔点是-38.83℃。漠河冬天的最低气温可达-50℃，使用汞温度计已无法测量，是因为汞在该环境下将会 （填物态变化名称）；在温度降至4.2K时，汞的电阻值会突然降低到几乎为零，具有这种性质的材料被称为 （选填“纳米材料”、“超导材料”或“半导体材料”）。 【答案】 凝固 超导材料 【难度】0.85 【知识点】超导现象和超导材料、熔点和凝固点 【详解】[1]已知汞的熔点是−38.83℃，漠河冬天最低气温可达−50℃，−50℃低于汞的熔点。物质从液态变为固态的过程叫凝固，所以汞在该环境下将会凝固。 [2]在温度降至 4.2K 时，汞的电阻值突然降低到几乎为零，具有这种性质的材料被称为超导材料，超导材料是指在一定温度下电阻变为零的材料。 【变式3】关于半导体和超导体的特性及其应用，以下说法正确的是（　　） A．半导体的导电性能介于超导体和导体之间 B．用半导体材料制成的二极管具有超强的导电性 C．超导体材料用于输送电力可以降低电能损耗 D．超导体的导电性能最好，可制作电炉丝 【答案】C 【难度】0.94 【知识点】半导体的特点、超导材料 【详解】A．半导体的导电性能比导体的导电性能要差，比绝缘体的导电性能强一些，故A错误； B．用半导体材料制成的二极管具有单向导电性，而不是具有超强的导电性，故B错误； C．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C正确； D．超导体电阻为零的材料，电流通过超导体时，不会产生热量，故D错误。 故选C。 知识点4：跨学科实践 1.浓墨涂层大量吸收电磁波的实验研究 活动主题 用涂有墨的盐水瓶探究纳米涂层吸收电磁辐射的作用。 方案制订与实施 用墨在砚台上研磨出浓墨汁，加入适量胶水，选两个相同的盐水瓶，其中一个用墨汁涂满外壁；待涂抹的墨汁干后，将温度计通过瓶塞分别置于两个空盐水瓶中，放在大功率白炽灯前。经过一段时间，比较两瓶中温度计的示数，分析产生差异的原因。实施过程中应注意用电安全、防止烫伤，注意个人卫生。 成果展示与交流 根据探究结果，完成报告。 2.探究二极管的单向导电性 活动主题 晶体二极管可以用来产生、控制、接收、变换和放大电路信号，是电子电路中的重要器件。晶体二极管是否单向导电？半导体材料在生产与生活中有哪些应用？ 方案制订与实施 针对以上问题，完成以下探究活动： （1）找一个品体二极管，以及电池、小灯泡、开关和导线，按照图 5-5-1(a)所示连接电路，接通开关，观察小灯泡是否发光。 （2）按照图5-5-1(b)所示，将晶体二极管反向接在电路中，接通开关观察小灯泡是否发光。 （3）查阅关于半导体材料在生产与生活中应用的资料，写一篇介绍半导体材料特性与应用的短文。 成果展示与交流 展示所完成的短文，与同学交流实验探究结果并讨论半导体材料在生产与生活中的应用。 3.调查超导材料的研究进展与应用前景 活动主题 尽管人类发现超寻现象已经百余年，但超导一直是物理学的热门研究领域。超导体在医学成像设备和信息技术等领域都有重要应用。我国超导研究已实现从“起步”“追赶”到“领跑”的跨越。目前全世界研制超导材料的进展如何?我国科学家的研制处于什么水平?超导体的未来应用前景怎样? 方案制订与实施 针对上述问题，开展以下调查研究活动： （1）了解目前全世界研制超导材料的进展。 （2）了解我国科学家在超导研究中的奋斗历程与杰出贡献。 （3）查阅并思考未来超导体的应用前景。 结合上述资料，完成一篇关于超导体的科普短文。 成果展示与交流 展示撰写的科普短文，与同学交流超导体材料的研究进展和应用前景。 【巩固训练】 1．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 【答案】B 【难度】0.85 【知识点】生活中常见的导体、超导现象和超导材料、半导体的特点、纳米材料 【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。 2．（23-24八年级上·甘肃白银·期中）下列关于新材料说法错误的是（    ） A．氢燃料电池效率高且环保 B．纳米是一种特殊的材料 C．硅光电池能将太阳能转化为电能 D．纳米材料是指尺度是纳米级别的材料 【答案】B 【难度】0.65 【知识点】纳米材料、“绿色”能源 【详解】A．氢燃料电池是使用化学元素氢制造成储存能量的电池，储存能量大，能量转化率高，并且工作时只会产生水和热，对环境无污染，故A正确，不符合题意； BD．纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺寸（0.1-100 nm）或由它们作为基本单元构成的材料，纳米是一种尺度而非特殊材料的意思，故B错误，符合题意；D正确，不符合题意； C．硅光电池可以通过由太阳能向电能的转化，供用电器进行工作，故C正确，不符合题意。 故选B。 3．纳米材料被誉为21世纪最有前途的新型材料。当材料的晶粒（或微粒）的大小处于纳米级时，其性质就会出现奇异的变化。如陶瓷，它的硬度高、耐磨损、耐高温，却易碎，但用纳米陶瓷粉制成的陶瓷不但有普通陶瓷的特性还有一定的韧性。下列说法中，你认为正确的是（　　） A．纳米是体积单位 B．纳米材料的基本单元比“夸克”小 C．利用纳米陶瓷可以制作发动机的缸体 D．利用纳米陶瓷可以制作公交IC卡 【答案】C 【难度】0.85 【知识点】纳米材料 【详解】A．纳米是长度单位，故A错误； B．纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺寸（1~100 nm）或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10~1000个原子紧密排列在一起的尺度，夸克比原子还要小，故B错误； C．由题意知，纳米陶瓷粉制成的陶瓷不但有普通陶瓷的特性还有一定的韧性。因此利用纳米陶瓷可以制作发动机的缸体，故C正确； D．公交IC卡利用的是磁性材料制成的，故D错误。 故选C。 4．计算机芯片、智能手机芯片等体积的微型化及性能的代际提升，都得益于一种新型材料的研发，这种新型材料是（　　） A．超导材料 B．磁性材料 C．纳米材料 D．半导体材料 【答案】C 【难度】0.65 【知识点】纳米材料 【详解】因为纳米材料的使用，计算机芯片、智能手机芯片等体积的微型化及性能的代际提升。 故选C。 5．2024年9月20日，华为最新的三折叠屏手机发售，该手机搭载了麒鳞9010芯片。芯片是指含有集成电路的硅单晶片，芯片的主要材料是（　　） A．超导体 B．导体 C．绝缘体 D．半导体 【答案】D 【难度】0.94 【知识点】半导体的特点 【详解】根据导电性的不同，材料可分为导体，半导体，绝缘体三大类，容易导电的物体叫导体，导电性能介于导体与绝缘体之间的叫半导体。芯片是指含有集成电路的硅单晶片，芯片的主要材料是半导体，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 6．（2025·辽宁·中考真题）我国自主研发的IGBT芯片是高铁强劲有力的心脏。制造芯片的硅材料是（　　） A．导体 B．绝缘体 C．半导体 D．超导体 【答案】C 【难度】0.65 【知识点】半导体的特点 【详解】硅材料的导电性能介于导体与绝缘体之间，是半导体，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 7．（2025·山东济南·三模）2025年4月24日，“神舟二十号”飞船成功发射并完成与空间站的交互对接，它们进入预定轨道后，太阳能帆板顺利展开。下列属于制作太阳能帆板的主要材料是（　　）    A．超导材料 B．半导体材料 C．纳米材料 D．绝缘体材料 【答案】B 【难度】0.65 【知识点】生活中常见的绝缘体、超导现象和超导材料、半导体的特点 【详解】太阳能帆板的发电核心是硅基半导体材料，其通过光电效应将太阳能转化为电能。故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 8．（2025·福建·中考真题）空间站中，发光二极管为金鱼藻提供光照，其主要材料属于（　　） A．导体 B．半导体 C．绝缘体 D．超导体 【答案】B 【难度】0.85 【知识点】半导体的特点 【详解】发光二极管，也就是LED，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电能转化为光能，LED的核心是一个半导体晶片，其主要材料为半导体材料。故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 9．（2025·广西梧州·二模）智能手机触摸屏的核心元件是压敏电阻，这种元件的材料是（　　） A．半导体 B．超导体 C．导体 D．绝缘体 【答案】A 【难度】0.85 【知识点】生活中常见的导体、生活中常见的绝缘体、超导现象和超导材料、半导体的特点 【详解】压敏电阻是一种电阻值随施加压力而变化的电子元件。在智能手机电阻式触摸屏中，压敏电阻是核心元件，用于检测触摸位置，其材料通常为半导体。超导体在极低温度下电阻为零，但不随压力变化，且不适合常温设备。导体电阻很小但基本不随压力变化，无法实现传感功能。绝缘体电阻很大且不随压力变化，不能用于传感。故A符合题意，BCD不符合题意。 故选 A。 10．（2025·甘肃定西·三模）新材料广泛应用于社会的各个领域，关于新材料的应用，下列说法中错误的是（　　） A．纳米陶瓷硬度高、耐高温、具有一定的韧性，可以制造发动机缸体 B．超导材料用于制作电饭锅的发热体，可提高发热效率 C．硅光电池能够把太阳能直接转化为电能，使用过程中几乎没有污染 D．使用记忆合金弹簧制作的淋浴恒温阀门，实现了智能调节水温 【答案】B 【难度】0.65 【知识点】纳米材料、“绿色”能源、记忆合金、超导材料 【详解】A．现在用纳米陶瓷粉制成的陶瓷，具有一定的韧性，用它制造发动机的缸体，可以提高发动机的性能，故A正确，不符合题意； B．超导体电阻为零，通电后不会产生热量，不可制作电饭锅的发热体，故B错误，符合题意； C．硅光电池是一种直接把光能转换成电能的半导体器件，不会污染环境，故C正确，不符合题意； D．热水器中有一种性能优良的弹簧，当水温达到80℃时，它可以立即伸长许多，将阀门关闭，及时防止热水烫伤人，制作这种弹簧的材料是形状记忆合金，故D正确，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 【难度】0.94 【知识点】与密度有关的物理现象、半导体的特点、纳米材料、超导材料 【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。 12．新材料广泛应用于社会的各个领域，关于新材料的应用，下列说法中错误的是（　　） A．使用记忆合金弹簧制作的淋浴恒温阀门，实现了智能调节水温 B．超导材料用于制作电饭锅的发热体，可提高发热效率 C．硅光电池能够把太阳能直接转化为电能，且完全不会造成污染 D．纳米陶瓷具有一定的韧性，可以制造发动机缸体 【答案】B 【难度】0.85 【知识点】半导体的特点、纳米材料、记忆合金、超导材料 【详解】A．记忆合金弹簧制作的淋浴阀门，在温度升高到一定程度时，它可伸长将阀门关闭，从而防止热水将人烫伤；在温度降低到一定程度时，它可缩短将阀门打开，从而实现了智能调节水温，故A正确； B．超导材料电阻值为0，根据焦耳定律，电流通过这种材料时产生的热量为0，故不能用超导材料用于制作电饭锅的发热体，故B错误； C．硅光电池是一种能把太阳能直接转化为电能的半导体器件，且完全不会造成污染，故C正确； D．陶瓷在通常情况下较脆，而用纳米超微颗粒制成的纳米陶瓷具有良好的韧性，可以制造发动机缸体，故D正确。 故选B。 13．假如科学家研制出常温下超导体，则它适合用作（　　） A．保险丝 B．输电导线 C．变阻器的电阻丝 D．电热丝 【答案】B 【难度】0.65 【知识点】超导材料 【详解】A．保险丝利用了电流的热线应，如果是超导材料不会发热，故A不符合题意； B．输电导线利用超导材料可以减小能量损失，故B符合题意； C．变阻器的电阻丝利用了导体具有电阻，如果用超导材料，电阻丝电阻为0，故C不符合题意； D．电热丝利用了电流的热线应，如果是超导材料不会发热，故D不符合题意。 故选B。 14．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 【答案】D 【难度】0.85 【知识点】光纤通信、可再生能源与不可再生能源、紫外线的特点及应用、超导材料 【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． 15．（2024·新疆乌鲁木齐·三模）纳米技术及其应用。 “纳米（nm）”是长度的度量单位，假设一根头发的直径是0.05mm，把它径向平均剖成5万根，每根的厚度大约就是一纳米。 nm。纳米技术，是研究结构尺寸在1纳米的材料，强度和硬度大大高于原来的材料，且有良好的韧性。如图是纳米陶瓷刀、合金钢刀、普通菜刀磨损程度随时间变化的曲线，其中反映纳米陶瓷刀磨损特点的是曲线 （选填字母“a”或“b”或“c”）；由于纳米尺度的特殊性，则纳米粒子进入人体的途径可能是 。（选填字母“A”“B”或“C”“D”）①皮肤直接接触纳米粒子②呼吸时把纳米粒子吸入肺部③进食含有纳米粒子的食物 A．只有①和②    B．只有①和③    C．只有②和③    D．①、②和③ 【答案】 5×104 c D 【难度】0.65 【知识点】长度单位及换算、纳米材料 【详解】[1]因 故 0.05mm=0.05×106nm=5×104nm [2]由题意可知，纳米材料的强度和硬度较大，分析图中曲线可知，在相同的时间时，c曲线的刀被磨损的程度最小，即其硬度最大，所以它代表的就是纳米陶瓷刀磨损过程。 [3]纳米粒子尺度较小，皮肤直接接触纳米粒子、呼吸、进食含有纳米粒子的食物均可让纳米粒子进入人体。故①②③均正确，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 16．在热水器中有一种性能非常特殊的弹簧，当水温达到80℃时，它可以立即伸长许多，将阀门关闭，及时防止热水烫人，制作这种弹簧的材料是 合金；还有的材料加工到1×10-7~1×10-9m尺度时，其物理性质或化学性能与较大尺度相比，发生了异常的变化，我们称这种材料为 材料。 【答案】 记忆 纳米 【难度】0.85 【知识点】纳米材料、记忆合金 【详解】[1]根据形状记忆合金的特点可知，制作这种弹簧的材料是记忆合金。 [2]纳米材料是将某些物质的尺度加工到1~100nm，其物理性质或化学性质发生异常变化的材料。 17．我们教室里用的希沃电子白板的开关键会发出蓝色或红色的光，这是因为开关键内安装了用 材料制成的发光二极管；科学家发现，铝在-271.76℃以下时，电阻变成了0，这就是 现象。 【答案】 半导体 超导 【难度】0.94 【知识点】半导体的特点、超导材料 【详解】[1]发光二极管是用半导体材料制成的。 [2]当降到一定温度时，导体的电阻变为零，叫做超导现象。 18．（24-25八年级上·广东清远·期末）阅读材料，回答问题。 纳米材料 纳米材料可以制作具有特定性质的新材料，用纳米级金属微粉制成的材料强度和硬度更高，韧性良好，且熔点随粒子直径减小而降低，例如金的熔点为1064℃，但10nm金粉熔点降低到940℃，5nm金粉熔点降低到830℃，因而烧制温度可以大大降低。 2023年12月，武汉理工大学用磁性纳米粒子研制出可溶栓纳米机器人，通过静脉注射磁性纳米粒子，在磁力作用下形成棒状机器人疏通血管进行溶栓，如图甲所示。这些机器人在完成任务后可自动分解，可避免在血管内聚集和器官损伤，其磁性纳米粒子尺寸在1nm至100nm之间，结合了纳米材料的特性和磁性。 (1)纳米材料的优点是 （写出一点）； (2)纳米材料的熔点随着材料细粉直径的减小而 ； (3)某种用于血管清理的纳米机器人，直径仅为20nm，合 m（）； (4)溶栓纳米机器人是拆分后从静脉注射入人体，在 作用下形成棒状机器人，进行溶栓； (5)假设一个磁性纳米粒子的质量为，则一个质量为的纳米机器人由 个磁性纳米粒子组成； (6)如图乙是纳米陶瓷刀、合金钢刀、普通菜刀磨损程度随时间变化的曲线，其中反映纳米陶瓷刀磨损特点的是 曲线（填字母）。 【答案】(1)见解析 (2)降低 (3) (4)磁力 (5) (6)c 【难度】0.65 【知识点】长度单位及换算、质量的单位及换算、熔点和凝固点、纳米材料 【详解】（1）由材料可知，纳米材料可以制作具有特定性质的新材料，用纳米级金属微粉制成的材料强度和硬度更高，韧性良好，且熔点随粒子直径减小而降低。 （2）由材料可知，纳米材料的熔点随粒子直径减小而降低，例如金的熔点为1064℃，但10nm金粉熔点降低到940℃，5nm金粉熔点降低到830℃，因而烧制温度可以大大降低。 （3）因为所以20nm=20×10-9m=2×10-8m （4）由材料可知，溶栓纳米机器人通过静脉注射磁性纳米粒子，在磁力作用下形成棒状机器人疏通血管进行溶栓。 （5）一个质量为的纳米机器人所含磁性纳米粒子个数为 （6）纳米级微粉烧制成的陶瓷不但强度高，并且有良好的韧性，纳米级陶瓷刀的硬度很高。合金钢刀、普通菜刀的硬度是比较接近的，所以二者的磨损曲线也会比较类似，由此可知，图中a、b曲线是普通菜刀、合金菜刀的磨损曲线，c是纳米级陶瓷刀的磨损曲线。 19．请阅读纳米材料并回答问题。 纳米材料 近年来，“纳米”一词常出现在我们的生活中，商场里纳米护肤、纳米水杯、纳米羽绒服屡见不鲜。到底什么才是“纳米”？为什么纳米材料这么神奇？ 纳米又称毫微米，是长度的度量单位。假设一根头发的直径是，把它径向平均剖成万根，每根的厚度大约就是。 纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料，用纳米材料制作的器材硬度更强、寿命更长、维修费更低、设计更方便。利用纳米材料还可以制作出特定性质的材料或自然界不存在的材料，制作出生物材料和仿生材料。用纳米级金属微粉烧制成的材料，强度和硬度大大高于原来的金属。一般的陶瓷强度低并且很脆，但纳米级微粉烧制成的陶瓷不但强度高，并且有良好的韧性。纳米材料的熔点会随超细粉直径的减小而降低。例如金的熔点为，但金粉熔点降低到，金粉熔点降低到，因而烧制温度可以大大降低。纳米陶瓷的烧制温度大大低于原来的陶瓷。 纳米技术是研究结构尺寸在至范围内材料的性质和应用的一种技术。当前纳米技术的研究和应用主要在材料和设备、微电子和计算机技术、医学与健康、航天和航空、环境和能源、生物技术和农产品等方面。 记得世界上第一台电子计算机诞生于年，它一共用了个电子管，总质量吨，占地面积约，可是这个庞然大物，它在内只能完成次运算。经过了半个多世纪，由于集成电路技术、微电子学、信息存储技术、计算机语言和编程技术的发展，使计算机技术有了飞速的发展。今天的计算机小巧玲珑，可以摆在一张电脑桌上，它的质量只有老祖宗的万分之一，但运算速度却远远超过了第一代电子计算机。如果采用纳米技术来构筑电子计算机的器件，那么这种未来的计算机将是一种“分子计算机”，其袖珍的程度又远非今天的计算机可比，而且在节约材料和能源上也将给社会带来十分可观的效益。纳米材料级存储器芯片已投入生产。计算机在普遍采用纳米材料后，可以缩小成为“掌上电脑”。 （1） m。 （2）纳米级金属颗粒的熔点 同种金属的熔点。选填（“高于”“等于”或“低于”） （3）图所示是纳米陶瓷刀、合金钢刀、普通菜刀磨损程度随时间变化的曲线，其中反映纳米陶瓷刀磨损特点的是曲线 （填字母）。 （4）写出纳米材料的应用 （一种即可）。 【答案】 1.4×10-8 低于 c 纳米防水布制雨衣 【难度】0.85 【知识点】长度单位及换算、纳米材料 【详解】（1）[1]1纳米等于10-9米，故 14nm=1.4×10-8m （2）[2]由题意知，纳米材料的熔点会随超细粉直径的减小而降低。例如金的熔点为，但金粉熔点降低到，故纳米级金属颗粒的熔点低于同种金属的熔点。 （3）[3] 纳米级微粉烧制成的陶瓷不但强度高，并且有良好的韧性。而同条件下c曲线的磨损程度最小，故反映纳米陶瓷刀磨损特点的是曲线c。 （4）[4] 纳米材料的应用例如：纳米防水布制雨衣。 20．请阅读《超导体》并回答下列小题。 超导体 1911年，荷兰莱顿大学的H·卡茂林·昂内斯意外地发现，将水银冷却到-268.98℃时，水银的电阻突然消失；后来他又发现许多金属和合金都具有与水银相类似的低温下失去电阻的特性，由于材料的这种特殊导电性能，昂内斯称其为超导态，处于这种状态的导体称为超导体。昂内斯由于他的这一发现获得了1913年诺贝尔奖。物质的温度低于它的临界温度（转变为超导的温度），这种物质才会有超导性。一般金属或合金的临界温度都很低，例如铅的临界温度是-265.97℃，要维持这么低的温度也是很困难的。在现阶段，超高压输电会有很大的损耗，因为电流通过输电线时会发热，而利用超导体则可最大限度地降低损耗。但由于临界温度较高的超导体在应用中面临着许多难题，从而限制了超导输电的应用。随着技术的发展，新的超导材料不断涌现，人们期盼着超导输电能在不久的将来得以实现。 请根据上述材料，回答下列问题： （1）超导体是指在温度降低到足够低时，某些金属材料的 会突然变为零的导体。当电流通过超导体时，超导体两端电压为 V。 （2）超导体 用来制作滑动变阻器。（选填“能”或“不能”）。 （3）利用超导材料输电，可最大限度地减少电能转化为 （选填“核能”、“化学能”或“内能”）所造成的能量损失。 【答案】 电阻 0 不能 内能 【难度】0.85 【知识点】超导现象和超导材料、超导材料 【详解】（1）[1] [2]当温度降低到足够低时，有些材料的电阻变为零，这就是超导现象；由于电阻为零，当有电流通过时间，由欧姆定律可知，其两端的电压为0。 （2）[3]超导体的电阻为零，而滑动变阻器是依靠改变电阻来改变电流的，所以超导体不能用来制作滑动变阻器。 （3）[4]由焦耳定律可知，电流通过导体是会放出热量的，超导体的电阻为0，用超导体做输电导线时, 电流通过导线产生的热量为0，所以利用超导材料输电，可最大限度地减少电能转化为内能所造成的能量损失。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第5节 新材料及其应用 目录 【学科素养】 1 【思维导图】 2 【知识梳理】 2 知识点1：纳米材料的特性及其应用 2 知识点2：半导体材料的特性及其应用 2 知识点3：超导材料的特性及其应用 3 知识点4：跨学科实践 3 【巩固训练】 5 【学科素养】 【物理观念】 1．概念 （1）纳米材料：指制成材料的基本单元大小限制在1nm~100nm范围的材料。 （2）半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的材料。 （3）超导体：温度降低到一定程度时，导体的电阻突然接近于零，我们把低温下材料电阻突然为零的特性称为超导性，这样的导体叫做超导体。 2．规律 （1）纳米：是长度单位，符号为nm，1nm=10-9m。 （2）半导体制成的二极管具有单向导电性。 【科学思维】 说出新材料的发展对人类生活和社会发展的影响。 【科学探究】 通过了解新材料的一些知识，关注前沿科学的新进展，体验科学技术的神奇力量。 【科学态度与责任】 通过对新材料特性和运用的了解，认识科学对社会进步的贡献，对我们生活的改变，体会科学技术是第一生产力的重大意义，激发为振兴中华而学习的积极性。 【教学重点】 了解新材料的性能及其应用，培养学生多样化的学习方式。 【教学难点】 创造条件让学生了解更多关于新材料及其应用的信息，培养学生用多样化的学习方式进行学习的习惯。 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1：纳米材料的特性及其应用 当材料的微粒小到纳米尺寸时，材料的性能就会发生显著变化。例如，纳米陶瓷材料可在室温下任意弯曲；碳纳米管的强度是钢的上百倍；纳米磁性材料的磁记录密度比普通磁性材料高十倍以上；纳米复合材料对光的反射率低，能吸收电磁波，可用作隐形飞机的浍层；气体通过纳米材料的扩散速度比通过一般材料的扩散速度大几千倍。 【典例1】（24-25八年级上·山东济南·期末）当材料微粒的尺寸缩小到m时，其性质与宏观尺度的材料相比会发生显著变化。我们把使用该方法制成的材料统称为（　　） A．复合材料 B．纳米材料 C．半导体材料 D．超导体材料 【变式1】（2024·山东济南·三模）下列说法正确的是（    ） A．“北斗”导航系统是利用超声波进行定位和导航的 B．冬天为防止结冰汽车加注的防冻液凝固点较高 C．纳米材料为人们研究制造微小机器提供了基础 D．太阳能电池是将太阳能转化为电能供人类使用 【变式2】如图所示，碳纳米管是一种具有特殊结构的材料，碳纳米管表现出良好的导电性，也有良好的导热性能，被巨大的压力压扁后，撤去压力，碳纳米管能立即恢复原状。根据上述信息判断，下列说法正确的是（   ） A．碳纳米管可以制作电线的外皮 B．碳纳米管可以制作高铁的减震装置 C．碳纳米管可以制作潜艇外壳 D．碳纳米管可以制作消防外套 【变式3】华为智能手机所搭载的7纳米制造工艺麒麟980芯片，“在指甲盖大小的尺寸上塞进69亿个晶体管”，实现了性能与能效提升的新突破，这都得益于一种新型材料的研发。这种新型材料是（　　） A．超导材料 B．磁性材料 C．纳米材料 D．绝缘材料 知识点2：半导体材料的特性及其应用 有些材料，它的导电性能介于导体和绝缘体之间，这类材料称为半导体，锗、硅、砷化镓等都是半导体材料。用半导体材料制成的品体二极管具有单向导电的特性，即只允许电流从一个方向通过，不允许电流反方向通过。 在日常生活中，电子表、收录机、数码照相机、数码摄像机、电视机、计算机，以及现代化机床、汽车、火车、轮船、飞机等，都要应用各种半导体元器件。 【典例1】（2025·云南昆明·二模）爸爸的手机充电器坏了，爱探究的小腾将充电器拆开，发现充电器的集成线路板上分布着很多二极管，如图所示，二极管是由 （选填“半导体”或“导体”）材料制成，充电器中二极管的作用之一就是利用其 性，将方向交替变换的交流电转换为单一方向的直流电。 【变式1】（2025·宁夏银川·一模）将水果电池与发光二极管（简称“LED”）连接成如图所示电路，LED发光。发光二极管是 制成的（选填“半导体”“超导体”），如果将LED的“+”端接在锌片上，“-”端接在铜片上，LED 发光（能或不能） 【变式2】（2025·河南许昌·二模）我国华为公司发布的昇腾910D商用的AI芯片，它是当前全球算力最强、训练速度最快的AI芯片，制造芯片的核心材料属于（　　） A．超导体 B．绝缘体 C．导体 D．半导体 【变式3】（辽宁省锦州市2024—2025学年上学期期末）锦州市有多家光伏产业基地，为环境保护、减少碳排放做出了贡献。光伏产业是指利用光伏效应，使太阳光射到硅光电池板上产生电流直接发电的行业。其中的硅光电池板中的主要材料硅属于（    ） A．半导体 B．超导体 C．绝缘体 D．以上说法都不对 知识点3：超导材料的特性及其应用 1911年，荷兰物理学家昂内斯(H.Onnes，1853-1926)在做冷冻汞的实验中发现：当温度降至4.2K(相当于-269℃)时，汞的电阻会突然接近于零电流几乎通行无阻。材料的这种特性称为超导性。超导材料的应用前景非常广阔，若用它来输电可大大节约能源和材料。 【典例1】（2025·黑龙江哈尔滨·三模）发光二极管就是由半导体材料制成的，它具有 导电的性质；20世纪初，科学家发现，铝在以下时，电阻就变成了零，这种现象称为 现象。 【变式1】（2025·陕西西安·三模）2025年3月3日，由西安电子科技大学等机构参与的“祖冲之三号”超导量子计算机问世，该计算机采用超导材料制成芯片，从而高效地进行计算。使用量子计算机，研究人员能根据病毒的传播途径。预测它们的变异方向并提前设计出特效药，还能模拟复杂的原子、分子和化学反应，为加速新材料的研发提供支持。下列说法正确的是（　　） A．发生超导现象时超导体的电阻很大 B．分子、原子、病毒是按照由小到大的空间尺度排列的 C．手机中的芯片同样是采用超导体材料制成的 D．若用超导体制成输电线、可降低电能损失 【变式2】（2025·山东济南·一模）汞（俗称水银），可用于温度计、气压计、压力计、血压计等装置，汞的熔点是-38.83℃。漠河冬天的最低气温可达-50℃，使用汞温度计已无法测量，是因为汞在该环境下将会 （填物态变化名称）；在温度降至4.2K时，汞的电阻值会突然降低到几乎为零，具有这种性质的材料被称为 （选填“纳米材料”、“超导材料”或“半导体材料”）。 【变式3】关于半导体和超导体的特性及其应用，以下说法正确的是（　　） A．半导体的导电性能介于超导体和导体之间 B．用半导体材料制成的二极管具有超强的导电性 C．超导体材料用于输送电力可以降低电能损耗 D．超导体的导电性能最好，可制作电炉丝 知识点4：跨学科实践 1.浓墨涂层大量吸收电磁波的实验研究 活动主题 用涂有墨的盐水瓶探究纳米涂层吸收电磁辐射的作用。 方案制订与实施 用墨在砚台上研磨出浓墨汁，加入适量胶水，选两个相同的盐水瓶，其中一个用墨汁涂满外壁；待涂抹的墨汁干后，将温度计通过瓶塞分别置于两个空盐水瓶中，放在大功率白炽灯前。经过一段时间，比较两瓶中温度计的示数，分析产生差异的原因。实施过程中应注意用电安全、防止烫伤，注意个人卫生。 成果展示与交流 根据探究结果，完成报告。 2.探究二极管的单向导电性 活动主题 晶体二极管可以用来产生、控制、接收、变换和放大电路信号，是电子电路中的重要器件。晶体二极管是否单向导电？半导体材料在生产与生活中有哪些应用？ 方案制订与实施 针对以上问题，完成以下探究活动： （1）找一个品体二极管，以及电池、小灯泡、开关和导线，按照图 5-5-1(a)所示连接电路，接通开关，观察小灯泡是否发光。 （2）按照图5-5-1(b)所示，将晶体二极管反向接在电路中，接通开关观察小灯泡是否发光。 （3）查阅关于半导体材料在生产与生活中应用的资料，写一篇介绍半导体材料特性与应用的短文。 成果展示与交流 展示所完成的短文，与同学交流实验探究结果并讨论半导体材料在生产与生活中的应用。 3.调查超导材料的研究进展与应用前景 活动主题 尽管人类发现超寻现象已经百余年，但超导一直是物理学的热门研究领域。超导体在医学成像设备和信息技术等领域都有重要应用。我国超导研究已实现从“起步”“追赶”到“领跑”的跨越。目前全世界研制超导材料的进展如何?我国科学家的研制处于什么水平?超导体的未来应用前景怎样? 方案制订与实施 针对上述问题，开展以下调查研究活动： （1）了解目前全世界研制超导材料的进展。 （2）了解我国科学家在超导研究中的奋斗历程与杰出贡献。 （3）查阅并思考未来超导体的应用前景。 结合上述资料，完成一篇关于超导体的科普短文。 成果展示与交流 展示撰写的科普短文，与同学交流超导体材料的研究进展和应用前景。 【巩固训练】 1．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 2．（23-24八年级上·甘肃白银·期中）下列关于新材料说法错误的是（    ） A．氢燃料电池效率高且环保 B．纳米是一种特殊的材料 C．硅光电池能将太阳能转化为电能 D．纳米材料是指尺度是纳米级别的材料 3．纳米材料被誉为21世纪最有前途的新型材料。当材料的晶粒（或微粒）的大小处于纳米级时，其性质就会出现奇异的变化。如陶瓷，它的硬度高、耐磨损、耐高温，却易碎，但用纳米陶瓷粉制成的陶瓷不但有普通陶瓷的特性还有一定的韧性。下列说法中，你认为正确的是（　　） A．纳米是体积单位 B．纳米材料的基本单元比“夸克”小 C．利用纳米陶瓷可以制作发动机的缸体 D．利用纳米陶瓷可以制作公交IC卡 4．计算机芯片、智能手机芯片等体积的微型化及性能的代际提升，都得益于一种新型材料的研发，这种新型材料是（　　） A．超导材料 B．磁性材料 C．纳米材料 D．半导体材料 5．2024年9月20日，华为最新的三折叠屏手机发售，该手机搭载了麒鳞9010芯片。芯片是指含有集成电路的硅单晶片，芯片的主要材料是（　　） A．超导体 B．导体 C．绝缘体 D．半导体 6．（2025·辽宁·中考真题）我国自主研发的IGBT芯片是高铁强劲有力的心脏。制造芯片的硅材料是（　　） A．导体 B．绝缘体 C．半导体 D．超导体 7．（2025·山东济南·三模）2025年4月24日，“神舟二十号”飞船成功发射并完成与空间站的交互对接，它们进入预定轨道后，太阳能帆板顺利展开。下列属于制作太阳能帆板的主要材料是（　　）    A．超导材料 B．半导体材料 C．纳米材料 D．绝缘体材料 8．（2025·福建·中考真题）空间站中，发光二极管为金鱼藻提供光照，其主要材料属于（　　） A．导体 B．半导体 C．绝缘体 D．超导体 9．（2025·广西梧州·二模）智能手机触摸屏的核心元件是压敏电阻，这种元件的材料是（　　） A．半导体 B．超导体 C．导体 D．绝缘体 10．（2025·甘肃定西·三模）新材料广泛应用于社会的各个领域，关于新材料的应用，下列说法中错误的是（　　） A．纳米陶瓷硬度高、耐高温、具有一定的韧性，可以制造发动机缸体 B．超导材料用于制作电饭锅的发热体，可提高发热效率 C．硅光电池能够把太阳能直接转化为电能，使用过程中几乎没有污染 D．使用记忆合金弹簧制作的淋浴恒温阀门，实现了智能调节水温 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 12．新材料广泛应用于社会的各个领域，关于新材料的应用，下列说法中错误的是（　　） A．使用记忆合金弹簧制作的淋浴恒温阀门，实现了智能调节水温 B．超导材料用于制作电饭锅的发热体，可提高发热效率 C．硅光电池能够把太阳能直接转化为电能，且完全不会造成污染 D．纳米陶瓷具有一定的韧性，可以制造发动机缸体 13．假如科学家研制出常温下超导体，则它适合用作（　　） A．保险丝 B．输电导线 C．变阻器的电阻丝 D．电热丝 14．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 15．（2024·新疆乌鲁木齐·三模）纳米技术及其应用。 “纳米（nm）”是长度的度量单位，假设一根头发的直径是0.05mm，把它径向平均剖成5万根，每根的厚度大约就是一纳米。 nm。纳米技术，是研究结构尺寸在1纳米的材料，强度和硬度大大高于原来的材料，且有良好的韧性。如图是纳米陶瓷刀、合金钢刀、普通菜刀磨损程度随时间变化的曲线，其中反映纳米陶瓷刀磨损特点的是曲线 （选填字母“a”或“b”或“c”）；由于纳米尺度的特殊性，则纳米粒子进入人体的途径可能是 。（选填字母“A”“B”或“C”“D”）①皮肤直接接触纳米粒子②呼吸时把纳米粒子吸入肺部③进食含有纳米粒子的食物 A．只有①和②    B．只有①和③    C．只有②和③    D．①、②和③ 16．在热水器中有一种性能非常特殊的弹簧，当水温达到80℃时，它可以立即伸长许多，将阀门关闭，及时防止热水烫人，制作这种弹簧的材料是 合金；还有的材料加工到1×10-7~1×10-9m尺度时，其物理性质或化学性能与较大尺度相比，发生了异常的变化，我们称这种材料为 材料。 17．我们教室里用的希沃电子白板的开关键会发出蓝色或红色的光，这是因为开关键内安装了用 材料制成的发光二极管；科学家发现，铝在-271.76℃以下时，电阻变成了0，这就是 现象。 18．（24-25八年级上·广东清远·期末）阅读材料，回答问题。 纳米材料 纳米材料可以制作具有特定性质的新材料，用纳米级金属微粉制成的材料强度和硬度更高，韧性良好，且熔点随粒子直径减小而降低，例如金的熔点为1064℃，但10nm金粉熔点降低到940℃，5nm金粉熔点降低到830℃，因而烧制温度可以大大降低。 2023年12月，武汉理工大学用磁性纳米粒子研制出可溶栓纳米机器人，通过静脉注射磁性纳米粒子，在磁力作用下形成棒状机器人疏通血管进行溶栓，如图甲所示。这些机器人在完成任务后可自动分解，可避免在血管内聚集和器官损伤，其磁性纳米粒子尺寸在1nm至100nm之间，结合了纳米材料的特性和磁性。 (1)纳米材料的优点是 （写出一点）； (2)纳米材料的熔点随着材料细粉直径的减小而 ； (3)某种用于血管清理的纳米机器人，直径仅为20nm，合 m（）； (4)溶栓纳米机器人是拆分后从静脉注射入人体，在 作用下形成棒状机器人，进行溶栓； (5)假设一个磁性纳米粒子的质量为，则一个质量为的纳米机器人由 个磁性纳米粒子组成； (6)如图乙是纳米陶瓷刀、合金钢刀、普通菜刀磨损程度随时间变化的曲线，其中反映纳米陶瓷刀磨损特点的是 曲线（填字母）。 19．请阅读纳米材料并回答问题。 纳米材料 近年来，“纳米”一词常出现在我们的生活中，商场里纳米护肤、纳米水杯、纳米羽绒服屡见不鲜。到底什么才是“纳米”？为什么纳米材料这么神奇？ 纳米又称毫微米，是长度的度量单位。假设一根头发的直径是，把它径向平均剖成万根，每根的厚度大约就是。 纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料，用纳米材料制作的器材硬度更强、寿命更长、维修费更低、设计更方便。利用纳米材料还可以制作出特定性质的材料或自然界不存在的材料，制作出生物材料和仿生材料。用纳米级金属微粉烧制成的材料，强度和硬度大大高于原来的金属。一般的陶瓷强度低并且很脆，但纳米级微粉烧制成的陶瓷不但强度高，并且有良好的韧性。纳米材料的熔点会随超细粉直径的减小而降低。例如金的熔点为，但金粉熔点降低到，金粉熔点降低到，因而烧制温度可以大大降低。纳米陶瓷的烧制温度大大低于原来的陶瓷。 纳米技术是研究结构尺寸在至范围内材料的性质和应用的一种技术。当前纳米技术的研究和应用主要在材料和设备、微电子和计算机技术、医学与健康、航天和航空、环境和能源、生物技术和农产品等方面。 记得世界上第一台电子计算机诞生于年，它一共用了个电子管，总质量吨，占地面积约，可是这个庞然大物，它在内只能完成次运算。经过了半个多世纪，由于集成电路技术、微电子学、信息存储技术、计算机语言和编程技术的发展，使计算机技术有了飞速的发展。今天的计算机小巧玲珑，可以摆在一张电脑桌上，它的质量只有老祖宗的万分之一，但运算速度却远远超过了第一代电子计算机。如果采用纳米技术来构筑电子计算机的器件，那么这种未来的计算机将是一种“分子计算机”，其袖珍的程度又远非今天的计算机可比，而且在节约材料和能源上也将给社会带来十分可观的效益。纳米材料级存储器芯片已投入生产。计算机在普遍采用纳米材料后，可以缩小成为“掌上电脑”。 （1） m。 （2）纳米级金属颗粒的熔点 同种金属的熔点。选填（“高于”“等于”或“低于”） （3）图所示是纳米陶瓷刀、合金钢刀、普通菜刀磨损程度随时间变化的曲线，其中反映纳米陶瓷刀磨损特点的是曲线 （填字母）。 （4）写出纳米材料的应用 （一种即可）。 20．请阅读《超导体》并回答下列小题。 超导体 1911年，荷兰莱顿大学的H·卡茂林·昂内斯意外地发现，将水银冷却到-268.98℃时，水银的电阻突然消失；后来他又发现许多金属和合金都具有与水银相类似的低温下失去电阻的特性，由于材料的这种特殊导电性能，昂内斯称其为超导态，处于这种状态的导体称为超导体。昂内斯由于他的这一发现获得了1913年诺贝尔奖。物质的温度低于它的临界温度（转变为超导的温度），这种物质才会有超导性。一般金属或合金的临界温度都很低，例如铅的临界温度是-265.97℃，要维持这么低的温度也是很困难的。在现阶段，超高压输电会有很大的损耗，因为电流通过输电线时会发热，而利用超导体则可最大限度地降低损耗。但由于临界温度较高的超导体在应用中面临着许多难题，从而限制了超导输电的应用。随着技术的发展，新的超导材料不断涌现，人们期盼着超导输电能在不久的将来得以实现。 请根据上述材料，回答下列问题： （1）超导体是指在温度降低到足够低时，某些金属材料的 会突然变为零的导体。当电流通过超导体时，超导体两端电压为 V。 （2）超导体 用来制作滑动变阻器。（选填“能”或“不能”）。 （3）利用超导材料输电，可最大限度地减少电能转化为 （选填“核能”、“化学能”或“内能”）所造成的能量损失。 学科网（北京）股份有限公司 $$