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点击新材料
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.奥运会上使用的氢燃料火炬的外壳采用了轻质的铝合金材料,这种材料不仅重量轻,而且具有良好的耐腐蚀性和强度,适合在各种环境下使用。这种材料还可以用作( )
A.防火墙 B.汽车轮胎 C.起重机配件 D.插座外壳
2.如图所示,是一种未来可用于航空飞行器制造的“微格金属”特殊材料,这是一种合成的3D多孔开放式蜂窝聚合物材料,该材料99.99%中空结构,意味着99.99%部分都是空气,可以放置在一朵蒲公英上;如果将一枚鸡蛋包裹在该材料中,从25楼扔下,即使砸坏地面鸡蛋也不会破损;用外力将它压缩50%,外力撤销后能够完全恢复原状。下列物理属性与它无关的是( )
A.密度小 B.导热性好 C.硬度大 D.弹性好
3.如图所示为一种新型材料——“透明铝”,用透明铝替代军用防弹玻璃的外层玻璃部分,防弹玻璃的防弹性能大大提升,说明这种新型材料的( )
A.硬度大 B.透光性差 C.导电性好 D.延展性好
4.射箭运动员使用的弓,其制造材料主要利用的物理属性是( )
A.导电性好 B.弹性好 C.导热性好 D.质量大
5.结合表格数据进行分析,高压输电的导线通常使用铝线而非铜线,主要是因为铝的( )
金属
导电性
(以银的导电性为100作标准)
密度
熔点/℃
硬度
(以金刚石的硬度为10作标准)
铜
99
8.9
1083
3
铝
61
2.7
660
2.7
A.导电性更好 B.硬度更大 C.密度更小 D.熔点更高
6.2023年1月31日,中国第一条量子芯片生产线通过央视新闻客户端首次向公众亮相。芯片是指含有集成电路的硅片,制造芯片的主要材料是( )
A.绝缘材料 B.磁性材料 C.半导体材料 D.超导材料
7.小明买了一双新式跑鞋,名字叫“碳板跑鞋”。碳板由碳纤维丝和环氧树脂制成,它使鞋子质量更小,鞋底更加坚硬,减少扭曲形变,提高了鞋子的稳定性;人每跑一步,碳板都能储存、释放能量,相当于在脚底安装了弹射装置,从而大幅提升跑步成绩。关于碳板不具有的物理属性是( )
A.密度小 B.硬度大 C.弹性好 D.导热性好
8.如图所示是制造芯片所用的硅晶片,也叫晶圆,其原始材料是硅,从我们常见的沙子中提取.但对于纯度有较高的要求,需要达到99.999999999%,而且越是先进的芯片,对于硅晶片的纯度要求就越高。制造下列物品的主要材料与制造晶圆的主要材料属于同种类型的是( )
A.LED灯 B.电线的线芯 C.电冰箱的外壳 D.超导陶瓷
9.南京金箔锻制技艺是我国第一批国家级非物质文化遗产。黄金可以锻制成薄如蝉翼的金箔,这主要是因为黄金有较好的( )
A.导电性 B.导热性
C.延展性 D.弹性
10.下列选项中均不属于物质的物理属性的是( )
A.质量、温度、硬度 B.硬度、颜色、温度
C.密度、温度、颜色 D.温度、长度、体积
二、填空题
11.据报道,科学家们已研制出了一种超轻材料“碳海绵”——世界上最轻的一类物质。如图所示,把一块“碳海绵”放在狗尾巴草上,狗尾巴草的茸毛几乎没变形。“碳海绵”比同体积的普通海绵轻得多,说明这种材料的 较小。将“碳海绵”压缩80%后仍可恢复原状,因此“碳海绵”具有很好的 。(填物理属性)
12.“全碳气凝胶”固体材料是我国科学家研制的迄今为止最“轻”的材料。一块体积为100cm3的“全碳气凝胶”的质量只有16mg,则其密度为 kg/m3。图中所展示的材料叫“全碳气凝胶”,它能放在花蕊上但不会压坏花蕊,说明这材料 (填一种物理属性)很小。它能保护鲜花不受高温火焰的影响,说明这种材料还具有优异的 性能。
13.拉力器的弹簧用钢丝绕成,利用钢丝具有较好的 ;家庭电路中,导线外层用塑料压制,利用塑料具有较好的 ;
14.材料的发展为科学技术的发展提供了物质基础,我国优秀青年科学家曹原研究发现:当两层石墨烯以一个“魔角”叠加在一起时,再加入一定数量的电子,石墨烯的电阻突然变为0。此现象中石墨烯是 ;火星车使用了一种由尺度的固体骨架构成的三维立体同络新型材料,能在“极热”和“极寒”两种严酷环境下,保证火星车正常工作,不受环境温度影响,这种材料是一种 。(均选填“超导材料”或“半导体材料”或“纳米材料”)
15.飞机是用铝和铝合金做的。纯铝很软,人们在纯铝中加入4%的铜与少量的镁、锰、硅、铁等,制出了硬铝。在金属中,由于铝的密度较小,使它得天独厚地能随飞机一起腾云驾雾,遨游高空。因此被誉为“会飞的金属”。本来,铝已经够轻的了,后来科研人员又研制出了更轻的铝——泡沫铝,在泡沫铝的“肚子里”尽是氢气泡,放在水里,它会像木头一样浮起来。另外泡沫铝能保温、隔音、不易锈蚀。目前用泡沫铝来做飞机与火箭是最理想的材料。请回答下列问题:
(1)在纯铝中加入4%的铜与少量的镁、锰、硅、铁等制成了硬铝,“硬铝”的优点是 ;
(2)“泡沫铝”与铝相比又有了 的优点(从力、声、热等角度分析,至少谈两点),“泡沫铝”的这些特点,你认为还可以应用在 。
三、实验题
16.请完成与下列实验有关的填空。
(1)如图﹣1所示,量筒的分度值是 mL,测量时如果按图﹣1那样读数,则读出的液体体积与真实值相比 (选填“偏大”、“偏小”或“相等”)。
(2)如图﹣2所示,将金属勺和塑料勺同时放入一杯热水中,一段时间后用手分别触摸两种勺子,发现 勺更烫,则 (选填“金属”或“塑料”)的导热性更好。
四、综合题
17.我国自行设计的“蛟龙号”载人潜水器的示意图如图所示。“蛟龙号”的外壳主材选用钛合金板,其主要技术参数如表所示。“蛟龙号”挂有适当数量的压载铁,可通过改变压载铁的数量,来控制其下沉或上浮。“蛟龙号”采用科学家们研发的具有世界先进水平的高速水声通信技术,即声呐通信。
体积
50
最大速度/节
25
质量/kg
最大载荷(不包括乘员质量)
220
最大下潜深度/m
7000
乘员人数(每人质量不超过)
3
(1)钛合金具有硬度大、耐腐蚀性好和耐热性高等特点。航空发动机用钛合金制造低压压气机盘和叶片,主要是利用钛合金 的特点;“蛟龙号”的外壳主材选用钛合金板,使其能更好地在海水中工作,主要是利用钛合金 的特点;
(2)“蛟龙号”在下潜的过程中受到海水的浮力 (选填“变大”“变小”或“不变”);
(3)加速下沉的“蛟龙号”,若在经过某一密度均匀的海水区域时,迅速抛掉部分压载铁,使其所受的浮力等于重力,不计水的阻力,则其将_____;
A.继续加速下沉 B.减速下沉 C.匀速下沉 D.立即静止
(4)“蛟龙号”采用“深潜器无动力下潜上浮技术”,它通过改变压载铁的数量,实质上就是通过改变它所受的 来实现浮沉,当它处于深的工作区时,它所受海水的压强为 。(,取)
18.农历新年前,小李家在网上购买了年货。小李发现快递在运输生鲜食品时,常用铝箔隔热袋或加棉隔热袋来包裹食品,他想知道隔热袋的隔热性能与哪些因素有关。请你结合生活经验,选择一个可能的影响因素并选择适当的实验器材,设计一个实验进行探究。
你选择的影响因素:隔热袋的隔热性能与 是否有关。
19.碳纤维是一种力学性能优异的新材料,它的密度不到钢的,但碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般是钢的7~9倍,抗拉弹性模量亦高于钢。利用碳纤维可以制造8.9kg左右的自行车,这种轻量自行车登坡顺利而爽快,不会像一些轻的铝合金车架,登坡时感到一种向后拉的力量。目前,碳纤维越来越显示出在工业上的广阔应用前景。
(1)碳纤维材料已经被广泛应用在羽毛球拍上,这种应用与下列哪种物理属性无关 ;
A.密度小
B.弹性好
C.韧性好
D.导电性好
(2)该碳纤维不适合制造下列哪种体育用品 ;
A.飞碟
B.篮球框
C.哑铃
D.单杠
(3)某块碳纤维材料的质量为32g,体积为20cm3,则碳纤维材料的密度为 g/cm3;
(4)某品牌碳纤维自行车架的质量只有1.6kg,若用密度为7.9×103kg/m3的锰钢材料制成,则车架的质量增加了 kg。
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《点击新材料》参考答案
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
C
B
A
B
C
C
D
A
C
D
1.C
【详解】A.防火墙一般使用隔热性好、不易燃烧的材料制作,故A不符合题意;
B.汽车轮胎一般使用耐磨性好、弹性好的材料制作,故B不符合题意;
C.铝合金材料具有良好的耐腐蚀性和强度,适合在各种环境下使用,可以用作起重机配件,故C符合题意;
D.插座外壳一般使用绝缘体材料制作,而铝合金是导体,故D不符合题意。
故选C。
2.B
【详解】“微格金属”特殊材料可以放置在一朵蒲公英上,说明密度小;如果将一枚鸡蛋包裹在该材料中,从25楼扔下,即使砸坏地面鸡蛋也不会破损,说明硬度大;用外力将它压缩50%,外力撤销后能够完全恢复原状,说明该物质弹性好。故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
3.A
【详解】由题目信息可知新型材料是“透明铝”,说明透光性较好,使防弹玻璃的防弹性能大大提升说明新型材料的硬度大,而导电性、导热性根据所给信息无法确定,故BCD不符合题意,A符合题意。
故选A。
4.B
【详解】弓拉得越弯,发生弹性形变越大,箭被射出的越远,所以射箭运动中的弓,要具有良好的弹性。故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
5.C
【详解】由表可知,与铜相比,铝的导电性较差、密度较小、熔点较低、硬度较小,所以高压输电的导线通常使用铝线而非铜线,主要是因为铝的密度更小,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
6.C
【详解】A.绝缘材料不具有导电性,主要用于防止电流通过,不适合用于芯片制造,故A不符合题意;
B.磁性材料多用于存储、电磁相关领域,并非芯片制造主要材料,故B不符合题意;
C.芯片是指含有集成电路的硅片,而硅是典型的半导体材料,故C符合题意;
D.超导材料在特定低温等条件下电阻为零,多用于超导磁体、输电等领域,非芯片制造主要材料,故D不符合题意。
故选C。
7.D
【详解】A.由题意知,它使鞋子的质量更小,则与其它材料相比,体积相同时,密度更小,故A不符合题意;
B.鞋底更加坚硬,说明鞋子的硬度大,故B不符合题意;
C.相当于在脚底安装了弹射装置,说明鞋子的弹性好,故C不符合题意;
D.题意中,未涉及到导热性能的介绍,无法判断导热性能,故D符合题意。
故选D。
8.A
【详解】硅晶片是由半导体材料制成的,LED灯是由半导体制成的,电线的线芯、电冰箱的外壳为导体,超导陶瓷为超导体,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
9.C
【详解】金箔锻制的手工技艺可以让金块变金箔,这体现了金箔的可锤炼可压延程度,即延展性。延展性是物质的物理属性之一。故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
10.D
【详解】A.质量和温度不属于物质的属性,硬度属于物质的物理属性,故A不符合题意;
B.温度不属于物质的属性,颜色和硬度属于物质的物理属性,故B不符合题意;
C.温度不属于物质的属性,密度和颜色属于物质的物理属性,故C不符合题意;
D.温度、长度、体积都不属于物质的物理属性,故D符合题意。
故选D。
11. 密度 弹性
【详解】[1]由题知,相同体积的“碳海绵”与普通海绵相比,“碳海绵”的质量小得多,根据知,“碳海绵”这种材料的密度较小。
[2]将“碳海绵”压缩80%后仍可恢复原状,这说明“碳海绵”发生的是弹性形变,具有良好的弹性。
12. 0.16 密度 隔热
【详解】[1]已知其质量
体积,则“全碳气凝胶”的密度为
[2]“全碳气凝胶”放在花蕊上但不会压坏花蕊,即相同体积质量很小,由可知,这材料密度很小。
[3]它能保护鲜花不受高温火焰的影响,说明它具有优异的隔热的性能。
13. 弹性 绝缘性
【详解】[1]被做成弹簧的钢材,利用了其具有较好的弹性特点。
[2]塑料被用作输电线的保护层,利用了具有较好的绝缘性。
14. 超导体 纳米材料
【详解】[1]电阻为零的现象是超导现象,此现象中石墨烯是超导体。
[2]火星车使用的热控材料是新型隔热保温材料——纳米气凝胶,是由纳米尺度的固体骨架构成的一个三维立体网络,有丰富的纳米孔隙,让气体分子既不能流动也不能彼此接触,从而把热“封锁在孔隙中”,既不对流传热,也不散失热。
15.(1)硬度大
(2) 见解析 见解析
【详解】(1)铝本来的质地比较软,很容易发生形变,当制成硬铝后,就克服了纯铝软的特点,硬铝的优点是硬度大。
(2)[1][2]由题意可知,泡沫铝放在水里,它会像木头一样浮起来,说明其密度较小;另外泡沫铝具有保温(隔热)、隔音、不易锈蚀(密度小、耐高温、防火性能强、抗腐蚀、隔音降噪、导热率低、电磁屏蔽性高、易加工、易安装、成形精度高)等特点,其可用于高架和轻轨吸音屏、移动房隔热墙体和防火隔热门、汽车高铁列车的夹层、机械制造业、航空工业等产品的隔热隔音、防震、吸能元件。
16. 2 偏大 金属 金属
【详解】(1)[1]如图﹣1所示,在0~10mL之间被平均分成了5个小格,每个小格的刻度表示2mL,故量筒的分度值是2mL。
[2]使用量筒测量液体体积读数时,视线要与液面凹处相平,不能仰视也不能俯视。如果按图﹣1那样读数,则读出的液体体积与真实值相比偏大。
(2)[3][4] 如图﹣2所示,将金属勺和塑料勺同时放入一杯热水中,一段时间后用手分别触摸两种勺子,会发现金属勺更烫,因为金属的导热性更好。
17.(1) 耐热性高 耐腐蚀性好、硬度大
(2)不变
(3)C
(4) 自身重力 1.03×107
【详解】(1)[1][2]航空发动机工作时产生大量的热量,温度非常高,钛合金耐热性高能够满足要求;液体压强随深度的增加而增大,要克服深海海水产生的巨大压强,所选的材料必须有很强的硬度,而钛合金板就属于硬度大、耐腐蚀性好的材料。
(2)“蛟龙号”下潜的过程中,海水密度不变,排开水的体积不变,根据阿基米德原理可知受到的浮力不变。
(3)抛掉部分压载铁,使其所受浮力等于重力,不计水的阻力,受的是平衡力,它将保持原状态做匀速下沉运动,故选C。
(4)[1]“蛟龙号”通过改变压载铁的数量,改变自身重力,浮力的大小不变,重力大于浮力,下沉,重力小于浮力,上浮,它是靠改变自身重力来实现浮沉。
[2]当它处于深的工作区时,它所受海水的压强为p=ρ海水gh=1.03×103kg/m3×10N/kg×1000m=1.03×107Pa
18.隔热材料的种类
【详解】隔热袋的隔热性能与 隔热材料的种类是否有关。
实验器材:
不同材质隔热袋:铝箔隔热袋、加棉隔热袋、泡沫隔热袋等(尺寸和形状尽量相同)。
热源:几个相同的热水袋,可装入等量的热水。
温度测量工具:多个高精度温度计。计时工具:秒表或手机计时功能。
实验步骤:
1、在每个隔热袋中分别放入一个装有相同温度、相同水量热水的热水袋。
2、同时将温度计放入每个隔热袋中,确保温度计与热水袋接触良好,以准确测量袋内温度。
3、用秒表开始计时,每隔一定时间(如钟)记录一次各个隔热袋内的温度。
4、持续记录一段时间(如 1﹣2 小时),观察并比较不同隔热袋内温度下降的速度。
实验分析与结论:
如果在相同时间内,不同隔热袋内的温度下降幅度不同,说明隔热袋的隔热性能与隔热材料的种类有关。例如,若铝箔隔热袋内的温度下降最慢,加棉隔热袋次之,泡沫隔热袋下降最快,则表明铝箔材料的隔热性能相对较好,加棉材料次之,泡沫材料相对较差。
如果不同隔热袋内的温度下降幅度相同或相近,说明隔热袋的隔热性能与隔热材料的种类无关,但这种可能性较小,因为不同材料的热导率、热反射性能等通常存在差异,会影响隔热效果。
19. D C 1.6 6.3
【详解】(1)[1]碳纤维是一种力学性能优异的新材料,它的密度不到钢的,说明碳纤维的密度小;碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般是钢的7~9倍,抗拉弹性模量亦高于钢,说明碳纤维的弹性好、韧性好。而羽毛球拍要求其质量小、弹性好、韧性好,导电性对羽毛球拍来说是无关因素,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
(2)[2]哑铃的质量较大,但是体积较小,所以其密度较大,所以不能用密度较小的碳纤维制作。而飞碟、篮球框和单杠可以用密度小的材料制作,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
(3)[3]由可得,碳纤维的密度为
(4)[4]碳纤维自行车的体积为
若用密度为7.9×103kg/m3锰钢材料制作同一车架,车架的质量为
质量增加量为
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