21.3 跨学科：材料的利用与开发（同步练习） 2026-2027学年九年级物理全一册（沪科版2024）

**基本信息** 以“材料的利用与开发”为核心，通过基础认知、综合应用、跨学科拓展三层设计，覆盖材料属性、能源转化等知识点，强化物理观念与科学探究能力。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础认知层|单一材料属性（导热性、导电性等）|单选题1（CPU散热材料）、填空题11（机器人芯片材料），直接考查概念辨析| |综合应用层|材料属性与能量转化综合|实验题17（保温箱材料选择）、填空题15（航母材料强度），结合实验与实际场景| |跨学科拓展层|科技前沿与跨学科实践|科普阅读题18（磁悬浮列车）、19（人造太阳），关联工程技术与可持续发展|

2026-2027学年九年级物理全一册同步练习（沪科版2024） 第二十一章 能源、材料与社会 第三节 跨学科：材料的利用与开发 一、单选题 1．如图所示，计算机中央处理器（CPU）可以将产生的热量迅速传导到与之紧密接触的散热片上。为达到散热目的，制作散热片的材料主要考虑的物理属性是（　　） A．导热性 B．弹性 C．导电性 D．磁性 【答案】A 【详解】散热片的主要作用是将CPU产生的热量迅速散发出去，以保证CPU在合适的温度范围内工作。导热性好的材料能够快速传导热量，使热量尽快从CPU传递到散热片表面，再散发到空气中。而弹性、导电性、磁性与散热片的散热功能无关，制作散热片无需主要考虑这些物理属性，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 2．为保证青藏铁路多年冻土区路基的稳定性，铁路两侧安装了许多封闭的中空热棒。如图所示，热棒下端插在冻土中，内部填充低沸点的液态氨，利用氨的物态变化给冻土降温，把冻土中的热量“搬运到”热棒上端，通过散热片向空中放热，从而使冻土保持稳定。下列说法正确的是（    ） A．应使用绝热性能好的材料制作热棒 B．氨在热棒上端发生的物态变化是汽化 C．氨在热棒下端发生的物态变化是凝固 D．冬季，热棒中的液态氨在冻土层中的吸热，通过地面上的散热片放热到空气中，到了暖季热棒不再工作 【答案】D 【详解】A．为了使棒内下端的液态氨更好的从冻土中吸热，棒内上端的氨气液化时更好的向外放热，应使用导热性能好的材料制作热棒，故A错误； BC．装在热棒下端的液态氨在冻土温度升高时会汽化，从冻土内部吸热，使冻土温度降低，冻土就不会熔化；棒内上端的氨气遇冷液化成液态氨，液化过程中要放热，故BC错误； D．冬季时，冻土层温度相对较高，热棒下端插在冻土层中的液态氨会吸收冻土层的热量，发生汽化现象，由液态变为气态。气态氨上升到热棒上端，通过地面上的散热片，遇冷后放热液化重新变为液态氨回到热棒下端，如此循环，实现给冻土层降温，防止其熔化。到了暖季，冻土层温度较低，液态氨不会发生物态变化，热棒也就不再进行热量传递工作了，故D正确。 故选D。 3．“石墨烯量子点”是一种新型纳米材料，它密度小，硬度高，导电、导热性能好，光电转换效率高，易于折叠与卷曲。这种材料适合用来制造（　　） A．起重机配重 B．太阳能电池 C．绝缘手套 D．新型消防服 【答案】B 【详解】A．起重机配重需要用密度较大的材料制成，而“石墨烯量子点”的密度小，故A不符合题意； B．由题干可知，“石墨烯量子点”光电转换效率高，适合用来制造太阳能电池，故B符合题意； C．绝缘手套需要材料具有良好的绝缘性能，而“石墨烯量子点”的导电性使其不适合用于此用途，故C不符合题意； D．新型消防服需要材料具有耐高温和防火性能，而“石墨烯量子点”的导热性能好，也不符合要求，故D不符合题意。 故选B。 4．下列关于新材料、新技术及其应用的说法，不正确的是（　　） A．若电动机的线圈使用超导材料制作，可以进一步减少电能的损耗 B．华为P60使用以硅为主要原料的芯片，该芯片不需要使用半导体材料 C．“纳米材料”是指原料的几何尺寸达到纳米级，因而具有某些特殊性能 D．超导体可以用来做输电线 【答案】B 【详解】A．电动机主要将电能转化为机械能，少部分转化为内能，电动机会发热，如果电动机的线圈使用超导材料制作，超导材料电阻为零，电流通过线圈就不会产生热量，可以进一步减少电能的损耗，故A正确，不符合题意； B．芯片需要使用半导体材料，故B错误，符合题意； C．所谓纳米指的是，即指原料的几何尺寸达到这个级别，可以获得特殊性能，故C正确，不符合题意； D．超导材料电阻为零，电流通过超导材料不会产生热量，因此用超导材料做输电线可以减小电能输送过程中电能损耗，故D正确，不符合题意。 故选B。 5．下列关于材料、信息与能源叙述正确的是（　　） A．太阳能是可再生能源 B．核电站是利用原子核发生聚变来获取能量 C．光纤通信是利用激光在光纤中沿直线传播传递信息 D．计算机和手机里面的集成电路主要是由纳米材料制成 【答案】A 【详解】A．可再生能源指可以源源不断从自然界获取的能源，太阳能可以持续获得，属于可再生能源，故A正确； B．目前核电站是利用原子核裂变释放的能量发电，故B错误； C．光纤通信是利用激光在光纤内壁不断反射传递信息，不是沿直线传播，故C错误； D．计算机、手机的集成电路主要由半导体材料制成，故D错误。 故选A。 6．“三折叠，怎样叠都有面”这是当下比较流行的广告语，也是对华为公司推出的全球首款三折叠手机的高度肯定，如图。该手机采用自研的麒麟系列芯片，此芯片主要材料是（    ） A．导体 B．半导体 C．绝缘体 D．超导体 【答案】B 【详解】半导体材料的导电性介于导体和绝缘体之间。麒麟芯片作为智能手机的核心处理器，使用半导体材料制作，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 7．近年来，我国科技创新能力日益凸显，各种新技术、新能源、新材料、新装置等科技成果不断涌现。下列说法正确的是（　　） A．航天器都有很大的太阳能电池板，太阳能来自于太阳内部发生的核聚变反应 B．华为尊界S800智能化汽车车内的集成电路完全由超导材料制成 C．我国风力发电装机容量全球领先，风能和核能都是可再生能源 D．我国第六代战机使用的石墨烯电池，在充电时电池将化学能转化为电能 【答案】A 【详解】A．太阳内部的氢原子核在超高温下发生聚变，释放出巨大的核能，太阳能电池板利用的太阳能就来源于此，故A正确； B．超导材料是在特定低温条件下电阻为零的材料，集成电路是由半导体制成的，故B错误； C．风能是可再生能源，但核能是不可再生能源，故C错误； D．石墨烯电池充电时，消耗电能，是将电能转化为化学能储存起来，故D错误。 故选A。 8．我国科技创新能力日益凸显，各种新材料、新技术等科技成果不断涌现。下列说法正确的是（　　） A．我国歼-20的表面涂有吸波材料，能够吸收雷达发射的超声波 B．我国新一代宇航服包含多层隔热材料，能有效减少热传递 C．我国高铁采用了密度小的玻璃纤维复合材料，在增加质量的同时提升强度 D．神舟载人飞船返回舱外部采用的烧蚀材料，在高温下熔化、蒸发过程中放热 【答案】B 【详解】A．歼-20的吸波材料是吸收雷达发射的电磁波，用来降低雷达反射信号，实现隐身效果，故A错误； B．多层隔热材料可以有效减少热传递，从而起到隔热保温的作用，故B正确； C．玻璃纤维复合材料的特点是密度小、强度高，使用它是为了在减轻质量的同时提升强度，故C错误； D．烧蚀材料在高温熔化、蒸发过程中是吸热，从而带走热量，保护返回舱，故D错误。 故选B。 9．如图所示，将两电极依次插入装有蒸馏水、固体盐粒和盐水的烧杯中，闭合开关S，电流表指针的偏转情况如下表所示。下列判断正确的是（    ） 接入电路中的物体 蒸馏水 固体盐粒 盐水 电流表指针偏转情况 不偏转 不偏转 偏转 A．蒸馏水是绝缘体 B．固体盐粒是导体 C．盐水是绝缘体 D．以上判断均正确 【答案】A 【详解】由表中数据可知，蒸馏水和固体盐粒不能让电流表指针偏转，而盐水可以让电流表指针偏转，说明蒸馏水和固体盐粒属于绝缘体，盐水是导体，故A正确，BCD错误。 故选A。 10．如图所示为一种监测倾斜报警装置的简易电路图，该装置的传感器用玻璃外壳密封，内部装有电极和可自由滚动的小球。当装置向特定方向倾斜一定角度时，电铃便会报警，下列说法正确的是（    ） A．传感器在该电路中相当于用电器 B．小球的材质可能是橡胶 C．装置向右倾斜一定角度时，电铃报警 D．电铃报警时，电路中电流的方向为顺时针 【答案】C 【详解】A．在倾斜监测报警装置的电路中，传感器起到使电路接通或断开的作用，相当于电路中的开关，故A错误； B．橡胶为绝缘体；如果小球的材质可能是橡胶，那么橡胶小球将无法接通电路，故B错误； C．装置向右倾斜一定角度时，传感器内的小球会与电极接触，将电路导通，此时电路变为通路，电铃报警，故C正确； D．当电铃响起时，电路中的电流从电源正极出发，最后回到电源负极，电流方向为逆时针方向，故D错误。 故选C。 二、填空题 11．在2026年的春晚舞台上，机器人与少年武者共同表演了《武BOT》节目，打破了科技与传统的边界，以人机共武的创新形式，让千年武术在数字时代重焕生机，如图所示。机器人表演的精彩场面是由通信卫星通过___________（选填“电磁波”“超声波”或“次声波”）传到全国各地，机器人的芯片主要材料是由___________（选填“超导体”“半导体”或“绝缘体”）制成的。 【答案】 电磁波 半导体 【详解】[1]太空属于真空，电磁波可以在真空中传播，而超声波和次声波的传播需要介质，无法在太空中传播，故机器人表演的场面是由通信卫星通过电磁波传播的。 [2]半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间，常见的半导体材料如硅，是制作机器人芯片的核心材料。 12．燃气热水器中，冷水经过铜质换热器时被800℃的高温烟气加热，选用铜作为换热器的材质是因为其具有良好的_________性，此过程中通过_________的方式增加了水的内能，同时烟气的温度下降到150℃。为了节约能源，可以再通过换热器将其温度进一步下降到60℃，此过程中烟气中的水蒸气_________变成水，放出热量，用于预加热冷水。 【答案】 导热 热传递 液化 【详解】[1]选用铜作为换热器的材质是因为其具有良好的导热性。导热性良好的物质能够快速地将热量从高温物体传递到低温物体，在燃气热水器中，铜质换热器可以有效地将高温烟气的热量传递给冷水。 [2]冷水经过铜质换热器时被高温烟气加热，此过程中由于高温烟气和冷水之间存在温度差，热量从高温烟气传递到冷水，是通过热传递的方式增加了水的内能。 [3]烟气的温度从进一步降到，此过程中烟气中的水蒸气遇冷由气态变成液态水，这种物态变化是液化，液化过程会放出热量，可用于预加热冷水。 13．樟脑丸放在衣柜里一段时间，空气中能嗅到它的味道，这是因为___________。如图甲，静电喷涂时，喷枪喷出带负电的涂料粒子，快速向带___________电的被涂物移动，是因为___________；如图乙，加热后的瓷勺勺头能将火柴点燃，但勺柄不烫手，是因为瓷的___________性较差； 【答案】 分子做永不停息无规则运动 正 异种电荷相互吸引 导热 【详解】[1]樟脑丸放在衣柜里一段时间，空气中能嗅到它的味道，这是因为分子做永不停息无规则运动，樟脑的分子扩散到空气中，是扩散现象。 [2][3]静电喷涂时，被喷涂物带正电，由于异种电荷互相吸引，喷枪喷出带负电的涂料粒子，快速向带正电的被涂物移动。 [4] 加热后的瓷勺勺头能将火柴点燃，但勺柄不烫手，是因为瓷的导热性较差，热量不容易从勺头传递到勺柄，所以勺柄温度不会很快升高。 14．两个水果组成的电池与发光二极管串联接入如图所示电路，此时二极管发光。若将二极管两极的接线对调，二极管不发光，则此时水果电池的正、负极之间___________（选填“有”或“没有”）电压。制作发光二极管的材料是锗和硅，它们属于___________材料。 【答案】 有 半导体 【详解】[1]由于二极管具有单向导电性，所以将二极管正负极接线对调，它的正负极接反了，二极管不发光，此时水果电池的正负极之间仍然有电压。 [2]二极管主要由锗和硅等材料构成，锗和硅的导电特性介于导体与绝缘体之间，属于半导体材料。 15．福建舰是我国完全独立自主建造的首艘弹射型航母，标志着我国海军综合实力的巨大提升。 (1)其满载排水量可以达到8×104t，最大浮力可达________N；舰载机是航母战斗力的核心，在此之前，有些舰载机采用较为稳定的滑跃起飞模式，为了提升舰载机起飞的升力，甲板的末端需要设计成________（选填“水平”“向上倾斜”或“向下倾斜”）的结构；舰载机起飞后，航母底部受到海水的压强________；（选填“增大”“减小”或“不变”） (2)福建舰所用的燃料为重油，属于________（选填“可再生能源”或“不可再生能源”）。航母的甲板需承受舰载机起降的巨大冲击力，因此材料需具备高强度、耐腐蚀和________。若歼15飞机的空机质量是17.5t，最大起飞质量32.5t，翼载是500kg/m2（翼载指飞机的最大起飞质量与机翼面积的比值），则机翼面积为________m2； (3)舰载机在航母上降落时必须适时放下舰钩，钩住甲板上的拦阻索，达到强行减速的目的，舰钩对拦阻索的拉力________（选填“小于”“等于”或“大于”）拦阻索对舰钩的拉力；在航母上的飞机拦阻索建造时，要让拦阻索材料能够承受的最大撞击压强为4×108Pa，已知该材料的强度比是0.8（强度比是材料所能承受的最大撞击力与最大拉力的比值），那么使用的材料1cm2面积能承受的最大拉力为________N。 【答案】(1)8×108 向上倾斜 减小 (2)不可再生能源 耐高温 65 (3)等于 5×104 【详解】（1）[1]福建舰受到的最大浮力为 [2]舰载机采用较为稳定的滑跃起飞模式，为了提升舰载机起飞的升力，甲板的末端需要设计成向上倾斜的结构，这样上方流速快，压强小，下方流速慢，压强大，产生向上的升力。 [3]航母始终漂浮，浮力与总重力相等，舰载机起飞后，航母受到的重力变小，则浮力变小，航母排开海水的体积变小，航母将上浮，航母底部所处的深度变小，根据可知，航母底部受到海水的压强变小。 （2）[1]重油不能源源不断的在环境中获取，因此属于不可再生能源。 [2]航母的甲板需承受舰载机起降的巨大冲击力，该过程中需要克服摩擦做功，将机械能转化为内能，因此材料还需具有耐高温性。 [3]根据翼载定义可知，机翼面积为 （3）[1]舰钩对拦阻索的拉力和拦阻索对舰钩的拉力是一对相互作用力，大小相等。 [2]使用的材料1cm2面积上，该材料所能承受的最大撞击力 已知该材料的强度比是0.8，所能承受的最大拉力为 三、实验题 16．探究导体和绝缘体有无绝对界限： (1)找一火柴棒，在两端夹上回形针，然后用导线把它和电池、灵敏电流表串联起来，如图甲所示，这时灵敏电流表的指针___________（选填“会”或“不会”）偏转，说明火柴棒是___________（选填“导体”或“绝缘体”）。 (2)用蘸水的棉花球把火柴棒擦湿，会看到灵敏电流表的指针___________，说明湿火柴棒是___________（选填“导体”或“绝缘体”）。 (3)如图乙所示，闭合开关，给玻璃加热到红炽状态时，小灯泡发光，原因是玻璃变成了___________（选填“导体”或“绝缘体”）。 【答案】(1)不会 绝缘体 (2)偏转 导体 (3)导体 【详解】（1）[1][2]在如图甲所示的电路中，火柴棒与电池、灵敏电流表串联。因为火柴棒是绝缘体，绝缘体不容易导电，电路中几乎没有电流通过，所以灵敏电流表的指针不会偏转，这说明火柴棒是绝缘体。 （2）[1][2]当用蘸水的棉花球把火柴棒擦湿后，生活用水是导体，此时电路中有电流通过，所以会看到灵敏电流表的指针偏转，这表明湿火柴棒是导体。 （3）观察图乙，在常温下玻璃是绝缘体，电路处于断路状态，小灯泡不发光。当给玻璃加热到红炽状态时，小灯泡发光，这是因为烧热的玻璃变成了导体，电路形成通路，有电流通过小灯泡。 17．跨学科实践活动——自制简易保温箱 寒潮来袭，学校送温暖爱心小组为给严寒中坚守工作岗位的交警、环卫工人等人赠送温暖早餐，早餐需要做好保温措施： (1)为保障保温箱的实用性，不用考虑的属性是________； A．抗压性 B．防水性 C．硬度 D．导电性 (2)为确定包装盒中填充物的材料的保温性能，分别取①、②两种保温材料用于包装盒填充物，两根相同的温度计，两个相同的玻璃烧杯，秒表和开水，两个相同的硬纸外壳，装置如图甲，根据实验测得的数据作出如图乙所示“水温与时间关系”的图像（室温不变）。在上述实验中应控制开水的初温相同；根据图像分析可知，做上述实验时的环境温度（即室温）在____℃左右，综合分析图像选材料____（填“①”或“②”）做包装盒填充物保温性能较好。 【答案】(1)D (2)20 ① 【详解】（1）由题意可知，所制作的保温箱用于寒冷季节装早餐，由实际装送早餐的需要可知，保温箱需抗压、防水、有一定的硬度，而材料的导电性与制作保温箱的属性无关，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 （2）[1]由图像可知，随着时间的推移，当水的温度下降至与外界环境室温一致时，水和周围环境的空气不再发生热传递，达到热平衡，故此时的水温与室温相同，大约为20℃。 [2]材料的保温性能较好，会让水温在相同时间内下降得更慢。由图像可知，在相同时间内，材料①对应的曲线下降速度较慢，而材料②对应的曲线下降速度较快，说明①的保温性能较好，适合做包装盒填充物。 四、科普阅读题 18．阅读短文，回答问题。 国产磁悬浮列车 如图甲所示是一款国产磁悬浮列车，车体使用了碳纤维密封材料，较铝合金减重。采用无接触“抱轨”的方式设计运行，避免了来自车轮与轨道的摩擦力，图乙所示的轨道下部安装有轨道线圈，在列车的下部安装有车身线圈，有电流通过时，两线圈之间就会产生强大的作用力，使列车悬浮在间距10mm以内的轨道上方。牵引供电系统布置在地面上，采用感应发电装置分段供电，同一供电区间只能有一列列车行驶，避免追尾风险。与轮轨列车相比，磁悬浮列车运行安全、耗能低、时速大、噪声小，并且具有全寿命周期成本低的优势。 (1)车体使用了碳纤维密封材料，较铝合金减重30%，这是利用了这种材料___________的性质。 (2)由于电流的___________效应，导致两线圈中有电流通过时，会产生强大的作用力使列车悬浮；在图丙中，若A是车身线圈，B是轨道线圈，则车身线圈上端是___________（填“N”或“S”）极。 (3)磁悬浮列车采用无接触“抱轨”的方式设计运行，避免了来自车轮与轨道的___________。 (4)请结合短文内容，写出一条磁悬浮列车的优点：___________。 【答案】(1)密度小 (2)磁 N (3)摩擦力 (4)与轮轨列车相比，磁悬浮列车运行安全、耗能低、时速大、噪声小，故优点是运行安全、耗能低、时速大、噪声小。 【详解】（1）车体使用碳纤维密封材料，在体积相同的情况下，较铝合金减重，根据可知，这种材料密度小。 （2）[1]电流流过导体时，导体周围产生磁场，这是电流的磁效应。两线圈中有电流通过时，产生磁场，产生强大的作用力使列车悬浮。 [2]根据右手螺旋定则知，通电螺线管的上端是N极，下端是S极，要使车悬浮起来，车身线圈与轨道线圈相对的两个磁极应相互吸引，则车身线圈上端是N极。 （3）采用无接触“抱轨”的方式设计运行，这是通过使接触面分离来减小车轮与轨道间的摩擦力。 （4）略。 19．请阅读《可控核聚变与中国的“人造太阳”》并回答问题。 可控核聚变与中国的“人造太阳” 在能源需求日益增长的今天，可控核聚变因其清洁、安全、燃料储量极其丰富，被视为能源问题的终极解决方案。 中国在这一前沿领域的突破性进展，让“人造太阳”的梦想照进现实。与当前核电站采用的核裂变技术不同，核聚变模拟太阳内部的反应过程，将氢同位素（如氘、氚）原子核融合成氦，释放巨大能量，具有产能效率高、燃料来源广、对环境友好等显著优势。然而，实现可控核聚变极为困难，其核心挑战在于将核燃料加热至上亿摄氏度，形成等离子体，并实现稳定约束。任何实体容器都无法承受如此高温。科学家利用强磁场构建无形“牢笼”，将高温等离子体约束其中，避免接触容器壁。这种装置称为托卡马克。为产生强大磁场，需使用大电流线圈，若线圈存在电阻，能耗极高，因此必须采用超导材料。目前超导需在极低温下实现，故托卡马克成为“冰火两重天”的装置——核心是上亿摄氏度的等离子体，外围是超低温超导线圈。 在这一领域，中国的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST），即“人造太阳”，已成为世界引领者。2025年1月，我国全超导托卡马克核聚变实验装置，首次完成1亿摄氏度1066秒“高质量等离子体运行”。这是中国科研团队向着聚变发电的未来迈出的一大步，也是人类向着清洁能源未来迈出的一大步。 请根据上述材料，回答下列问题： (1)“人造太阳”是通过_________（选填“核裂变”或“核聚变”）反应释放能量。 (2)实现该反应过程极为困难，其核心挑战是_________。 (3)提供磁场的线圈采用超导材料的原因是_________。 (4)假设1克氘在核聚变中完全反应，可释放约J能量。若某城市日用电量为度，理论上1千克氘聚变产生的能量可供该城市使用_________天。 【答案】(1)核聚变 (2)将核燃料加热至上亿摄氏度，形成等离子体，并实现稳定约束 (3)为产生强大磁场，需使用大电流线圈，若线圈存在电阻，能耗极高，因此必须采用超导材料 (4)5 【详解】（1）根据材料“与当前核电站采用的核裂变技术不同，核聚变模拟太阳内部的反应过程，将氢同位素（如氘、氚）原子核融合成氦，释放巨大能量”可知，“人造太阳”是通过核聚变反应释放能量。 （2）由材料可知，实现该反应过程极为困难，其核心挑战是将核燃料加热至上亿摄氏度，形成等离子体，并实现稳定约束。 （3）由材料内容可知提供磁场的线圈采用超导材料的原因是：为产生强大磁场，需使用大电流线圈，若线圈存在电阻，能耗极高，因此必须采用超导材料。 （4）因为 所以某城市日用电量 已知1克氘在核聚变中完全反应，可释放约能量，那么1千克（1000克）氘聚变产生的能量为 则理论上1千克氘聚变产生的能量可供该城市使用的天数为天 2 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 2026-2027学年九年级物理全一册同步练习（沪科版2024） 第二十一章 能源、材料与社会 第三节 跨学科：材料的利用与开发 一、单选题 1．如图所示，计算机中央处理器（CPU）可以将产生的热量迅速传导到与之紧密接触的散热片上。为达到散热目的，制作散热片的材料主要考虑的物理属性是（　　） A．导热性 B．弹性 C．导电性 D．磁性 2．为保证青藏铁路多年冻土区路基的稳定性，铁路两侧安装了许多封闭的中空热棒。如图所示，热棒下端插在冻土中，内部填充低沸点的液态氨，利用氨的物态变化给冻土降温，把冻土中的热量“搬运到”热棒上端，通过散热片向空中放热，从而使冻土保持稳定。下列说法正确的是（    ） A．应使用绝热性能好的材料制作热棒 B．氨在热棒上端发生的物态变化是汽化 C．氨在热棒下端发生的物态变化是凝固 D．冬季，热棒中的液态氨在冻土层中的吸热，通过地面上的散热片放热到空气中，到了暖季热棒不再工作 3．“石墨烯量子点”是一种新型纳米材料，它密度小，硬度高，导电、导热性能好，光电转换效率高，易于折叠与卷曲。这种材料适合用来制造（　　） A．起重机配重 B．太阳能电池 C．绝缘手套 D．新型消防服 4．下列关于新材料、新技术及其应用的说法，不正确的是（　　） A．若电动机的线圈使用超导材料制作，可以进一步减少电能的损耗 B．华为P60使用以硅为主要原料的芯片，该芯片不需要使用半导体材料 C．“纳米材料”是指原料的几何尺寸达到纳米级，因而具有某些特殊性能 D．超导体可以用来做输电线 5．下列关于材料、信息与能源叙述正确的是（　　） A．太阳能是可再生能源 B．核电站是利用原子核发生聚变来获取能量 C．光纤通信是利用激光在光纤中沿直线传播传递信息 D．计算机和手机里面的集成电路主要是由纳米材料制成 6．“三折叠，怎样叠都有面”这是当下比较流行的广告语，也是对华为公司推出的全球首款三折叠手机的高度肯定，如图。该手机采用自研的麒麟系列芯片，此芯片主要材料是（    ） A．导体 B．半导体 C．绝缘体 D．超导体 7．近年来，我国科技创新能力日益凸显，各种新技术、新能源、新材料、新装置等科技成果不断涌现。下列说法正确的是（　　） A．航天器都有很大的太阳能电池板，太阳能来自于太阳内部发生的核聚变反应 B．华为尊界S800智能化汽车车内的集成电路完全由超导材料制成 C．我国风力发电装机容量全球领先，风能和核能都是可再生能源 D．我国第六代战机使用的石墨烯电池，在充电时电池将化学能转化为电能 8．我国科技创新能力日益凸显，各种新材料、新技术等科技成果不断涌现。下列说法正确的是（　　） A．我国歼-20的表面涂有吸波材料，能够吸收雷达发射的超声波 B．我国新一代宇航服包含多层隔热材料，能有效减少热传递 C．我国高铁采用了密度小的玻璃纤维复合材料，在增加质量的同时提升强度 D．神舟载人飞船返回舱外部采用的烧蚀材料，在高温下熔化、蒸发过程中放热 9．如图所示，将两电极依次插入装有蒸馏水、固体盐粒和盐水的烧杯中，闭合开关S，电流表指针的偏转情况如下表所示。下列判断正确的是（    ） 接入电路中的物体 蒸馏水 固体盐粒 盐水 电流表指针偏转情况 不偏转 不偏转 偏转 A．蒸馏水是绝缘体 B．固体盐粒是导体 C．盐水是绝缘体 D．以上判断均正确 10．如图所示为一种监测倾斜报警装置的简易电路图，该装置的传感器用玻璃外壳密封，内部装有电极和可自由滚动的小球。当装置向特定方向倾斜一定角度时，电铃便会报警，下列说法正确的是（    ） A．传感器在该电路中相当于用电器 B．小球的材质可能是橡胶 C．装置向右倾斜一定角度时，电铃报警 D．电铃报警时，电路中电流的方向为顺时针 二、填空题 11．在2026年的春晚舞台上，机器人与少年武者共同表演了《武BOT》节目，打破了科技与传统的边界，以人机共武的创新形式，让千年武术在数字时代重焕生机，如图所示。机器人表演的精彩场面是由通信卫星通过___________（选填“电磁波”“超声波”或“次声波”）传到全国各地，机器人的芯片主要材料是由___________（选填“超导体”“半导体”或“绝缘体”）制成的。 12．燃气热水器中，冷水经过铜质换热器时被800℃的高温烟气加热，选用铜作为换热器的材质是因为其具有良好的_________性，此过程中通过_________的方式增加了水的内能，同时烟气的温度下降到150℃。为了节约能源，可以再通过换热器将其温度进一步下降到60℃，此过程中烟气中的水蒸气_________变成水，放出热量，用于预加热冷水。 13．樟脑丸放在衣柜里一段时间，空气中能嗅到它的味道，这是因为___________。如图甲，静电喷涂时，喷枪喷出带负电的涂料粒子，快速向带___________电的被涂物移动，是因为___________；如图乙，加热后的瓷勺勺头能将火柴点燃，但勺柄不烫手，是因为瓷的___________性较差； 14．两个水果组成的电池与发光二极管串联接入如图所示电路，此时二极管发光。若将二极管两极的接线对调，二极管不发光，则此时水果电池的正、负极之间___________（选填“有”或“没有”）电压。制作发光二极管的材料是锗和硅，它们属于___________材料。 15．福建舰是我国完全独立自主建造的首艘弹射型航母，标志着我国海军综合实力的巨大提升。 (1)其满载排水量可以达到8×104t，最大浮力可达________N；舰载机是航母战斗力的核心，在此之前，有些舰载机采用较为稳定的滑跃起飞模式，为了提升舰载机起飞的升力，甲板的末端需要设计成________（选填“水平”“向上倾斜”或“向下倾斜”）的结构；舰载机起飞后，航母底部受到海水的压强________；（选填“增大”“减小”或“不变”） (2)福建舰所用的燃料为重油，属于________（选填“可再生能源”或“不可再生能源”）。航母的甲板需承受舰载机起降的巨大冲击力，因此材料需具备高强度、耐腐蚀和________。若歼15飞机的空机质量是17.5t，最大起飞质量32.5t，翼载是500kg/m2（翼载指飞机的最大起飞质量与机翼面积的比值），则机翼面积为________m2； (3)舰载机在航母上降落时必须适时放下舰钩，钩住甲板上的拦阻索，达到强行减速的目的，舰钩对拦阻索的拉力________（选填“小于”“等于”或“大于”）拦阻索对舰钩的拉力；在航母上的飞机拦阻索建造时，要让拦阻索材料能够承受的最大撞击压强为4×108Pa，已知该材料的强度比是0.8（强度比是材料所能承受的最大撞击力与最大拉力的比值），那么使用的材料1cm2面积能承受的最大拉力为________N。 三、实验题 16．探究导体和绝缘体有无绝对界限： (1)找一火柴棒，在两端夹上回形针，然后用导线把它和电池、灵敏电流表串联起来，如图甲所示，这时灵敏电流表的指针___________（选填“会”或“不会”）偏转，说明火柴棒是___________（选填“导体”或“绝缘体”）。 (2)用蘸水的棉花球把火柴棒擦湿，会看到灵敏电流表的指针___________，说明湿火柴棒是___________（选填“导体”或“绝缘体”）。 (3)如图乙所示，闭合开关，给玻璃加热到红炽状态时，小灯泡发光，原因是玻璃变成了___________（选填“导体”或“绝缘体”）。 17．跨学科实践活动——自制简易保温箱 寒潮来袭，学校送温暖爱心小组为给严寒中坚守工作岗位的交警、环卫工人等人赠送温暖早餐，早餐需要做好保温措施： (1)为保障保温箱的实用性，不用考虑的属性是________； A．抗压性 B．防水性 C．硬度 D．导电性 (2)为确定包装盒中填充物的材料的保温性能，分别取①、②两种保温材料用于包装盒填充物，两根相同的温度计，两个相同的玻璃烧杯，秒表和开水，两个相同的硬纸外壳，装置如图甲，根据实验测得的数据作出如图乙所示“水温与时间关系”的图像（室温不变）。在上述实验中应控制开水的初温相同；根据图像分析可知，做上述实验时的环境温度（即室温）在____℃左右，综合分析图像选材料____（填“①”或“②”）做包装盒填充物保温性能较好。 四、科普阅读题 18．阅读短文，回答问题。 国产磁悬浮列车 如图甲所示是一款国产磁悬浮列车，车体使用了碳纤维密封材料，较铝合金减重。采用无接触“抱轨”的方式设计运行，避免了来自车轮与轨道的摩擦力，图乙所示的轨道下部安装有轨道线圈，在列车的下部安装有车身线圈，有电流通过时，两线圈之间就会产生强大的作用力，使列车悬浮在间距10mm以内的轨道上方。牵引供电系统布置在地面上，采用感应发电装置分段供电，同一供电区间只能有一列列车行驶，避免追尾风险。与轮轨列车相比，磁悬浮列车运行安全、耗能低、时速大、噪声小，并且具有全寿命周期成本低的优势。 (1)车体使用了碳纤维密封材料，较铝合金减重30%，这是利用了这种材料___________的性质。 (2)由于电流的___________效应，导致两线圈中有电流通过时，会产生强大的作用力使列车悬浮；在图丙中，若A是车身线圈，B是轨道线圈，则车身线圈上端是___________（填“N”或“S”）极。 (3)磁悬浮列车采用无接触“抱轨”的方式设计运行，避免了来自车轮与轨道的___________。 (4)请结合短文内容，写出一条磁悬浮列车的优点：___________。 19．请阅读《可控核聚变与中国的“人造太阳”》并回答问题。 可控核聚变与中国的“人造太阳” 在能源需求日益增长的今天，可控核聚变因其清洁、安全、燃料储量极其丰富，被视为能源问题的终极解决方案。 中国在这一前沿领域的突破性进展，让“人造太阳”的梦想照进现实。与当前核电站采用的核裂变技术不同，核聚变模拟太阳内部的反应过程，将氢同位素（如氘、氚）原子核融合成氦，释放巨大能量，具有产能效率高、燃料来源广、对环境友好等显著优势。然而，实现可控核聚变极为困难，其核心挑战在于将核燃料加热至上亿摄氏度，形成等离子体，并实现稳定约束。任何实体容器都无法承受如此高温。科学家利用强磁场构建无形“牢笼”，将高温等离子体约束其中，避免接触容器壁。这种装置称为托卡马克。为产生强大磁场，需使用大电流线圈，若线圈存在电阻，能耗极高，因此必须采用超导材料。目前超导需在极低温下实现，故托卡马克成为“冰火两重天”的装置——核心是上亿摄氏度的等离子体，外围是超低温超导线圈。 在这一领域，中国的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST），即“人造太阳”，已成为世界引领者。2025年1月，我国全超导托卡马克核聚变实验装置，首次完成1亿摄氏度1066秒“高质量等离子体运行”。这是中国科研团队向着聚变发电的未来迈出的一大步，也是人类向着清洁能源未来迈出的一大步。 请根据上述材料，回答下列问题： (1)“人造太阳”是通过_________（选填“核裂变”或“核聚变”）反应释放能量。 (2)实现该反应过程极为困难，其核心挑战是_________。 (3)提供磁场的线圈采用超导材料的原因是_________。 (4)假设1克氘在核聚变中完全反应，可释放约J能量。若某城市日用电量为度，理论上1千克氘聚变产生的能量可供该城市使用_________天。 2 1 学科网（北京）股份有限公司 $