14.1 物质的导电性能(讲义)物理新教材北师大版(北京)九年级全一册
2026-07-29
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2份
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精品
资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 初中物理北师大版(北京)九年级全一册 |
| 年级 | 九年级 |
| 章节 | 第一节 物质的导电性能 |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2027-2028 |
| 地区(省份) | 北京市 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 10.13 MB |
| 发布时间 | 2026-07-29 |
| 更新时间 | 2026-07-30 |
| 作者 | 物理快线 |
| 品牌系列 | 上好课·上好课 |
| 审核时间 | 2026-07-29 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/59017253.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
本讲义聚焦“物质的导电性能”核心知识点,系统梳理导体(含自由电荷、常见金属等实例)、绝缘体(几乎无自由电荷、常见橡胶等实例)的定义及二者无绝对界限的规律,构建半导体(受外界因素影响、应用于二极管等)的认知框架,形成递进式学习支架。
资料设计分层练习(随学随练到迁移创新),结合电子体温计、电容式触摸屏等生活实例,通过物理观念构建物质导电性能认知,科学思维分析转化条件,科学探究引导实验猜想(如盐水导电实验)。课中辅助教师高效授课,课后助力学生巩固基础、提升素养,弥补知识盲点。
内容正文:
第十四章
欧姆定律
第1节 物质的导电性能
课标要点
1.区分导体、绝缘体,知晓二者没有绝对界限;
2.了解半导体导电特点与常见应用,能列举生活实例。
学习重难点
重点:长度和时间的测量、长度和时间的单位换算、测量长度的一些特殊的方法。
难点:能准确读出长度和时间,并会对长度进行。
知识点 导体和绝缘体
1.导体
容易导电的物体叫做导体。导电原因:内部存在大量自由电荷(自由电子、可自由移动离子)。常见导体:金属、人体、大地、石墨、酸碱盐的水溶液。
2.绝缘体
不容易导电的物体叫做绝缘体。不易导电原因:电荷几乎都被束缚在原子范围内,几乎没有自由电荷。常见绝缘体:橡胶、塑料、玻璃、陶瓷、干燥空气、纯水、油。
3.重要规律
导体与绝缘体没有绝对界限,外界条件改变时可以相互转化:
干木头是绝缘体,受潮变湿后变成导体;
常温玻璃不导电,高温炽热状态下可以导电;
空气干燥绝缘,潮湿、高压下会被击穿导电。
随学随练下列物品中,通常情况下属于导体的是( )
A.棉布手套 B.陶瓷杯子 C.塑料铲子 D.不锈钢勺
知识点 半导体(重点)
(1)半导体:有一些材料的导电性能介于导体与绝缘体之间,称为半导体.常见的半导体有硅和锗.
(2)特点:温度、光照、杂质等外界因素对半导体的导电性能有很大影响.
(3)应用:利用半导体材料可以制成二极管、三极管、光敏电阻、热敏电阻等.
d.超导现象
(1)超导体:在很低的温度下,电阻为0的材料称为超导体,超导体也称为超导材料.
(2)超导现象应用于实际的好处
延长电路元件的使用寿命;
降低电能损耗;
实现电子设备微型化.
随学随练如图所示的电子体温计通过流过半导体制成的感温头的电流来反映人的体温,这利用了半导体的( )
A.导电特性 B.绝缘特性
C.热敏特性 D.光敏特性
题型 导体和绝缘体
活学活用导体容易导电,是因为导体中有大量的( )
A.自由电子 B.正电荷 C.负电荷 D.自由电荷
题型 半导体
活学活用发光二极管简称______,当电流由其正极流向负极时发光,处于导通状态;反之,则处于(“短路”或“断路”)______状态,这说明发光二极管具有__________________性。
基础通关
1.下列物品中,通常情况下属于导体的是( )
A.铁锅 B.塑料绳 C.木梳 D.陶瓷碗
2.如图所示,电工钳的手柄把套通常是橡胶的,主要是利用橡胶的( )
A.弹性 B.绝缘性 C.磁性 D.导热性
3.下列物品中,通常情况下属于导体的是( )
A.玻璃杯 B.陶瓷碗 C.铁锅 D.木铲
4.通常情况下,下列物质中导电性能最差的是( )
A.橡胶 B.盐水 C.石墨 D.铁
5.如图所示的物品中,通常情况下属于导体的是( )
A.陶瓷盘子 B.不锈钢餐盘
C.木制小碗 D.塑料铲子
素养提升
6.下列说法正确的是( )
A.绝缘体不容易导电是因为绝缘体内没有电荷
B.只要有电源,电路中就一定会形成持续的电流
C.电路中,自由电子定向移动的方向就是电流的方向
D.若通过两个用电器的电流相等,则它们不一定是串联的
7.(多选)下列说法中正确的是( )
A.金属导线中的自由电子在电源的作用下定向移动使电路中形成了电流
B.通电铜导线中的电流方向与该导线中自由电子定向移动的方向一致
C.用电器中有电流通过时,电路中一定有电源
D.金属以及酸碱盐的水溶液容易导电,是因为它们有大量的自由电荷
8.(多选)下列关于电学知识说法错误的是( )
A.导体容易导电是因为内部有大量自由电子
B.只有正电荷定向移动才能形成电流
C.只要电路中有电流,电路两端就一定有电压
D.两轻质小球相互吸引,一定带异种电荷
9.阅读《电容式触摸屏》并回答。
电容式触摸屏
现在,智能手机、平板电脑等数码移动设备,都使用触摸屏。触摸屏是通过传感器来感知物体在屏上的运动,目前触摸屏大多采用电容式触摸屏。电容通常就是由两片相距很近的导电极板组成。电容式触摸屏是一块多层复合玻璃,在夹层中涂有具有导电性且透明的薄膜材料。当手指触碰到触摸屏时,手指和导电薄膜就会形成一个电容,将人体上的电荷传递到触摸屏上。通过触摸屏周边分布的电极检测到的电荷分布的变化,触摸屏就可以计算触摸点的位置,进而感知手指在屏上的运动轨迹。
电容式触摸屏的一个缺点是如果用较厚的绝缘材料把手指与导电薄膜之间隔离,无法形成有效电容,就不能正常操作触摸屏了。它的另一个缺点是当较大面积的手掌或手持导体靠近电容屏而不触摸时,就能引起电容屏的误动作,在潮湿的天气,手扶住显示器、手掌靠近显示器7厘米以内或身体靠近显示器15厘米以内,就能引起电容屏的误动作。电容屏更主要的缺点是漂移:当环境温度、湿度改变时,环境电场发生改变时,都会引起电容屏的漂移,造成不准确。
(1)电容式触摸屏夹层中的薄膜材料是______(选填“导体”或“绝缘体”)。
(2)电容式触摸屏通过周边分布的电极检测到的______,触摸屏可感知手指在屏上的运动轨迹。
(3)如果戴上厚厚的绝缘材料做成的手套,则不能正常操作电容式触摸屏,原因是______。
(4)为了更方便地使用电容式触摸屏,人们发明了“触控笔”。用手握住“触控笔”,人们可以在触摸屏上流利地书写、操作。根据文中信息和你学习过的知识,请你写出制作“触控笔”的笔尖的材料应具备的特点是______。(写出一条即可)
10.某同学在学习电学知识后,细心观察了身边的电学仪器,并从物理学的角度进行了解释和说明。下列说法正确的是( )
A.图(a):插头外部为塑料壳,因为塑料是导体
B.图(b):验电器利用异种电荷相互排斥的原理工作
C.图(c):电风扇的扇叶易粘灰尘,因为扇叶与空气摩擦创造了电荷
D.图(d):自制水果电池使小灯泡发光,小灯泡将电能转化为光能
迁移创新
11.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(图中虚线框内元件)用玻璃外壳密封,内部装有两个金属片(图中加粗部分)和可以自由滚动的小球。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.小球处于如图所示位置时,电路中有电流
D.装置向右倾斜一定角度时,电铃报警
12.小欣通过学习知道盐水容易导电。他连接了如图甲所示电路,将A、B两个金属夹接触时,闭合开关灯泡发光;又将少许盐放入装有适量水的烧杯中,并将C、D两个完全相同的石墨棒放置在烧杯中,如图乙所示。然后将A、B两个金属夹分别夹在C、D两处时,闭合开关灯泡不发光。
(1)请你猜想灯泡不发光的原因是______;
(2)写出验证猜想是否正确的方法______。
13.请根据材料,回答下列问题:
二维金属
2025年3月,中国科学院物理研究所的科研团队成功为金属材料“重塑金身”,制备出多种单原子层金属——二维金属。该成果入选《物理世界》2025年度十大科学突破榜单。
因为二维金属由单原子层或几个原子层构成,所以其中的自由电子仅能在平面内自由运动,故称其为二维金属。二维金属的厚度在之间,仅为头发丝直径的二十万分之一,比表面积可达1000 m2/g以上,比表面积是二维金属具有的表面积与其质量的比值。如果把一块边长的正方体金属块压成单原子层的厚度,可以铺满整个北京市的地面。
二维金属具有高导电性,并且能通过电场调控电阻,为制造超低功耗芯片提供了全新思路。二维金属在具有较高强度的同时,部分二维金属还表现出很高的延展性,使得二维金属将在柔性电路、可穿戴设备等领域发挥独特优势。大部分二维金属兼具高导电性与高透光性,可用于透明电极、光学器件等领域。
由于金属原子之间通过强作用力紧密连接,且金属变薄后极易被氧化,破坏金属结构,制备二维金属面临巨大挑战。中国科学院物理研究所的科研团队以单层二硫化钼(一种二维材料)作为基底,对液态金属进行挤压,成功制备出多种二维金属,制备过程如图所示。
二维金属将推动下一阶段科技文明的发展,带来超微型低功耗晶体管、透明显示、超灵敏探测等众多领域的技术革新。
(1)二维金属具有________。(写出一种性质即可)
(2)科研团队将金属熔化,用单层二硫化钼作为基底,通过________的方式解决了二维金属的制备难题。
(3)某二维金属的比表面积为,将该金属制成上述比表面积的二维金属,其表面积为________。请举出一个与“比表面积”的定义方法相同的物理量________。
14.将下列物体接入如图所示电路的、两点,可使小灯泡发光的是( )
A.玻璃片 B.塑料尺 C.橡皮筋 D.金属棒
15.下列说法中正确的是( )
A.原子内原子核带负电,核外电子带正电
B.导体容易导电是因为内部有大量的自由电荷
C.自由电子定向移动的方向为电流的方向
D.给充电宝充电是将化学能转化为电能
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第十四章
欧姆定律
第1节 物质的导电性能
课标要点
1.区分导体、绝缘体,知晓二者没有绝对界限;
2.了解半导体导电特点与常见应用,能列举生活实例。
学习重难点
重点:长度和时间的测量、长度和时间的单位换算、测量长度的一些特殊的方法。
难点:能准确读出长度和时间,并会对长度进行。
知识点 导体和绝缘体
1.导体
容易导电的物体叫做导体。导电原因:内部存在大量自由电荷(自由电子、可自由移动离子)。常见导体:金属、人体、大地、石墨、酸碱盐的水溶液。
2.绝缘体
不容易导电的物体叫做绝缘体。不易导电原因:电荷几乎都被束缚在原子范围内,几乎没有自由电荷。常见绝缘体:橡胶、塑料、玻璃、陶瓷、干燥空气、纯水、油。
3.重要规律
导体与绝缘体没有绝对界限,外界条件改变时可以相互转化:
干木头是绝缘体,受潮变湿后变成导体;
常温玻璃不导电,高温炽热状态下可以导电;
空气干燥绝缘,潮湿、高压下会被击穿导电。
随学随练下列物品中,通常情况下属于导体的是( )
A.棉布手套 B.陶瓷杯子 C.塑料铲子 D.不锈钢勺
【答案】D
【详解】A.棉布是绝缘体,不容易导电,故A不符合题意;
B.陶瓷是绝缘体,常用于绝缘材料,故B不符合题意;
C.塑料是绝缘体,常用来制作绝缘工具,故C不符合题意;
D.不锈钢是金属,属于导体,容易导电,故D符合题意。
故选 D。
知识点 半导体(重点)
(1)半导体:有一些材料的导电性能介于导体与绝缘体之间,称为半导体.常见的半导体有硅和锗.
(2)特点:温度、光照、杂质等外界因素对半导体的导电性能有很大影响.
(3)应用:利用半导体材料可以制成二极管、三极管、光敏电阻、热敏电阻等.
d.超导现象
(1)超导体:在很低的温度下,电阻为0的材料称为超导体,超导体也称为超导材料.
(2)超导现象应用于实际的好处
延长电路元件的使用寿命;
降低电能损耗;
实现电子设备微型化.
随学随练如图所示的电子体温计通过流过半导体制成的感温头的电流来反映人的体温,这利用了半导体的( )
A.导电特性 B.绝缘特性
C.热敏特性 D.光敏特性
【答案】C
【详解】半导体是导电性能介于导体和绝缘体之间的物体,电子体温计是根据温度对电阻的影响来改变电路中的电流,当电子体温计接触人体时,由于温度的变化使半导体材料的电阻发生变化,进而改变电路中的电流,这是利用半导体材料的热敏特性,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
题型 导体和绝缘体
活学活用导体容易导电,是因为导体中有大量的( )
A.自由电子 B.正电荷 C.负电荷 D.自由电荷
【答案】D
【详解】导体容易导电,是因为其内部有大量可自由移动的电荷。
故选D。
题型 半导体
活学活用发光二极管简称______,当电流由其正极流向负极时发光,处于导通状态;反之,则处于(“短路”或“断路”)______状态,这说明发光二极管具有__________________性。
【答案】
LED
断路
单向导电
【详解】发光二极管的英文全称为Light Emitting Diode,简称LED,属于电学基础识记内容;发光二极管仅允许电流从正极流入、负极流出时导通,反向接入时电流无法通过,电路处于断开状态;发光二极管仅允许电流单向通过的特性称为单向导电性。
基础通关
1.下列物品中,通常情况下属于导体的是( )
A.铁锅 B.塑料绳 C.木梳 D.陶瓷碗
【答案】A
【详解】容易导电的物体叫做导体,不容易导电的物体叫做绝缘体。 铁锅是金属制品,金属通常容易导电,属于导体;塑料绳、木梳、陶瓷碗,通常情况下都不容易导电,属于绝缘体。
故选A。
2.如图所示,电工钳的手柄把套通常是橡胶的,主要是利用橡胶的( )
A.弹性 B.绝缘性 C.磁性 D.导热性
【答案】B
【详解】如图所示,电工用钳的手柄把套通常是橡胶材质的,塑料不容易导电,可以防止触电,因此塑料是绝缘体。
故选 B。
3.下列物品中,通常情况下属于导体的是( )
A.玻璃杯 B.陶瓷碗 C.铁锅 D.木铲
【答案】C
【详解】导体:容易导电的物体,常见的有金属、人体、大地、酸碱盐溶液等。
绝缘体:不容易导电的物体,常见的有玻璃、陶瓷、橡胶、干木材、塑料等。
故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
4.通常情况下,下列物质中导电性能最差的是( )
A.橡胶 B.盐水 C.石墨 D.铁
【答案】A
【详解】容易导电的物体为导体,不容易导电的物体叫做绝缘体,绝缘体的导电性能远弱于导体,盐水、石墨、铁都属于容易导电的导体,橡胶属于不容易导电的绝缘体,故选A。
5.如图所示的物品中,通常情况下属于导体的是( )
A.陶瓷盘子 B.不锈钢餐盘
C.木制小碗 D.塑料铲子
【答案】B
【详解】通常情况下陶瓷、木制小碗、塑料是绝缘体;不锈钢餐盘是金属制品是导体。故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
素养提升
6.下列说法正确的是( )
A.绝缘体不容易导电是因为绝缘体内没有电荷
B.只要有电源,电路中就一定会形成持续的电流
C.电路中,自由电子定向移动的方向就是电流的方向
D.若通过两个用电器的电流相等,则它们不一定是串联的
【答案】D
【详解】A.绝缘体不容易导电,不是因为绝缘体内没有电荷,而是因为绝缘体内几乎没有能够自由移动的电荷(自由电荷)。绝缘体内部有电荷,只是这些电荷被束缚,难以自由移动来形成电流,故A错误。
B.形成持续的电流需要两个条件:电源和闭合电路。仅有电源,但电路未闭合,则无法形成电流,故B错误。
C.电流的方向定义为正电荷定向移动的方向。自由电子带负电,其定向移动方向与电流方向相反,故C错误。
D.在串联电路中,电流处处相等;但在并联电路中,若两个用电器的电阻相等(如两个相同的灯泡并联),则通过它们的电流也相等。因此,电流相等不一定表示串联,故D正确。
故选D。
7.(多选)下列说法中正确的是( )
A.金属导线中的自由电子在电源的作用下定向移动使电路中形成了电流
B.通电铜导线中的电流方向与该导线中自由电子定向移动的方向一致
C.用电器中有电流通过时,电路中一定有电源
D.金属以及酸碱盐的水溶液容易导电,是因为它们有大量的自由电荷
【答案】ACD
【详解】A.电荷的定向移动会形成电流,所以金属导线中的自由电子在电压的作用下定向移动使电路中形成了电流,故A正确;
B.物理学中规定正电荷定向移动方向为电流方向,所以通电铜导线中的电流方向与该导线中自由电子定向移动的方向相反,故B错误;
C.电路中有电流,则电路两端一定有电压,因为电压是电路中形成电流的原因,而电源是提供电压的装置,因此用电器中有电流通过时,电路中一定有电源,故C正确;
D.根据导体的性质可知,金属以及酸碱盐的水溶液有大量的自由电荷,使得其容易导电,故D正确。
故选ACD。
8.(多选)下列关于电学知识说法错误的是( )
A.导体容易导电是因为内部有大量自由电子
B.只有正电荷定向移动才能形成电流
C.只要电路中有电流,电路两端就一定有电压
D.两轻质小球相互吸引,一定带异种电荷
【答案】BD
【详解】A.导体容易导电是因为内部有大量自由移动的电荷,而绝缘体中可自由移动的电荷很少,故A正确,不符合题意;
B.电荷的定向移动形成电流,无论是正电荷还是负电荷,只要发生定向移动,均可形成电流,故B错误,符合题意;
C.电路两端有电压,且电路是闭合的才会有电流,所以只要电路中有电流,电路两端就一定有电压,故C正确,不符合题意;
D.异种电荷相互吸引,带电体可以吸引轻小物体。两轻质小球相互吸引,可能带异种电荷,也可能是其中一个带电,吸引另一不带电的轻质小球,故D错误,符合题意。
故选BD。
9.阅读《电容式触摸屏》并回答。
电容式触摸屏
现在,智能手机、平板电脑等数码移动设备,都使用触摸屏。触摸屏是通过传感器来感知物体在屏上的运动,目前触摸屏大多采用电容式触摸屏。电容通常就是由两片相距很近的导电极板组成。电容式触摸屏是一块多层复合玻璃,在夹层中涂有具有导电性且透明的薄膜材料。当手指触碰到触摸屏时,手指和导电薄膜就会形成一个电容,将人体上的电荷传递到触摸屏上。通过触摸屏周边分布的电极检测到的电荷分布的变化,触摸屏就可以计算触摸点的位置,进而感知手指在屏上的运动轨迹。
电容式触摸屏的一个缺点是如果用较厚的绝缘材料把手指与导电薄膜之间隔离,无法形成有效电容,就不能正常操作触摸屏了。它的另一个缺点是当较大面积的手掌或手持导体靠近电容屏而不触摸时,就能引起电容屏的误动作,在潮湿的天气,手扶住显示器、手掌靠近显示器7厘米以内或身体靠近显示器15厘米以内,就能引起电容屏的误动作。电容屏更主要的缺点是漂移:当环境温度、湿度改变时,环境电场发生改变时,都会引起电容屏的漂移,造成不准确。
(1)电容式触摸屏夹层中的薄膜材料是______(选填“导体”或“绝缘体”)。
(2)电容式触摸屏通过周边分布的电极检测到的______,触摸屏可感知手指在屏上的运动轨迹。
(3)如果戴上厚厚的绝缘材料做成的手套,则不能正常操作电容式触摸屏,原因是______。
(4)为了更方便地使用电容式触摸屏,人们发明了“触控笔”。用手握住“触控笔”,人们可以在触摸屏上流利地书写、操作。根据文中信息和你学习过的知识,请你写出制作“触控笔”的笔尖的材料应具备的特点是______。(写出一条即可)
【答案】(1)导体
(2)电荷分布的变化
(3)无法形成有效电容
(4)导电性良好
【详解】(1)根据材料中“夹层中涂有具有导电性且透明的薄膜材料”可知,薄膜材料具有导电性,属于导体。
(2)材料指出“通过电极检测到的电荷分布的变化”来计算触摸点位置,故检测对象为电荷分布的变化。
(3)厚绝缘手套会阻断手指与导电薄膜之间的电容形成,导致无法传递电荷,因此不能正常操作。
(4)触控笔需与屏幕形成电容,材料需导电才能传递电荷,故笔尖应选用导电性良好的材料。
10.某同学在学习电学知识后,细心观察了身边的电学仪器,并从物理学的角度进行了解释和说明。下列说法正确的是( )
A.图(a):插头外部为塑料壳,因为塑料是导体
B.图(b):验电器利用异种电荷相互排斥的原理工作
C.图(c):电风扇的扇叶易粘灰尘,因为扇叶与空气摩擦创造了电荷
D.图(d):自制水果电池使小灯泡发光,小灯泡将电能转化为光能
【答案】D
【详解】A.插头外部为塑料壳,因为塑料是绝缘体,故A错误;
B.验电器利用同种电荷相互排斥的原理工作,故B错误;
C.电风扇的扇叶易粘灰尘,因为扇叶与空气摩擦时发生了电荷的转移,带了电荷,并不是创造了电荷,而带电物体能吸引轻小物体。故C错误;
D.自制水果电池能提供电能,使小灯泡发光,小灯泡消耗电能,将电能转化为光能,故D正确。
故选D。
迁移创新
11.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(图中虚线框内元件)用玻璃外壳密封,内部装有两个金属片(图中加粗部分)和可以自由滚动的小球。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.小球处于如图所示位置时,电路中有电流
D.装置向右倾斜一定角度时,电铃报警
【答案】D
【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,如果将传感器内的金属小球换为橡胶小球,那么橡胶小球将无法接通电路,故B错误;
C.小球处于如图所示位置时,电路断开,电路中没有电流,故C错误;
D.装置向右倾斜一定角度时,小球滚动,将两个金属片连接,接通电路,电铃报警,故D正确。
故选D。
12.小欣通过学习知道盐水容易导电。他连接了如图甲所示电路,将A、B两个金属夹接触时,闭合开关灯泡发光;又将少许盐放入装有适量水的烧杯中,并将C、D两个完全相同的石墨棒放置在烧杯中,如图乙所示。然后将A、B两个金属夹分别夹在C、D两处时,闭合开关灯泡不发光。
(1)请你猜想灯泡不发光的原因是______;
(2)写出验证猜想是否正确的方法______。
【答案】 盐水浓度低 向烧杯中加适量的盐,闭合开关,若灯泡发光,说明猜想正确
【详解】(1)[1]将少许盐放入装有适量水的烧杯中,溶液中自由电荷较少,故灯泡不亮。故原因是:盐水浓度低。
(2)[2]改变盐水的浓度,可改变自由电荷的数目,可验证溶液容易导电。故验证猜想是否正确的方法方法是:向烧杯中加适量的盐,闭合开关,若灯泡发光,说明猜想正确。
13.请根据材料,回答下列问题:
二维金属
2025年3月,中国科学院物理研究所的科研团队成功为金属材料“重塑金身”,制备出多种单原子层金属——二维金属。该成果入选《物理世界》2025年度十大科学突破榜单。
因为二维金属由单原子层或几个原子层构成,所以其中的自由电子仅能在平面内自由运动,故称其为二维金属。二维金属的厚度在之间,仅为头发丝直径的二十万分之一,比表面积可达1000 m2/g以上,比表面积是二维金属具有的表面积与其质量的比值。如果把一块边长的正方体金属块压成单原子层的厚度,可以铺满整个北京市的地面。
二维金属具有高导电性,并且能通过电场调控电阻,为制造超低功耗芯片提供了全新思路。二维金属在具有较高强度的同时,部分二维金属还表现出很高的延展性,使得二维金属将在柔性电路、可穿戴设备等领域发挥独特优势。大部分二维金属兼具高导电性与高透光性,可用于透明电极、光学器件等领域。
由于金属原子之间通过强作用力紧密连接,且金属变薄后极易被氧化,破坏金属结构,制备二维金属面临巨大挑战。中国科学院物理研究所的科研团队以单层二硫化钼(一种二维材料)作为基底,对液态金属进行挤压,成功制备出多种二维金属,制备过程如图所示。
二维金属将推动下一阶段科技文明的发展,带来超微型低功耗晶体管、透明显示、超灵敏探测等众多领域的技术革新。
(1)二维金属具有________。(写出一种性质即可)
(2)科研团队将金属熔化,用单层二硫化钼作为基底,通过________的方式解决了二维金属的制备难题。
(3)某二维金属的比表面积为,将该金属制成上述比表面积的二维金属,其表面积为________。请举出一个与“比表面积”的定义方法相同的物理量________。
【答案】(1)高导电性
(2)挤压
(3) 密度
【详解】(1)本题可从题干材料中直接提取二维金属的性质,材料明确给出二维金属具有高导电性、高强度、高延展性、高透光性等性质。
(2)根据材料可知,科研团队以单层二硫化钼作为基底,对液态金属进行挤压,成功解决了二维金属的制备难题。
(3)比表面积的定义为表面积与质量的比值,总表面积为
比表面积采用比值法定义,即用两个物理量的比值定义新的物理量,密度(质量与体积的比值)、速度(路程与时间的比值)等都采用该定义方法,写出任意一个合理答案即可。
14.将下列物体接入如图所示电路的、两点,可使小灯泡发光的是( )
A.玻璃片 B.塑料尺 C.橡皮筋 D.金属棒
【答案】D
【详解】为了使小灯泡发光,则电路是通路,所以接在电路中的物体是导体,由于金属棒是导体,玻璃片、塑料尺、橡皮筋都不容易导电,是绝缘体,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
15.下列说法中正确的是( )
A.原子内原子核带负电,核外电子带正电
B.导体容易导电是因为内部有大量的自由电荷
C.自由电子定向移动的方向为电流的方向
D.给充电宝充电是将化学能转化为电能
【答案】B
【详解】A.原子内原子核带正电,核外电子带负电,故A错误;
B.导体内部有大量的自由电荷,导体之所以容易导电靠的就是这些自由电荷,故B正确;
C.电学上规定,自由正电荷定向移动的方向为电流的方向,故C错误;
D.给充电宝充电时,充电宝相当于用电器,将电能转化为化学能储存起来,故D错误。
故选B。
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