5.5 新材料及其应用（分层作业）物理新教材沪粤版八年级上册

5.5 新材料及其应用 目 录 A组 巩固过关 知识点1：纳米材料 知识点2：半导体材料 知识点3：超导材料 知识点4：记忆合金和隐形材料 B组 能力进阶 C组 思维拔高 纳米材料知识点1 1．纳米技术是现代高科技的热门领域，1米等于_________纳米。纳米材料在许多领域都有广泛应用，如纳米陶瓷具有良好的耐磨性和硬度，这是因为纳米颗粒的_________（选填“体积”或“表面积”）较小，使得其内部结构更加紧密。 2．科学家发现，当材料微粒的尺寸缩小到级别时，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．超导材料 B．磁性材料 C．纳米材料 D．绝缘材料 3．如图所示，将瓷勺的勺头放在酒精灯火焰上加热一段时间，然后与火柴头接触，火柴头被点燃，主要是因为瓷的___________性比钢差。制造电线经常要用铜作为材料，研究发现，室温下外形相同的纳米铜比普通铜可多拉长50倍而不断裂，这表明纳米铜具有较好的___________。 半导体材料知识点2 4．学校为方便学生参加中考，给每位学生发放统一的学习用品，包括：①涂卡备用铅笔芯、②金属圆规、③橡皮、④塑料尺，以上物品属于导体的是________（填序号）；锗、硅这类材料在电子产品中有极其重要的应用，锗、硅的导电性能介于导体和绝缘体之间，这种材料常常称作____________（选填“半导体”或“超导体”）。 5．随着现代科技的发展，国内各大手机厂商都制造出了折叠屏手机，在技术和功能上都实现了前所未有的突破，手机的折叠屏主要由柔性发光二极管制成，其中制成发光二极管核心的材料主要是（　　） A．超导体材料 B．导体材料 C．半导体材料 D．绝缘体材料 6．如图所示，两个水果组成的电池可以使发光二极管发光，将发光二极管正、负极接线对调后，发光二极管不发光，由此说明发光二极管具有_____性。 超导材料知识点3 7．2025年12月，国防科技大学超导磁悬浮实验车时速达700公里，创全球纪录。核心材料为车载高温超导磁体。超导材料具有的特征是（　　） A．高弹性 B．零电阻性 C．低塑性 D．高绝缘性 8．国家超级计算太原中心“太行一号”主机采用了全浸没相变液冷技术，将服务器核心部件直接浸没在电子氟化液中，氟化液可以吸收电脑产生的热量。纯净氟化液应属于（　　） A．导体 B．绝缘体 C．半导体 D．超导体 9．2025年春节前后，国产AI大模型DeepSeek火爆全球。AI硬件基础离不开芯片，芯片核心主要是由_____（填“导体”“半导体”或“绝缘体”）材料制成的；最新芯片技术已采用2纳米制程，纳米是_____（填“长度”“时间”或“质量”）单位；研究发现，铝在以下时，电阻变成了零，这就是_____现象。 记忆合金和隐形材料知识点4 10．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。 11．国产航天器天线采用镍钛记忆合金制作，当温度升高到某一值时，天线会自动恢复预设形状。此现象主要利用了材料的（     ） A．弹性形变 B．热胀冷缩 C．形状记忆效应 D．导电性 12．隐形战机表面涂有一层特殊的隐形材料，这种材料能够很好地________（选填“吸收”或“反射”）雷达发射的电磁波，从而使飞机达到“隐形”的效果。 1．人工智能为物联网注入了智能的灵魂，深刻地影响着我们的生活。如图所示，某款AI（人工智能）音箱可以识别主人说出的“指令”，进而控制家庭物联网中的电器设备设施。下列有关说法正确的是（　 　） A．AI音箱属于高科技产品，发声时不需要振动 B．调节音量旋钮，可以改变AI音箱发出声音的音调 C．AI音箱使用的芯片主要由半导体材料组成 D．AI音箱能识别“指令”，说明声音可以传递能量 2．2026年3月，华为发布全球首款量产896线双光路图像级激光雷达，安装在汽车上可在120米外识别14厘米高障碍物。制作激光雷达核心芯片的材料是（     ） A．导体 B．绝缘体 C．半导体 D．超导体 3．银纳米线具有高导电性、高导热性、高透光率与优异柔韧性等特点，在柔性电子、能源、传感、医疗等领域有着广泛的应用前景。下列关于银纳米线应用前景的推测不合理的是（   ） A．用于制作柔性导线 B．用于制造航天器隔热组件 C．用于制造手机折叠屏 D．用于制造汽车前风挡玻璃的防雾膜 4．2025年中国在石墨烯领域取得一系列重大成果，未来十年石墨烯可能进入“黄金应用时代”。石墨烯具有很多奇特的物理特性。它具有极佳的弹性，优良的导热性，极高的硬度和刚度，密度小，还有可能代替硅成为新的半导体材料。根据石墨烯的这些特性，它不能用来制作（    ） A．汽车保温隔热膜 B．装甲车防弹衣 C．轻量化航天部件 D．电脑芯片散热器 5．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。 6．科技的自立自强是国家发展的战略支撑，新一代5G芯片开始量产，标志着中国芯片正在崛起。芯片是指含有集成电路的硅片，制造硅片的主要材料是________（选填“超导材料”、“半导体材料”或“绝缘材料”）；超导现象是指某些物质在温度很低时电阻变为0的现象，如果把超导现象应用于实际，最适合用来制作_________（选填“输电导线”或“白炽灯灯丝”）。 7．2022年2月4日冬奥会开幕式，北京将一张亮丽的科技名片交给了世界，如图所示。 开幕式上，400名演员手持发光杆进行表演，发光杆中的光源是LED，它发出的白光其实是由红、绿、___________三种光混合而成的，LED是___________材料。 8．2024年跨年夜，南昌在江边举办了烟火大会，如图所示。我们看到水面上滕王阁的倒影是由于光的_____________而形成的。两岸美丽的灯光秀采用了LED灯，制作LED灯的发光二极管主要使用的是_____________材料。 9．新材料越来越多地进入我们的学习、工作和生活，并正在改变我们的生活方式，提高我们的生活质量，促进社会的进步和发展。目前，各种新材料层出不穷，这里主要研究纳米材料、半导体材料和超导体材料。 （1）某芯片的制造工艺达到7nm，7nm=________m，“芯片”所用的主要材料是半导体，利用该材料制成的二极管具有________导电性。 （2）5G通信与折叠屏手机领域都运用了石墨烯等纳米材料。石墨烯在室温下电流的流动速度比一般导体都大，说明它的________好；另外，利用石墨烯制作成的电子元件很容易散热，这说明它的导热性________（选填“好”或“不好”）。 （3）我们在超导材料方面的研究也取得了一定的突破。当温度降到一定程度下，铜氧化物超导材料的电阻会突然接近于________，电流几乎通行无阻。该材料可适用于________等领域。 10．如图，我国自行研制的 C919大型喷气客机，2022年正式起飞。 C919飞机采用了大量新材料，如铝锂合金，镁合金、钛合金、碳纤维等，具有密度低、强度高等特点，它的机身蒙皮、长桁、客舱地板支撑立柱等部件使用了第三代铝锂合金，经过科学实验研究，铝锂合金中锂质量含量超过 3%，韧性下降，容易断裂； （1）100kg 的铝锂合金，如果合金中锂质量的含量为 3%，锂金属质量是多少？_____ （2）上述铝锂合金的体积是多少？____（已知锂的密度为 0.534×103kg/m3，铝的密度为2.7×103kg/m3，合金的体积是铝、锂两种金属体积和，保留一位小数。） （3）这种铝锂合金的密度是多少？____（保留一位小数） （4）对于新材料，你还知道哪些？举一例：_____。 11．科技改变生活，创新引领未来！如图所示的智能手表可以显示时间、体温、心率等信息，方便监测身体状态。下列关于该智能手表说法正确的是（　　） A．橡胶表带是绝缘体，绝缘体在任何条件下都不导电 B．铁的导电性能比铜弱，铁更适合做手表内部的导线 C．手表屏幕使用的发光二极管主要是半导体材料制成的 D．手表里的芯片采用超导粉末冶金技术，超导材料制成的元件电阻很大 12．物理知识与生活联系非常紧密，下列关于密度的一些说法正确的是（　　） A．1kg的水和1kg的冰的密度相同 B．拍摄影视剧山体坍塌时，一般选用密度较小的泡沫假山，这样不会砸伤演员 C．为减轻质量，航空器材常采用强度高、密度大的合金或新型合成材料 D．可以利用密度来鉴别物质，因为不同物质的密度一定不同 13．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 14．北京冬奥会上给全世界带来了很多精彩的瞬间，其中开幕式更是令人感觉无与伦比，请你回答以下几个问题 （1）如图A是开幕式倒计时节目，导演组选用了非常大胆的尝试－中国24节气的完美结合，其中有一个节气是霜降，霜的形成其实是水蒸气__________形成（填一种物态变化名称），这个过程需要__________（吸热或者放热）； （2）如图B是开幕式第一节《立春》节目，演员们手持一支可变色的发光杆模仿小草和蒲公英两种春天的植物，其中杆里的LED灯是一种__________（选填“半导体”、“导体”或者“绝缘体”）材料。如要转换出绿色和白色两种灯光，LED灯的颜色上除了要有绿色之外，还得配有__________（选填答案代码）两种色光。 A．红色和黄色    B．红色和蓝色    C．蓝色和黄色 15．读短文并回答问题。 随着经济发展，很多地方进行了电网改造，但是一些偏远地区的农村还没有进行，偏远农村最早铺设的电路存在诸多问题，如：输电线路耗损大，浪费严重；到户后电压比较低；由于线路老化引起的漏电现象等。 2018年，国家电网投资66亿元重点完成偏远地区的农村电网改造。偏远地区的农村电网改造后可以解决以上问题，保证农村的安全供电，农村电网改造主要是改造那些损耗大、绝缘差的线路，将那些老化的导线换用粗大一些的铝绞线。 电网改造后既可以给偏远地区提供稳定的用电，又可以减少电能在输送过程中的耗损，从而降低发电成本，还可以节约能源，减小因燃煤发电带来的环境污染。 （1）用铝绞线制作导线是利用了金属铝的______性； （2）若用______（选填“半导体”“超导体”或“绝缘体”）材料进行远程输电，可以大大减少电能在输送过程中的损耗。 16．请根据上述材料，回答下列问题： 超导材料 1911年，荷兰科学家昂内斯用液氦冷却水银时发现，当温度下降到4.2K（-268.98℃）时，水银的电阻完全消失。1913年昂内斯在诺贝尔领奖演说中指出：低温下金属电阻的消失“不是逐渐的，而是突然的”，水银在4.2K进入了一种新状态，由于它的特殊导电性能，可以称为超导态。后来他发现许多金属和合金都具有与上述水银相类似的低温下失去电阻的特性，这种现象称为超导电性，达到超导时的温度称为临界温度，具有超导电性的材料称为超导材料或超导体。1933年，迈斯纳和奥克森尔德两位科学家发现，如果把超导材料放在磁场中冷却，则在材料电阻消失的同时，外加磁场也无法进入超导体内，形象地来说，就是磁感线将从超导体内被排出，不能通过超导体，这种抗磁性现象称为“迈斯纳效应”。根据临界温度的不同，超导材料可以被分为：高温超导材料和低温超导材料。但这里所说的“高温”只是相对的，其实仍然远低于冰点0℃，对常温而言仍是极低的温度。高温超导材料的用途非常广阔，由于其具有零电阻和抗磁性，用途大致可分为三类：大电流应用（强电应用）、电子学应用（弱电应用）和抗磁性应用。大电流应用即超导发电、输电和储能等；电子学应用包括超导计算机、超导天线、超导微波器件等；抗磁性主要应用于磁悬浮列车和热核聚变反应堆。 （1）许多金属和合金具有在低温下会失去______的特性，这种现象称为超导电性，达到这一现象时的温度称为______温度； （2）如图中______（选填“甲”、“乙”）能表示“迈斯纳效应”； （3）高温超导材料的超导电性可以应用于______（请列举1例）。 17．阅读下列短文，回答问题。 中国空间站 中国空间站质量为100多吨，在距离地面约的轨道上绕地球高速飞行。晴天的夜晚，可通过望远镜观察到空间站。 神舟飞船用于向空间站运送航天员，飞船轨道舱的两侧安装有太阳能电池板，在独自飞行时也可供应电能。天舟货运飞船则是向空间站运送物资的“快递小哥”，货运飞船与空间站天和核心舱对接过程中，可通过核心舱上的摄像机拍摄图片进行实时观察调整。发射神舟飞船使用的是“长征二号F”火箭，动力来自于液态燃料。发射时允许游客现场观看，但必须与发射点保持的最近安全距离通常为。选择航天材料需要考虑多方面的因素，物体的热胀冷缩是需要考虑的重要因素之一。 许多物体在温度升高时，体积会增大，这种现象叫物体的热膨胀。当物体温度改变1摄氏度时，其体积的变化与它在0℃时体积之比，叫做“体积膨胀系数”符号用表示。一般情况下，不同物质的热膨胀程度不同，铝的体积膨胀系数 （1）火箭使用的液态燃料，是通过_________（选填“压缩体积”或“降低温度”）的方法使燃气液化而形成的；晴天的夜晚，观察到的空间站_________（选填“是”或“不是”）光源。 （2）下列说法正确的是_________。 A．太阳能电池板的主要材料是硅，属于超导体材料； B．太空中的空间站的质量为零； C．空间站应尽量使用体胀系数较小的材料制作； D．光进入摄像机镜头前后传播速度不变。 （3）航天员乘飞船返回舱进入大气层后，返回舱与空气发生剧烈摩擦，产生几千度的高温。返回舱外层安装了固态防热材料，烧蚀材料在高温下升华，_________（选填“吸收”或“放出”）热量，确保返回舱温度不会过高。 （4）设计师为减轻火箭的质量，将一个质量为钢制零件改为铝制零件，则铝制零件相较钢制零件质量减少_________；某铝制零件0℃时的体积为，0℃升温至10℃，体积变化了_________。（，） 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 5.5 新材料及其应用 目 录 A组 巩固过关 知识点1：纳米材料 知识点2：半导体材料 知识点3：超导材料 知识点4：记忆合金和隐形材料 B组 能力进阶 C组 思维拔高 纳米材料知识点1 1．纳米技术是现代高科技的热门领域，1米等于_________纳米。纳米材料在许多领域都有广泛应用，如纳米陶瓷具有良好的耐磨性和硬度，这是因为纳米颗粒的_________（选填“体积”或“表面积”）较小，使得其内部结构更加紧密。 【答案】 109 体积 【解析】由长度单位换算关系可知；纳米颗粒的尺度极小，自身的体积很小，颗粒间的排布可以更加紧密，让纳米陶瓷整体的内部结构更致密，因此具备更优异的硬度和耐磨性。 2．科学家发现，当材料微粒的尺寸缩小到级别时，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．超导材料 B．磁性材料 C．纳米材料 D．绝缘材料 【答案】C 【解析】题目中提到，当材料微粒的尺寸缩小到m（也就是1纳米）级别时，其性质会发生显著变化，这类材料被称为纳米材料。 故选C。 3．如图所示，将瓷勺的勺头放在酒精灯火焰上加热一段时间，然后与火柴头接触，火柴头被点燃，主要是因为瓷的___________性比钢差。制造电线经常要用铜作为材料，研究发现，室温下外形相同的纳米铜比普通铜可多拉长50倍而不断裂，这表明纳米铜具有较好的___________。 【答案】 导热性 延展性 【解析】[1]瓷是热的不良导体，而钢是热的良导体。虽然瓷的导热性比钢差，但将瓷勺的勺头放在酒精灯火焰上加热一段时间后，瓷勺勺头积聚了一定的热量，与火柴头接触，火柴头也能被点燃。 [2]物体在外力作用下能延展而不断裂的性质叫延展性。室温下外形相同的纳米铜比普通铜可多拉长50倍而不断裂，这表明纳米铜具有较好的延展性。 半导体材料知识点2 4．学校为方便学生参加中考，给每位学生发放统一的学习用品，包括：①涂卡备用铅笔芯、②金属圆规、③橡皮、④塑料尺，以上物品属于导体的是________（填序号）；锗、硅这类材料在电子产品中有极其重要的应用，锗、硅的导电性能介于导体和绝缘体之间，这种材料常常称作____________（选填“半导体”或“超导体”）。 【答案】 ①② 半导体 【解析】由常见导体和绝缘体的分类可知，铅笔芯（主要成分为石墨）、金属属于导体，橡皮、塑料属于绝缘体。 导电性能介于导体和绝缘体之间的材料为半导体，锗、硅符合该特性。 5．随着现代科技的发展，国内各大手机厂商都制造出了折叠屏手机，在技术和功能上都实现了前所未有的突破，手机的折叠屏主要由柔性发光二极管制成，其中制成发光二极管核心的材料主要是（　　） A．超导体材料 B．导体材料 C．半导体材料 D．绝缘体材料 【答案】C 【解析】发光二极管的核心制作材料是半导体，半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间，具有适合制作二极管的特殊电学特性。故选C。 6．如图所示，两个水果组成的电池可以使发光二极管发光，将发光二极管正、负极接线对调后，发光二极管不发光，由此说明发光二极管具有_____性。 【答案】单向导电性 【解析】发光二极管是由半导体材料制成的，它只允许电流从正极流向负极，而反向则几乎不导通，这种特性被称为“单向导电性”。将发光二极管正、负极接线对调后，发光二极管不发光，说明发光二极管具有单向导电性。 超导材料知识点3 7．2025年12月，国防科技大学超导磁悬浮实验车时速达700公里，创全球纪录。核心材料为车载高温超导磁体。超导材料具有的特征是（　　） A．高弹性 B．零电阻性 C．低塑性 D．高绝缘性 【答案】B 【解析】超导材料的核心特征是在临界温度以下，电阻突然降为零，即零电阻性。这是超导现象的本质特征，也是超导材料区别于普通导体的关键。其他选项中，高弹性、低塑性属于材料的机械性能，高绝缘性与超导的零电阻特性矛盾，均不是超导材料的特征。故选B。 8．国家超级计算太原中心“太行一号”主机采用了全浸没相变液冷技术，将服务器核心部件直接浸没在电子氟化液中，氟化液可以吸收电脑产生的热量。纯净氟化液应属于（　　） A．导体 B．绝缘体 C．半导体 D．超导体 【答案】B 【解析】服务器的核心部件是带电工作的电路元件，若用来浸没它的氟化液能导电，会引发电路短路，导致设备故障。 纯净氟化液需要满足不导电的要求，同时实现吸收热量降温的作用，因此纯净氟化液属于绝缘体。故选B。 9．2025年春节前后，国产AI大模型DeepSeek火爆全球。AI硬件基础离不开芯片，芯片核心主要是由_____（填“导体”“半导体”或“绝缘体”）材料制成的；最新芯片技术已采用2纳米制程，纳米是_____（填“长度”“时间”或“质量”）单位；研究发现，铝在以下时，电阻变成了零，这就是_____现象。 【答案】 半导体 长度 超导 【解析】[1]芯片核心需要导电性能可调控的材料，半导体的导电能力介于导体与绝缘体之间，能通过技术手段改变其导电特性，适配芯片的工作需求。 [2]纳米是用于衡量微小长度的单位，，属于长度单位范畴。 [3]当某些物质温度降低到特定值以下时，电阻变为零的现象叫做超导现象，故铝在以下时，电阻变为零，是超导现象。 记忆合金和隐形材料知识点4 10．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 【解析】[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。 11．国产航天器天线采用镍钛记忆合金制作，当温度升高到某一值时，天线会自动恢复预设形状。此现象主要利用了材料的（     ） A．弹性形变 B．热胀冷缩 C．形状记忆效应 D．导电性 【答案】C 【解析】国产航天器天线采用镍钛记忆合金制作，其核心特性是形状记忆效应。这种效应是指合金在特定温度下能够“记住”并恢复其原始形状。其物理机制是：合金内部存在两种晶体结构——奥氏体相（高温稳定相）和马氏体相（低温稳定相）。当温度升高到某一临界值（转变温度）时，马氏体相会逆转变为奥氏体相，同时伴随宏观形状的恢复，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选 C。 12．隐形战机表面涂有一层特殊的隐形材料，这种材料能够很好地________（选填“吸收”或“反射”）雷达发射的电磁波，从而使飞机达到“隐形”的效果。 【答案】吸收 【解析】雷达的探测原理是发射电磁波，接收目标反射回的电磁波来定位目标，隐形战机的特殊材料能够吸收雷达发射的电磁波，大幅减少反射回雷达的电磁波，使雷达难以探测到飞机，从而实现“隐形”，因此该空应填“吸收”。 1．人工智能为物联网注入了智能的灵魂，深刻地影响着我们的生活。如图所示，某款AI（人工智能）音箱可以识别主人说出的“指令”，进而控制家庭物联网中的电器设备设施。下列有关说法正确的是（　 　） A．AI音箱属于高科技产品，发声时不需要振动 B．调节音量旋钮，可以改变AI音箱发出声音的音调 C．AI音箱使用的芯片主要由半导体材料组成 D．AI音箱能识别“指令”，说明声音可以传递能量 【答案】C 【解析】A．声音是由物体的振动产生的，AI音箱发声时也需要振动，故A错误； B． 调节音量旋钮，改变的是声音的大小，即改变了AI音箱发出声音的响度，故B错误； C． AI音箱使用的芯片主要由半导体材料组成，常见的半导体材料有硅、锗等，故C正确； D． AI音箱能识别主人说出的“指令”，这说明声音可以传递信息，而不是传递能量，故D错误。 故选 C。 2．2026年3月，华为发布全球首款量产896线双光路图像级激光雷达，安装在汽车上可在120米外识别14厘米高障碍物。制作激光雷达核心芯片的材料是（     ） A．导体 B．绝缘体 C．半导体 D．超导体 【答案】C 【解析】芯片（集成电路）的核心制作材料是半导体，常见的如硅、锗等。半导体材料的导电性介于导体和绝缘体之间，通过掺杂等工艺可以精确控制其导电性能，是制造二极管、三极管和集成电路的基础材料，也是激光雷达核心芯片的主要材料。故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 3．银纳米线具有高导电性、高导热性、高透光率与优异柔韧性等特点，在柔性电子、能源、传感、医疗等领域有着广泛的应用前景。下列关于银纳米线应用前景的推测不合理的是（   ） A．用于制作柔性导线 B．用于制造航天器隔热组件 C．用于制造手机折叠屏 D．用于制造汽车前风挡玻璃的防雾膜 【答案】B 【解析】A．银纳米线具有高导电性，利用这种材料制成导线可以减小电能的损耗，故A合理，不符合题意； B．银纳米线具有高导热性，即导热性能良好，不适合航天器隔热组件的制造，故B不合理，符合题意； C．银纳米线具有优异柔韧性，反复折叠不留折痕，所以可应用于制作手机折叠屏，故C合理，不符合题意； D．银具有高透光率，可以利用这种材料制造汽车前风挡玻璃的防雾膜，故D合理，不符合题意； 故选B。 4．2025年中国在石墨烯领域取得一系列重大成果，未来十年石墨烯可能进入“黄金应用时代”。石墨烯具有很多奇特的物理特性。它具有极佳的弹性，优良的导热性，极高的硬度和刚度，密度小，还有可能代替硅成为新的半导体材料。根据石墨烯的这些特性，它不能用来制作（    ） A．汽车保温隔热膜 B．装甲车防弹衣 C．轻量化航天部件 D．电脑芯片散热器 【答案】A 【解析】A．保温隔热膜需要材料导热性差，才能有效阻止热量传递。而石墨烯具有优良的导热性，会快速传递热量，无法起到保温隔热的作用，因此不能用来制作保温隔热膜，故A符合题意； B．石墨烯极高的硬度和刚度，以及极佳的弹性，使其能够承受冲击并分散能量，适合用于防弹材料，故B不符合题意； C．石墨烯密度小、硬度和刚度高，符合航天部件“轻且强”的要求，可用于轻量化设计，故C不符合题意； D．石墨烯优良的导热性，能快速将芯片产生的热量散发出去，是理想的散热材料，故D不符合题意。 故选A。 5．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 【解析】[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。 6．科技的自立自强是国家发展的战略支撑，新一代5G芯片开始量产，标志着中国芯片正在崛起。芯片是指含有集成电路的硅片，制造硅片的主要材料是________（选填“超导材料”、“半导体材料”或“绝缘材料”）；超导现象是指某些物质在温度很低时电阻变为0的现象，如果把超导现象应用于实际，最适合用来制作_________（选填“输电导线”或“白炽灯灯丝”）。 【答案】 半导体材料 输电导线 【解析】[1]硅片的主要材料是半导体，具有单向导电性。 [2]超导现象通常用来远距离输电，可以减少电能的损失。 7．2022年2月4日冬奥会开幕式，北京将一张亮丽的科技名片交给了世界，如图所示。 开幕式上，400名演员手持发光杆进行表演，发光杆中的光源是LED，它发出的白光其实是由红、绿、___________三种光混合而成的，LED是___________材料。 【答案】 蓝 半导体 【解析】[1]红、绿、蓝三种色光是光的三原色，LED发出的白光其实是由红、绿、蓝三种光混合而成的。 [2]LED本质是发光二极管，是半导体材料制成的。 8．2024年跨年夜，南昌在江边举办了烟火大会，如图所示。我们看到水面上滕王阁的倒影是由于光的_____________而形成的。两岸美丽的灯光秀采用了LED灯，制作LED灯的发光二极管主要使用的是_____________材料。 【答案】 反射 半导体 【解析】[1]水面上滕王阁的倒影属于平面镜成像，是由于光的反射而形成的。 [2]制作LED灯的发光二极管主要使用的是半导体材料，具有单向导电性。 9．新材料越来越多地进入我们的学习、工作和生活，并正在改变我们的生活方式，提高我们的生活质量，促进社会的进步和发展。目前，各种新材料层出不穷，这里主要研究纳米材料、半导体材料和超导体材料。 （1）某芯片的制造工艺达到7nm，7nm=________m，“芯片”所用的主要材料是半导体，利用该材料制成的二极管具有________导电性。 （2）5G通信与折叠屏手机领域都运用了石墨烯等纳米材料。石墨烯在室温下电流的流动速度比一般导体都大，说明它的________好；另外，利用石墨烯制作成的电子元件很容易散热，这说明它的导热性________（选填“好”或“不好”）。 （3）我们在超导材料方面的研究也取得了一定的突破。当温度降到一定程度下，铜氧化物超导材料的电阻会突然接近于________，电流几乎通行无阻。该材料可适用于________等领域。 【答案】（1） 单向；（2）导电性 好；（3）零 远距离输电 【解析】（1）[1]因为长度单位换算关系为，所以。 [2]“芯片”所用主要材料是半导体，利用半导体材料制成的二极管具有单向导电性。 （2）[1]石墨烯在室温下电流的流动速度比一般导体都大，根据导电性的相关知识，这说明它的导电性好。 [2]利用石墨烯制作成的电子元件很容易散热，依据导热性的概念，这说明它的导热性好。 （3）[1]当温度降到一定程度下，铜氧化物超导材料的电阻会突然接近于零，此时电流几乎通行无阻。 [2]由于超导材料电阻为零，电能在传输过程中不会有能量损耗，所以该材料可适用于远距离输电等领域。 10．如图，我国自行研制的 C919大型喷气客机，2022年正式起飞。 C919飞机采用了大量新材料，如铝锂合金，镁合金、钛合金、碳纤维等，具有密度低、强度高等特点，它的机身蒙皮、长桁、客舱地板支撑立柱等部件使用了第三代铝锂合金，经过科学实验研究，铝锂合金中锂质量含量超过 3%，韧性下降，容易断裂； （1）100kg 的铝锂合金，如果合金中锂质量的含量为 3%，锂金属质量是多少？_____ （2）上述铝锂合金的体积是多少？____（已知锂的密度为 0.534×103kg/m3，铝的密度为2.7×103kg/m3，合金的体积是铝、锂两种金属体积和，保留一位小数。） （3）这种铝锂合金的密度是多少？____（保留一位小数） （4）对于新材料，你还知道哪些？举一例：_____。 【答案】 3kg 4.2×10-2 m3 2.4×103kg/m3 纳米 【解析】（1）[1]由题意可知，锂金属质量是m锂=100 kg×3% =3 kg （2）[2]根据可得，铝锂合金中的铝的体积为 铝锂合金中的锂的体积为 则上述铝锂合金的体积是V= V锂+ V铝=4.2×10-2 m3 （3）[3]根据可得，这种铝锂合金的密度是 （4）[4]新材料不断地被创造出，目前有纳米、磁性、智能材料、隐形材料、半导体、新能源等。 11．科技改变生活，创新引领未来！如图所示的智能手表可以显示时间、体温、心率等信息，方便监测身体状态。下列关于该智能手表说法正确的是（　　） A．橡胶表带是绝缘体，绝缘体在任何条件下都不导电 B．铁的导电性能比铜弱，铁更适合做手表内部的导线 C．手表屏幕使用的发光二极管主要是半导体材料制成的 D．手表里的芯片采用超导粉末冶金技术，超导材料制成的元件电阻很大 【答案】C 【解析】A．橡胶表带是绝缘体，绝缘体并不是在任何条件下都不导电，如潮湿时会导电，故A错误； B．铁的导电性能比铜弱，铜更适合做手表内部的导线，故B错误； C．手表屏幕使用了发光二极管，发光二极管主要是半导体材料制成的，故C正确； D．手表里的芯片采用超导粉末冶金技术，超导材料制成的元件电阻很小，故D错误。 故选C。 12．物理知识与生活联系非常紧密，下列关于密度的一些说法正确的是（　　） A．1kg的水和1kg的冰的密度相同 B．拍摄影视剧山体坍塌时，一般选用密度较小的泡沫假山，这样不会砸伤演员 C．为减轻质量，航空器材常采用强度高、密度大的合金或新型合成材料 D．可以利用密度来鉴别物质，因为不同物质的密度一定不同 【答案】B 【解析】A． 1kg水和1kg冰的质量相同，根据物理常识可知，水的密度大于冰的密度，故A错误； B． 拍摄影视剧山体坍塌画面时，一般选用密度较小的泡沫假山，是因为在体积相同的情况下，密度较小的物体质量较小，以防砸伤演员，故B正确； C． 航空器材的体积一定，由可知，材料的密度越小，航空器材的质量越小，所以航空器材采用强度高、密度小的材料制造，故C错误； D． 不同物质的密度一般不同，所以可以利用密度来鉴别物质，但也有个别的不同物质具有相同的密度，故D错误。 故选B。 13．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 【解析】[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。 14．北京冬奥会上给全世界带来了很多精彩的瞬间，其中开幕式更是令人感觉无与伦比，请你回答以下几个问题 （1）如图A是开幕式倒计时节目，导演组选用了非常大胆的尝试－中国24节气的完美结合，其中有一个节气是霜降，霜的形成其实是水蒸气__________形成（填一种物态变化名称），这个过程需要__________（吸热或者放热）； （2）如图B是开幕式第一节《立春》节目，演员们手持一支可变色的发光杆模仿小草和蒲公英两种春天的植物，其中杆里的LED灯是一种__________（选填“半导体”、“导体”或者“绝缘体”）材料。如要转换出绿色和白色两种灯光，LED灯的颜色上除了要有绿色之外，还得配有__________（选填答案代码）两种色光。 A．红色和黄色    B．红色和蓝色    C．蓝色和黄色 【答案】 凝华 放热 半导体 B 【解析】（1）[1][2]霜是由水蒸气直接从气态变为固态发生凝华现象形成的，凝华过程需要放热。 （2）[3]LED 是由半导体材料制作的，具有单向导电性。 [4]白光是复色光，发光杆中的光源是 LED，它发出的白光其实是由红、绿、蓝三种色光混合而成的，红、绿、蓝为色光的三原色，所以除了绿色外，还要有红色和蓝色光，故AC不符合题意，B符合题意。 故选B。 15．读短文并回答问题。 随着经济发展，很多地方进行了电网改造，但是一些偏远地区的农村还没有进行，偏远农村最早铺设的电路存在诸多问题，如：输电线路耗损大，浪费严重；到户后电压比较低；由于线路老化引起的漏电现象等。 2018年，国家电网投资66亿元重点完成偏远地区的农村电网改造。偏远地区的农村电网改造后可以解决以上问题，保证农村的安全供电，农村电网改造主要是改造那些损耗大、绝缘差的线路，将那些老化的导线换用粗大一些的铝绞线。 电网改造后既可以给偏远地区提供稳定的用电，又可以减少电能在输送过程中的耗损，从而降低发电成本，还可以节约能源，减小因燃煤发电带来的环境污染。 （1）用铝绞线制作导线是利用了金属铝的______性； （2）若用______（选填“半导体”“超导体”或“绝缘体”）材料进行远程输电，可以大大减少电能在输送过程中的损耗。 【答案】 导电 超导体 【解析】（1）[1]金属是导体，用铝绞线制作导线是利用了金属铝的导电性。 （2）[2]超导材料由于电阻为零，所以不产生电热，用作输电导线没有电能损耗。 16．请根据上述材料，回答下列问题： 超导材料 1911年，荷兰科学家昂内斯用液氦冷却水银时发现，当温度下降到4.2K（-268.98℃）时，水银的电阻完全消失。1913年昂内斯在诺贝尔领奖演说中指出：低温下金属电阻的消失“不是逐渐的，而是突然的”，水银在4.2K进入了一种新状态，由于它的特殊导电性能，可以称为超导态。后来他发现许多金属和合金都具有与上述水银相类似的低温下失去电阻的特性，这种现象称为超导电性，达到超导时的温度称为临界温度，具有超导电性的材料称为超导材料或超导体。1933年，迈斯纳和奥克森尔德两位科学家发现，如果把超导材料放在磁场中冷却，则在材料电阻消失的同时，外加磁场也无法进入超导体内，形象地来说，就是磁感线将从超导体内被排出，不能通过超导体，这种抗磁性现象称为“迈斯纳效应”。根据临界温度的不同，超导材料可以被分为：高温超导材料和低温超导材料。但这里所说的“高温”只是相对的，其实仍然远低于冰点0℃，对常温而言仍是极低的温度。高温超导材料的用途非常广阔，由于其具有零电阻和抗磁性，用途大致可分为三类：大电流应用（强电应用）、电子学应用（弱电应用）和抗磁性应用。大电流应用即超导发电、输电和储能等；电子学应用包括超导计算机、超导天线、超导微波器件等；抗磁性主要应用于磁悬浮列车和热核聚变反应堆。 （1）许多金属和合金具有在低温下会失去______的特性，这种现象称为超导电性，达到这一现象时的温度称为______温度； （2）如图中______（选填“甲”、“乙”）能表示“迈斯纳效应”； （3）高温超导材料的超导电性可以应用于______（请列举1例）。 【答案】 电阻 临界 乙 输电导线 【解析】（1）[1][2]某些金属、合金和化合物的电阻率随温度的降低会突然减小为零或者电阻变为零，这种现象叫做超导现象。发生超导现象时的温度叫“临界温度”。 （2）[3]由材料知，如果把超导体放在磁场中冷却，则在材料电阻消失的同时，外加磁场也无法进入超导体内，形象地来说，就是磁感线将从超导体中被排出，不能通过超导体，这种抗磁性现象称为“迈斯纳效应”，所以应该为乙图。 （3）[4]超导材料的特点就是在温度很低时电阻为零，当电阻为零时用超导材料传输电能可以减少电能损耗，用作输电导线。 17．阅读下列短文，回答问题。 中国空间站 中国空间站质量为100多吨，在距离地面约的轨道上绕地球高速飞行。晴天的夜晚，可通过望远镜观察到空间站。 神舟飞船用于向空间站运送航天员，飞船轨道舱的两侧安装有太阳能电池板，在独自飞行时也可供应电能。天舟货运飞船则是向空间站运送物资的“快递小哥”，货运飞船与空间站天和核心舱对接过程中，可通过核心舱上的摄像机拍摄图片进行实时观察调整。发射神舟飞船使用的是“长征二号F”火箭，动力来自于液态燃料。发射时允许游客现场观看，但必须与发射点保持的最近安全距离通常为。选择航天材料需要考虑多方面的因素，物体的热胀冷缩是需要考虑的重要因素之一。 许多物体在温度升高时，体积会增大，这种现象叫物体的热膨胀。当物体温度改变1摄氏度时，其体积的变化与它在0℃时体积之比，叫做“体积膨胀系数”符号用表示。一般情况下，不同物质的热膨胀程度不同，铝的体积膨胀系数 （1）火箭使用的液态燃料，是通过_________（选填“压缩体积”或“降低温度”）的方法使燃气液化而形成的；晴天的夜晚，观察到的空间站_________（选填“是”或“不是”）光源。 （2）下列说法正确的是_________。 A．太阳能电池板的主要材料是硅，属于超导体材料； B．太空中的空间站的质量为零； C．空间站应尽量使用体胀系数较小的材料制作； D．光进入摄像机镜头前后传播速度不变。 （3）航天员乘飞船返回舱进入大气层后，返回舱与空气发生剧烈摩擦，产生几千度的高温。返回舱外层安装了固态防热材料，烧蚀材料在高温下升华，_________（选填“吸收”或“放出”）热量，确保返回舱温度不会过高。 （4）设计师为减轻火箭的质量，将一个质量为钢制零件改为铝制零件，则铝制零件相较钢制零件质量减少_________；某铝制零件0℃时的体积为，0℃升温至10℃，体积变化了_________。（，） 【答案】（1）压缩体积 不是；（2）C；（3）吸收；（4）260 1.44 【解析】（1）火箭液态燃料通过压缩体积的方法使气态燃料液化，可减小储存体积； 空间站自身不发光，不是光源。 （2）A．硅是半导体材料，不是超导体，故A错误； B．质量是物体的固有属性，与位置无关，空间站在太空中质量不为零，故B错误； C．太空温度变化大，体胀系数小的材料温度变化时体积变化小，适合制作空间站，故C正确； D．光在不同介质中传播速度不同，摄像机镜头为透明固体介质，光进入镜头后传播速度减小，故D错误。 故选C。 （3）升华过程吸收热量，能降低返回舱温度，故填吸收。 （4）零件的体积不变，零件的体积为 铝制零件的质量为 减少的质量为 由体积膨胀系数的定义可知，体积变化量为 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $函学科网·上好课 www.zxxk.com 上好每一堂课 5.5新材料及其应用 A组 巩固过关 知识点1 纳米材料 1.10体积 2.C 3.导热性延展性 知识点2 半导体材料 4.①②半导体 5.C 6.单向导电性 知识点3 超导材料 7.B 8.B 9.半导体长度超导 知识点4 记忆合金和隐形材料 10.记忆纳米 11.c 12.吸收 B组 能力进阶 1.C 2.C 3.B 4.A 1/2 西学科网·上好课 www.zxxk.com 上好每一堂课 5.单向超导 6.半导体材料输电导线 7.蓝半导体 8.反射半导体 9.(1)7×109单向：(2)导电性好：(3)零远距离输电 10.3kg4.2×102m32.4×10kg/m纳米 C组 思维拔高 11.c 12.B 13.5×104cD 14.凝华放热半导体B 15.导电超导体 16.电阻临界乙输电导线 17.(1)压缩体积不是：(2)C；(3)吸收：(4)2601.44 2/2