1、 专题十七专题十七 新材料及其应用问题新材料及其应用问题 新材料及其应用是“物质”这个一级主题划分为四个二级主题当中的一个二级主题。这部分科学内容 渗透在初中物理新教材很多章节里。中考出题分值虽然不高，但属于中考试卷里热点问题，希望同学们系 统归纳总结。 一、一、课标对新材料及其应用的要求课标对新材料及其应用的要求 1 通过收集信息， 了解一些新材料的特点及其应用。 了解新材料的发展对人类生活和社会发展带来的影响。 2 有合理利用资源、保护环境的意识。能在个人力所能及的范围内对社会的可持续发展有所作为。 二、二、新材料及其应用新材料及其应用主题考法主题考法 1.在知识方面，考查学生能否说出一些
2、新材料的特点，如半导体受温度、光照等外界因素影响的导电特性、 超导体零电阻等特点。能否列举现代社会生活中各种新材料等的应用实例。 在过程体验方面，考查学生是否“经历”从图书馆、互联网上收集有关新材料研究和开发的信息过程。在此过 程中，是否领悟到新材料的发展对人类生活和社会发展带来的影响，从而提高对科学、技术和社会关系的认 识。 2.在知识方面没有要求，主要从情感态度与价值观的层面提出要求。在过程体验方面，重点考查学生是否 经历主动从图书馆、互联网等渠道查阅、调查相关信息的过程。考查学生能否通过实际活动，从我做起， 从身边的小事做起，养成自觉保护环境、节约资源的良好习惯。 3.中考试题里，新材料
3、及其应用这个二级主题反映出的知识内容，在题型上包含：填空题、选择题；一般来讲， 整套试卷涉及的题型有1 个；在分值上分别是：填空题2 分左右、选择题2 分，需要说明的是整套试卷每年考 查这个二级主题蕴含的知识分值在 1 分4 分左右。有的省市出现阅读理解题，在该题型里考查物理重点知 识的同时，渗透新材料及其应用方面的问题。在考查重点上有：1.记忆合金；2.纳米材料；3.“绿色”能源； 4.超导体等新材料的特点及其应用。也有考查合理利用资源、保护环境的培养学生情感态度与价值观方面 的问题。 三、三、新材料及其应用新材料及其应用主题内容试题解析主题内容试题解析 【例题 1】把很多二极管，三极管和电
4、阻等电子元件做在芯片上，就成了集成电路，其中二极管、三极管是 用_材料制成的。随着科技的进步，未来的电子元件如果用_材料来制作，由于没有电阻，不必 考虑散热问题，就可以实现电子设备的微型化。 答案：答案：半导体；超导体 解析：解析：把很多二极管，三极管和电阻等电子元件做在芯片上，常用的各种二极管，三极管是由半导体材料 制成的，在社会各领域应用广泛； 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热损耗，用作输 电导线或制作电子元件。制造电子元件时，由于没有电阻，不必考虑散热问题。 二极管由半导体材料制成，二极管具有单向导电的特性；可以根据超导材料的电阻为零这一特
5、点来分析第 二个问题。知道二极管，三极管是由半导体材料制成，并知道超导现象以及它的应用，这是本题考查的重 点，属物理常识。 【例题 2】为做好平昌冬奥闭幕式“北京 8 分钟”演员的防寒工作，主创团队采用了石墨烯智能发热服饰， 确保演员穿着轻薄的演出服时不被冻伤，而且可以保证动作足够舒展，穿着舒适。下列相关分析不合理的 是（ ） A石墨烯材料保温性能好 B石墨烯是一种超导材料 C石墨烯材料韧性好，超轻薄 D石墨烯服饰材料质地柔软，硬度小 答案：答案：B 【例题 3】巨磁电阻（GMR）效应是指某些材料的电阻在磁场中随磁场的增强而急剧减小的现象。如图是说 明巨磁电阻特性原理的示意图，图中的 GMR
6、是巨磁电阻。在电源电压 U 不超过指示灯额定电压的条件下， 闭合开关 S1、S2，则（ ） A电磁铁 A 端是 N 极 B电磁铁产生的磁感线不管外部还是内部都是从 N 极出发回到 S 极 C向右滑动滑片 P，GMR 两端的电压增大 D向左滑动滑片 P，指示灯会变亮 答案：答案：ACD 解析：解析： （1）利用安培定则判断电磁铁的磁极； （2）在磁体外部，磁感线是从 N 极出发回到 S 极； （3）根据灯泡的亮度变化，能够确定电路中电流的变化，进而知道巨磁电阻的阻值与磁场强度的关系。 A.利用安培定则可知，右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指指向电磁铁的左端 A 为 N 极、右端 B 为
7、S 极。故 A 正确。 由 I=可知，电路中的电流变大，通过灯泡的电流变大， 因 P=I 2R，且灯泡的亮暗取决于实际功率的大小， 所以，灯泡的实际功率变大，灯泡变亮；故 D 正确。 【例题 4】2018 年 2 月，CR929 飞机首件全尺寸（15m6m）复合材料机身壁板工艺件试制成功，标志着未 来复合材料的使用，将减轻飞机重量，说明该复合材料的密度较 小 ，如果采用传统材料钢铁制作全 尺寸（15m6m） 、厚度为 5cm 的平面壁板，则这样的壁板质量将达到 t，壁板平面所承受的大气压力是 N 答案：答案：小；35.1；4.54510 5。 解析：解析：复合材料机身壁板工艺件试制成功，标志着
8、未来复合材料的使用，将减轻飞机重量，即质量减小， 相同体积说明该复合材料的密度较小； 由=可得，壁板质量： m=V=7.810 3kg/m315m6m0.05m=3.51104kg=35.1t； 由 p=可得壁板平面所承受的大气压力： F=pS=1.0110 5pa15m6m0.05m=4.545105N。 四、新材料及其应用问题试题训练（含答案与解析） 1下列关于材料、信息及能源的说法正确的是（ ） A纳米材料的基本单元大小限制在 1100m 范围内 B同种材料制成的导体，其电阻大小只与长度有关 C我国海域深处蕴藏的大量“可燃冰”属于可再生能源 D用手机收看“华唐名师”的直播是利用电磁波来传
9、递信息的 答案：D 解析： （1）纳米颗粒材料又称为超微颗粒材料，由纳米粒子组成。纳米粒子也叫超微颗粒，一般是指尺寸 在 1100nm 间的粒子，是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域，从通常的关于微观和宏观的观点看，这 样的系统既非典型的微观系统亦非典型的宏观系统，是一种典型的介观系统，它具有表面效应、小尺寸效 应和宏观量子隧道效应； （2）根据影响电阻大小的因素进行分析，即导体的电阻与导体的长度、横截面积以及材料决定的； （3）可以从自然界源源不断地得到的能源称之为可再生能源；一旦消耗就很难再生的能源称之为不可再生 2清华大学的研究人员发明一种新型陶瓷，既可以像海绵一样变形，也能像陶瓷一样隔
10、热、绝缘，同时具 有超轻、高韧性等特点这种材料适合用来制造下列哪种物品（ ） A自行车的车架 B新型消防服 C输电导线 D便携式水果刀 答案：B 解析：根据陶瓷的特点分析其用途。新型陶瓷，既可以像海绵一样变形，也能像陶瓷一样隔热、绝缘，同 时具有超轻、高韧性等特点； A.自行车的车架必须用坚硬的材料来制作，故 A 错误； B.新型消防服的特点与该陶瓷的特点相同，故 B 正确； C.该陶瓷不具有电阻小的特点，故不能用来制作输电导线，故 C 错误； D.水果刀需要一定的硬度，故 D 错误。 3各种新材料正在提高我们的生活品质，坚硬的纳米材料一石墨烯，就是其中的一种，它几乎是完全透明 的，并有着出色
11、的导电性和导热性。下列物体中不适合使用石墨场制作的是（ ） A防弹衣 B隔热手套 C电脑元件 D太阳能电池 答案：B 解析：由材料知石墨烯具有坚硬、透明、导电性、导热性等物理性质； A.防弹衣要求富有弹性，石墨烯的弹性较大，故 A 不符合题意； B.隔热手套要求导热性能差，而石墨烯具有优良的导电性和导热性，不适合做保温隔热材料，故 B 符合题 意； C.石墨烯晶体管的传输速度快，应用于电脑元件，故 C 不符合题意； D.石墨烯可用于制造更耐热的太阳能电池，故 D 不符合题意。 4在北京 8 分钟的节目中，憨态可掬的大熊猫令人忍俊不禁。这只大熊猫是用一种特殊的铝合金材料制成 的，它的高为 2.3
12、5m，质量却只有 10kg，它利用了铝合金的哪一种性质（ ） A质量小 B密度小 C比热容小 D导热性能好 答案：B 解答：由题知，大熊猫是用一种特殊的铝合金材料制成的，它的高为 2.35m，质量却只有 10kg，也就是说 它的体积很大，质量很小，根据=可知，材料的体积相同时，密度越小，质量越小。所以它利用了铝合 金密度小的性质。故 ACD 错误，B 正确。 5.新材料的开发和应用是多方面的，当前主要是从两个方面去开发新材料，一是寻找一些特殊的物质在特 定条件下出现的特性来加以应用；二是利用科学技术的进步将物质加工到一定的程度出现的特性来加以应 用。下列新材料属于第二种情况的是 ( ) A记忆
13、合金 B.纳米材料 C.“绿色”能源 D.超导体 答案：答案：B 煤气或“煤”油，通过高新技术严密控制的燃烧转变成电力）和核能等等；一般材料在温度接近绝对零度 的时候， 物体分子热运动几乎消失， 材料的电阻趋近于 0， 此时称为超导体， 达到超导的温度称为临界温度。 高温超导材料的用途非常广阔，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。 6.超市的塑料袋为市民购物提供了极大的方便，可同时又造成了“白色污染”，是否该取消超市方便袋呢？ 请你通过了解塑料袋的成分，在生产和使用过程中对环境造成的污染及市民的反应等方面，提出自己的合 理建议。其建议如下： 建议一：（
14、1）_； 建议二：（2）_； 建议三：（3）_。 7.阅读理解题 石墨烯改变世界的神奇新材料 一片碳，看似普通，厚度为单个原子，却使两位科学家海姆和诺沃肖洛夫赢得 2010 年度诺贝尔物理学 奖。这种全新材料名为“石墨烯” 。 石墨烯不仅“最簿、最强” ，作为电导体，它和铜有着一样出色的导电性；作为热导体，它比目前任何 其他材料的导热效果都好。利用石墨烯，科学家能够研发一系列具有特殊性质的新材料。比如，石墨烯晶 体管的传输速度远远超过目前的硅晶体管，因此有希望应用于全新超级计算机的研发；石墨烯还可以用于 制造触摸屏、发光板，甚至太阳能电池。如果和其他材料混合，石墨烯还可用于制造更耐热、更结实的电 导体，从而使新材料更薄、更轻、更富有弹性，从柔性电子产品到智能服装，从超轻型飞机材料到防弹衣， 甚至未来的太空电梯都可以以石墨烯为原料。因此其应用前景十分广阔。 （1）这种新材料属于 （填“导体”或“绝缘体” ） 。 （2）石墨烯应用于超级计算机的研发，是因为 。 （3）石墨烯的应用领域十分广泛，请你从材料中找出两例 。
