2020-2021学年度八年级物理上册同步练习：2.4新材料及其应用

2020-2021学年度八年级物理上册同步练习：2.4新材料及其
应用
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．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2．玻璃纤维布是主要由玻璃纤维和短线针刺无纺布复合而成的一种无机非金属材料．它具有很多优良的性能，应用于很多领域．当它用于电机、变压器、通讯电缆及电器的绑扎时，主要是应用了它的
A．抗腐性B．隔热性C．隔音性D．绝缘性
3．近日科学家研发出了石墨烯锂离子五号充电电池，相比传统5号干电池充电电池相比，改款电池优势明显，能够在﹣45℃、﹣60℃的环境下使用，它具有密度小、硬度大、有优良的导电性、导热性及抗拉伸能力。

它也将会代替现有的硅材料。

根据石墨烯的属性，下列不能用石墨烯来制造的是（）
A．导电材料
B．保温杯外壳
C．轻型火箭外壳
D．新型防弹衣材料
4．“衣服能发电”的已经不是梦，一种名为Twistron 的纱线由许多碳纳米管纺成，纱线被拉伸时，体积减小，使电荷相互靠近，电荷产生的电压若以30Hz的频率拉伸时，纱线可产生250W/kg的峰值电功率；每次被拉伸时，就可以点亮一个LED．则下列说法中正确的是（）
A．衣服“发电”的过程将化学能转化为电能
B．1件500g这样的衣服，若以30Hz的频率拉伸1min能产生7.5×103J的电能C．LED灯功率较小所以发光亮度不如白炽灯
D．LED灯是由超导体材料制成的
5．2021年我国将进行40余次航天发射，所有的航天器外壳要求轻巧、耐高温．航天器外壳材料应具有的物理属性是（）
A．密度大、熔点高B．密度小、熔点高
C．密度大、熔点低D．密度小、熔点低
6．纳米陶瓷作为高新科技材料应用广泛，它具有坚硬、耐腐蚀、耐高温、完全无磁性等特点，它不能应用于（）
A．切割硬物的刀具B．公交IC卡
C．“嫦娥二号”外表涂层D．装浓硫酸的容器
7．如图所示，是由微颗粒（1﹣50nm）制备得到新型防菌“纳米纸”．在“纳米纸”的表面细菌无法停留且油水不沾．与此现象有关的判断正确的是（）
A．组成“纳米纸”的分子间没有间隙
B．油与“纳米纸”分子间有斥力没有引力
C．“纳米纸”可阻止细菌分子无规则运动
D．油分子间引力使纸面上的油汇集成小油珠
8．纳米技术在研究电学材料、光学材料、高密度材料方面有广泛的应用前景，纳米是下列哪种物理量的计算单位
A．长度B．体积C．质量D．时间
9．下列说法中利用纳米材料特殊作用的有（）
A．用纳米陶瓷制成的陶瓷容易撞碎
B．为了装饰在墙壁涂刷了“立邦”漆，漆能吸附在墙上
C．用胶水可以把两张纸糊在一起
D．下雨天气红红的羽绒装不易被水淋湿
二、多选题
10．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
三、填空题
11．近年来，“纳米”一词经常出现在我们的生活中，它是长度的度量单位，1nm有多长？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．而纳米技术，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，并且有良好的韧性，纳米材料的熔点还会随超细粉直径的减小而降低，例如：金的熔点
为1064℃，但10nm的金粉熔点为940℃，5nm的金粉熔点为830℃，因而烧制温度可以大大降低，纳米级的催化剂加入汽油中，还可提高内燃机的效率．
（1）0.05mm=_____nm；
（2）将金属纳米颗粒制成块状金属材料时强度_____一般的金属，金属纳米颗粒的熔点_____同种金属的熔点；（选填“大于”、“小于”或“等于”）
（3）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）．
12．今年5月，国产大飞机首飞成功。

在机体主结构上，设计人员使用了第三代铝锂合金材料，由于铝锂合金_____更小，所以相比于同体积的普通铝合金_____更小。

舱壁的新型复合材料，因其具有良好的_____性能，可有效维持舱内的温度，降低能耗。

13．飞机在机体主结构上，使用了第三代铝铿合金材料，由于铝锂合金_____更小，所以比同体积的普通铝合金质量更小.舱壁的新型复合材料，因其具有良好_______性能，可有效维持舱内的温度，降低能耗，
14．纳米是_____的单位．纳米材料是由纳米颗粒经过特殊工艺制造而成的，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，这一事例表明纳米铜具有较好的
_____（选填“延展性”或“磁性”）．LED灯是一种新型的高效节能光源，其核心元件是发光二极管，它是用_____材料制成的．
15．纳米材料具有广泛的应用，纳米铜在室温下可以拉长达50多倍而不出现裂纹，所以它具有性，用纳米陶瓷粉制成的陶瓷，坚硬，“不怕火”，所以硬度
熔点．
16．阅读《磁致冷》．
磁致冷
中国科技馆“挑战与未来”展厅有一件展品叫“磁致冷”，如图所示．当转动手轮，磁体（磁致冷材料）进入或离开磁场时，观察到温度计的示数会发生变化．为什么会有这种现象呢？
在20世纪20年代末，科学家们发现了磁性物质在磁场作用下温度能够升高的现象，这种现象叫磁热效应，磁致冷就是利用磁性材料所具有的磁热效应来致冷的．如图所示，当磁致冷材料被等温磁化时，能够向外界放出热量，使外界环境温度升高．而绝热退磁时又从外界吸收热量，使外界环境温度降低，从而达到制冷的目的．
磁致冷材料使用无害、无环境污染的稀土材料作为制冷物质，若能取代目前大部分制冷电器所使用的氟利昂制冷剂，就可以消除由于生产和使用氟利昂类制冷剂所造成的环境污染和对大气臭氧层的破坏，具有显著的环境和社会效益，因而被誉为绿色制冷技术．又因为低温磁致冷装置具有小型化和高效率等独特优点，所以其在生产、生活、科技等众多领域都有很广阔的发展前景．
许多科学家和工程师对具有磁热效应的材料、磁致冷技术及装置进行了大量的研究开发工作．到目前为止，20K以下的低温磁致冷装置在某些领域已实用化，而室温磁致冷技术还在继续研究攻关，目前尚未达到实用化的程度．
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）磁致冷就是利用磁性材料所具有的________来致冷的．
（2）如图所示的科技馆的“磁致冷”展品中，转动手轮，当磁体退出磁场时，测量环境温度的温度计示数会________．（选填“升高”、“降低”或“不变”）
（3）根据你的想象，描述出磁致冷技术具有的发展前景________．（写出一条即可）17．阅读下面短文，回答问题
纳米陶瓷
纳米陶瓷作为高新材料应用广泛．贴于“神舟七号”飞船外表面的“太空”纳米陶瓷，具有永久、稳定的防静电性能，且有耐磨、耐腐蚀、耐高温、防渗透等特点，采用氧化锆材料精制而成的纳米陶瓷刀，具有金属刀无法比拟的优点：刀刃锋利，能切割钢铁等物质，能削出如纸一样薄的肉片；硬度高，其耐磨性是金属刀的60倍；完全无磁性；不生锈变色，健康环保；可耐各种酸碱有机物的腐蚀；为全致密材料，无孔隙，不玷污，易清洁，纳米陶瓷充分体现新世纪、新材料的绿色环保概念，是高新技术为现代人奉献的又一杰作．
（1）“神舟七号”飞船发射升空过程中，与空气摩擦呈炽热状态时，飞船舱不至于被烧毁的原因之一是飞船外表面的陶瓷具有_____的特点．
（2）纳米（nm）是1m的十亿分之一，糖分子的直径约为1nm＝_____m．
（3）纳米陶瓷刀的耐磨性好，是因为它的_____高．
（4）如图所示是陶瓷纳米刀、合金钢刀、普通菜刀磨损程度随磨损时间变化的曲线，其中能反映纳米陶瓷刀特点的是曲线_____（填表示曲线的字母）．
18．阅读《石墨烯》回答问题．
石墨烯
2021年2月25日晚，在平昌冬奥会闭幕式上，文艺演出“北京8分钟”惊艳了全世界，其中蕴涵着大量的“中国智慧”和“中国制造”，像石墨烯智能发热服、世界上最大却又最轻的熊猫木偶、可以与人共舞的机器人……这些新技术成就了闭幕式上的“北京8分钟”．
石墨烯是目前世上最薄、最坚硬的纳米材料，石墨烯只有一个原子那么厚，约0.3纳米，是一张A4纸厚度的十万分之一，头发丝的五十万分之一，硬度比现在最强的钢铁还要强100倍．作为电导体，它有着和铜一样出色的导电性．作为热导体，它比目前任何其他材料的导热效果都好．用石墨烯做成的服饰具有很好的保温、发热效果，像“北京8分钟”中演员们的服装，它是以石墨烯发热膜作为发热载体的保暖理疗服饰，接上USB 充电加热，即可成为“要温度不要厚度”的可穿戴材料．
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．可见，石墨烯的应用前景十分广阔．
根据上述材料，回答下列问题：
（1）石墨烯有希望应用于全新超级计算机的研发，是因为_____．
（2）石墨烯只有一个原子那么厚，约0.3纳米，由此可判断原子直径的数量级为
_____．（选填选项前的字母）A．10﹣3m B．10﹣6 m C．10﹣10 m D．10﹣15 m （3）列举出文中提到的石墨烯的一个特点_____，依据该特点，请你猜想一种石墨烯可能的应用_____．
参考答案
1．B
【解析】
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．故选B．
点睛：根据陶瓷的特点分析其用途．
2．D
【解析】
解答：玻璃纤维布是主要由玻璃纤维和短线针刺无纺布复合而成的一种无机非金属材料,当它用于电机、变压器、通讯电缆及电器的绑扎时，主要是应用了它的绝缘性,以便防止出现触电危险．
故选D.
3．B
【详解】
A．石墨具有优良的导电性，可以用来制作导电材料。

故A不符合题意；
B．石墨具有优良的导热性，不能用来制作保温杯外壳，保温杯应选用导热性能差的。

故B 符合题意；
C．石墨的密度较小，可以用来制轻型火箭外壳，能够减轻火箭的质量。

故C不符合题意；D．石墨具有较高的硬度，可以作为防弹衣材料。

故D不符合题意。

故选B。

【点睛】
石墨烯是一种新发现的材料，它的物理性质是：密度小、硬度大、柔软、可回收，有优良的导电性、导热性及抗拉伸能力等，根据它的这些特性我们就能知道它的用途。

4．B
【详解】
A.由题意可知：纱线被拉伸时，电荷会产生的电压，消耗机械能，得到了电能，所以衣服“发电”的过程将机械能转化为电能，故A错误；
B.1件500g这样的衣服，若以30HZ的频率拉伸1min产生的电能：W=Pt=250W/kg⨯0.5kg⨯60s=7.5⨯103J.，故B正确；
C.LED灯的光电
转化率高，虽然功率比白炽灯小，但发光亮度比白炽灯亮，故C错误；D.LED灯是由半导体材料制成的，故D错误．故选B．
【点睛】
（1）根据题中信息分析衣服“发电”过程的能量转化；（2）根据W=Pt算出拉伸1min能产生的电能；（3）LED灯的光电转化率高；（4）LED灯是由半导体材料制成的．
5．B
【解析】
航天器外壳要求轻巧，密度应该小的，耐高温则熔点高．
6．B
【解析】
【详解】
A. 切割硬物的刀具利用坚硬、耐磨的特性，可使用纳米陶瓷材料，不符合题意；
B. IC卡芯片是电子线路，陶瓷不是导体，所以不能用纳米陶瓷来做，符合题意；
C. “嫦娥二号”的外表涂层具有耐高温的特性，可以使用纳米陶瓷，不符合题意；
D. 装浓硫酸的容器利用耐腐蚀的特性，可使用纳米陶瓷材料，不符合题意。

故选B.
【点睛】
根据材料的特性及各选项的材料是否适合这一特性来判断．
7．D
【详解】
任何分子之间都有空隙，“纳米纸”只是空隙较小，选项A说法不正确；分子间的引力和斥力是同时存在的，该选项B说法不正确；一切分子都在不停地做无规则运动，“纳米纸”不能阻止细菌分子无规则运动，选项C说法不正确；因为分子间有引力，所以靠得很近的两滴油能自动结合成一滴，选项D说法正确．
8．A
【解析】
解答：纳米是长度的单位，用字母表示为nm，是一个极小的单位，用于描述微观世界中的长度(如分子和原子)；它与长度单位m之间的关系是1m＝1×109nm；故B. C. D错误，A正确；
点睛：长度的单位有许多，如：km、m、dm、cm、mm、μm、nm等，纳米（nm）是极小的长度单位．
9．D
【解析】
【详解】
A. 纳米陶瓷粉制成的陶瓷韧性好，不易碎，故A不符合题意；
B. 为了装饰，在墙壁涂刷了“立邦”漆，漆能吸附在墙上是利用了分子间的引力，故B不符合题意；
C. 在两张纸之间涂抹胶水，使两张纸靠得更近，减小了分子间的距离，分子间的引力使两张纸粘在一起，故C不符合题意；
D. 纳米防水布可制成防水雨衣；羽绒服装面料用纳米技术制成，不易被水淋湿，故D符合题意。

故选：D.
【点睛】
解决此题需掌握：①物质在纳米尺度时，原有的物理属性会发生比较显著的变化，陶瓷材料在通常情况下呈脆性，然而由纳米超微颗粒压制成的纳米陶瓷材料却具有良好的韧性，不易碎；②分子间存在相互作用的引力和斥力．③纳米防水布可制成防水雨衣．
10．AB
【详解】
石墨烯智能发热服饰是石墨烯电热膜施加电压后能够产生较高热量，即利用的是它有良好的导热性，而不是保温性能好，故A的分析不合理；超导是指温度降到一定程度时导体电阻为0的现象，做演出服不需要超导材料，即B的分析不合理；根据题意知道，要求保证动作足够舒展、穿着舒适，说明石墨烯材料的韧性好、超轻薄，并且质地柔软，硬度小，故CD 的分析合理，故选AB。

【点睛】
本题考查的是根据对演出服的要求选择合适的物质特性，所以，了解物质的相关特性是解题的关键。

11．5×104大于小于 c
【详解】
(1)0.05mm=0.05×106nm=5×104nm；(2)金属纳米颗粒制成块状金属材料的强度和硬度大大高于原来的材料；金的熔点为1064℃，10nm的金粉熔点为940℃，5nm的金粉熔点为830℃，这说明金属纳米颗粒的熔点小于同种金属的熔点；(3)分析上面的曲线，在相同的时间时，c 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；a被磨损的程度最大，即其硬度最小，所以它代表的是普通菜刀的磨损过程．
【点睛】
（1）长度单位间的换算关系是：1km=103m=104dm=105cm=106mm=109μm=1012nm．（2）根据题意可知，纳米材料的强度和硬度大大高于原来的材料，纳米材料的熔点也低于金属的熔点；（3）由于原题中提到“纳米陶瓷刀的耐磨性好”，所以只需在相同的时间的情况下，分析哪一曲线的磨损程度最小即为该种材料所制的刀．
12．密度质量隔热
【解析】
【详解】
由“相比同体积的普通铝合金质量更小”知，铝锂合金的密度更小，体积一定时质量更小；为有效维持舱内的温度，降低能耗，舱壁所需材料要具有良好的隔热性能。

【点睛】
（1）体积一定的不同物质，质量与密度成正比；（2）飞机舱内要保持一定的温度，舱壁材料要具有良好的隔热性能。

13．密度保温
【详解】
由“相比同体积的普通铝合金质量更小”知，铝锂合金的密度更小；为有效维持舱内的温度，降低能耗，舱壁所需材料要具有良好的保温性能．
【点睛】
（1）体积一定的不同物质，质量与密度成正比；（2）飞机舱内要保持一定的温度，舱壁材料要具有良好的隔热性能．
14．长度延展性半导体
【解析】
试题分析：纳米是长度的单位，半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间的．常用半导体制作二极管和三极管．纳米是长度的单位．纳米材料是由纳米颗粒经过特殊工艺制造而成的，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，这一事例表明纳米铜具有较好的延展性．LED 灯是一种新型的高效节能光源，其核心元件是发光二极管，它是半导体材料制成的．
考点：半导体、纳米
15．延展高高
【解析】
试题分析：1克直径为100纳米的颗粒表面积总和可高达100平方米所以它具有很强的延展
性；一些高分子材料加纳米材料制成的刀具比金钢石制品还要坚硬，而且具有很高的熔点；利用这些特性，可以高效率地将太阳能转变为热能、电能．
解：纳米材料具有广泛的应用，纳米铜在室温下可以拉长达50多倍而不出现裂纹，所以它具有延展性，用纳米陶瓷粉制成的陶瓷，坚硬，“不怕火”，所以硬度大熔点高．
故答案为延展；大；高．
16．磁热效应降低磁制冷冰箱
【详解】
(1)根据阅读材料可知：磁致冷就是利用磁性材料所具有的磁热效应来致冷的；(2)由题知，绝热退磁时从外界吸收热量，使外界环境温度降低，从而达到制冷的目的，所以当磁体退出磁场时，测量环境温度的温度计示数会降低；(3)磁致冷材料具有无害、无环境污染的特点，据此可制成磁制冷冰箱．
【点睛】
（1）磁致冷就是利用磁性材料所具有的磁热效应来致冷的；（2）绝热退磁时从外界吸收热量，使外界环境温度降低，从而达到制冷的目的．（3）根据磁致冷材料的特点来解答．17．耐高温10﹣9硬度 c
【解析】
试题分析：（1）飞船舱外表面的陶瓷具有耐高温的特点；（2）糖分子的直径约为1 nm=10-9m；（3）纳米陶瓷刀的耐磨性好、硬度高；（4）能反映纳米陶瓷刀特点的是曲线C．
考点：物理与生活
18．传输速度快C导电性强电动机线圈
【详解】
(1)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．（2）1nm=10-9m,石墨烯的厚度约0.3nm=3 10-10m，由此可判断原子直径的数量级为10﹣10 m,故选C. （3）作为热导体，石墨烯比目前任何其他材料的导热效果都好，依据该特点，石墨烯可应用于电动机线圈．。