2017-2018学年九年级物理全册 第二十章 第三节 材料的开发和利用习题 (新版)沪科版

第二十章第三节材料的开发和利用
一、单选题
1.下列有关电现象的说法中正确的是（）
A. 为了保护电压表，在预先不知道被测电压大小时应先选用量程较小的量程
B. 决定电阻大小的因素是导体的长度和横截面积，实验研究的方法是控制变量法
C. 半导体材料可以用来制成计算机内集成电路中的二极管和三极管
D. 偏远农村家庭常需要架设电视天线，电视天线与输电线接触不会发生触电事故
2.下列说法正确的是（）
A. 丝绸摩擦过的玻璃棒靠近带正电的物体时会相互排斥
B. 摩擦起电的实质是正电荷发生了转移
C. 金属导体中自由电子定向移动的方向就是电流的方向
D. 家庭中使用的电热水器的发热体用的是超导材料
3.能源、信息和材料是现代社会发展的三大支柱，下列说法中正确的是（）
A. 超导材料可用于制作电饭锅的发热体
B. 太阳能、风能和核能都是可再生能源
C. 手机贴膜能防止屏幕粘上灰尘，是因为这种材料有较好的防静电特性
D. 电报、电话都是利用超声波传递信息的
4.关于能源、信息和材料的说法中正确的是（）
A. 水能、太阳能是不可再生能源
B. 卫星通信是通过红外线来传递信息的
C. 能量的转化与转移是有方向性的
D. LED灯的核心元件发光二极管是由超导材料制成的
5.超导树料的应用有着十分诱人的前景．下列不适合使用超导材料的是（）
A. 电动机的线圈
B. 远距离输电线路上的导线
C. 滑动变阻器的电阻丝
D. 超导磁浮列车
6.目前，科学家已经开发出一些“高温”的超导材料，在100K（﹣173.15℃）左右电阻就能降为零．利用超导材料可以制成（）
A. 加热器的发热
体
B. 具有单向导电性的二极管
C. 输送电能的输电
线
D. 能放大电信号的三极管
7.有一种高效节能的新型LED光源，其核心元件是发光二极管．二极管主要由下面哪种材料制成（）
A. 金属材料
B. 陶瓷材
料 C. 超导
体 D. 半导体
8.能源、信息和材料是现代社会发展的三大支柱．关于能源、信息和材料，下列说法错误的是（）
A. 卫星导航在传递信息过程中主要依靠电磁波
B. 超导材料可应用于远距离输电线
C. 目前人类使用的能源都是可再生能源
D. 光纤通信适用
于远距离、大容量传输信息
9.纳米材料所特有的性能及应用是（）
① 大大提高材料的强度和硬度
②降低烧结温度
③提高材料的磁性
④能制作高贮存密度的量子磁盘
⑤纳米机器人“医生”能进入人体杀死癌细胞
A. 只有①
B. 只有
①② C. 只有
①②③⑤ D. ①②③④⑤都是
10.物质世界多姿多彩，以下与物质有关的说法，正确的是（）
A. 巨大的天体是由分子组成，灰尘不是由分子组成
B. 物质不同状态时具有不同的物理性质与分子的排列方式、作用力的变化无关
C. 纳米技术研究的都是1mm左右大小的分子
D. 原子结构与太阳系结构相似
二、多选题
11.若能将超导体材料用于生产之中，会给人类带来的好处是（）
A. 大大降低远距离输电时的电能损失
B. 可制成高速磁悬浮列车
C. 使电动机体积小、功率大、效率高
D. 给人类节约大量能源
12.如图所示，是我们常见的图象，这种图象如果在横纵坐标加上适当的物理量及单位，可以用来描述（）
A. 物体所受重力与质量的关
系 B. 匀速直线运动中路程与时间的关系
C. 通电导体的电阻与其两端电压的关系
D. 浸没在液体中的物体受到的浮力与物体体积关系
三、填空题
13.半导体的导电性能介于________ 和绝缘体之间；某些物质在温度很低时，电阻就变成了________ ，这就是超导现象
四、解答题
14.如果我们找到了在常温下具有超导特性的导体，设想，我们现在的生活将会发生什么变化？
五、实验探究题
15.探究半导体二极管单向导电特性仪器与器材：电源、半导体二极管V、电阻R、灯泡、导线、接线板、接线柱．
实验电路，如图所示．
步骤：
（1）取一个电阻R和一个半导体二极管V，分别接成如图中（a）、（b）所示电路．闭合开关，观察到a 中灯泡________（填“亮”或“不亮”）、b中灯泡________（填“亮”或“不亮”）．
（2）把电池的正、负极互相调换后，将变成如图中（c）、（d）所示的电路．闭合开关，观察到c中灯泡________（填“亮”或“不亮”）、d中灯泡________（填“亮”或“不亮”）．分析得出结论：________．
六、综合题
16.科学研究发现，某些材料在超低温的情况下电阻突然减小为零，这种性质称为超导性，具有超导性的物体称为超导体．超导体有着十分诱人的应用前景．
（1）请就超导现象提出一个探究性问题，如：哪些材料具有超导性？________．
（2）请列举未来超导体可能应用的一个例子________．
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】C
【解析】【解答】解：A、在使用电流表或电压表时，若不知被测电路中的电流或电压值的取值范围，为了防止烧坏电流表和电压表，需要用大量程进行试触．说法错误． B、决定电阻大小的因素是导体的材料、长度和横截面积，在实验中要使用控制变量法进行实验．说法错误．
C、利用半导体材料可以制作二极管和三极管．说法正确．
D、偏远农村家庭常需要架设电视天线，电视天线与输电线接触会发生触电事故．说法错误．
故选C．
【分析】（1）电压表和电流表在使用时都不能超过它们的量程．为了安全，在使用前要用大量程进行试触．（2）电阻的大小取决于导体的长度、横截面积和材料，同时受温度的影响，利用控制变量法进行实验．（3）导电性能介于导体与绝缘体之间的叫半导体．大部分有电路板的家电里都有集成电路．（4）电视天线与输电线不能接触．
2.【答案】A
【解析】【解答】解： A、用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷为正电荷，用它靠近带正电的物体时，同种电荷会相互排斥，故A正确；
B、摩擦起电的实质是使电子从一个物体转移到另一个物体，故B错误；
C、金属导体中自由电子带负电，电子定向移动的方向与电流的方向相反，故C错误；
D、家庭中使用的电热水器的发热体是利用焦耳定律来工作的，发热体要有电阻，而超导体的电阻为0，故D错误．
故选A．
【分析】（1）用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷为正电荷．同种电荷相互排斥；（2）摩擦起电的实质是：不同物质的原子核束缚核外电子的能力不同，束缚电子能力强的物质得电子而带负电，束缚电子能力弱物质的失电子而带正电；（3）正电荷定向移动的方向为电流的方向；（4）超导体的电阻为零．
3.【答案】C
【解析】【解答】解：
A、超导体没有电阻，通电后不会发热，因此不能用在电饭锅上，故A错误；
B、太阳能、风能可以从自然界源源不断的直接获得，因此是属于可再生能源，核能是不可再生能源，故B 错误；
C、带电体能吸引灰尘等轻小物体，手机贴膜能防止屏幕粘上灰尘，说明这种材料具有防静电的特性，故C 正确；
D、电报和电话都是利用电磁波传递信息的，故D错误．
故选C．
【分析】（1）超导体是电阻为零的材料，当电流通过时不会发热；
（2）太阳能、风能、水能可以从自然界源源不断的直接获得，是可再生能源；
（3）带电体具有吸引轻小物体的性质；
（4）电磁波与超声波相比的传播速度更快，能携带的信息量更多．
4.【答案】C
【解析】【解答】解： A、水能、太阳光可以源源不断的从自然界得到，是可再生能源，故A错误；
B、卫星通信是利用电磁波来实现的，故B错误；
C、据能量的转化和转移特点可知，能量的转化和转移是具有方向性的，故C正确；
D、LED灯的核心元件发光二极管是由半导体材料制成的，故D错误．
故选C．
【分析】（1）能从自然界源源不断获得的能源是可再生能源，不能源源不断从自然界获得的能源是不可再生能源；（2）电磁波的传播不需要介质，电磁波可以在固体、液体、气体中传播，也可以在真空中传播；（3）能量的转移或转化过程中，总量是不变的，但是具有方向性的；（4）二极管是由半导体做成的器件，它具有单向导电性．
5.【答案】C
【解析】【解答】解：A、电动机工作时，主要是将电能转化为机械能，所以线圈上产生的热量越少越好，故可以用超导材料制作电动机的线圈，故A不符合题意；
B、远距离输电中的输电导线若用超导体材料制成，将降低输电过程中的电能损耗，节约能源，故远距离输电中的输电导线可以用超导材料制作，故B不符合题意；
C、滑动变阻器的电阻丝是用来改变电阻的，所以不能用做超导材料，故C符合题意；
D、磁悬浮列车主要是将电能转化为磁能，所以产生的电热越少越好，故可以用超导材料制成超导磁浮列车，故D不符合题意；
故选C．
【分析】解答本题需掌握：超导现象是电阻为零的现象，根据焦耳定律可知，电阻为零就不会产生电热．
6.【答案】C
【解析】【解答】解：
A、加热器的发热体是利用电流的热效应工作的，超导材料因为没有电阻，所以不会发热，不能做电热丝，故A错误；
BD、二极管和三极管是由半导体材料制成的，故BD错误；
C、在超导状态下，导体的电阻R=0Ω，如果利用超导线进行远距离输电，根据焦耳定律可知导线不会发热，因此利用超导材料可以制成输电线，故C正确．
故选C．
【分析】（1）超导现象是指当温度降到某一值时，导体的电阻会完全消失，即为零电阻；
（2）由于超导体的电阻为零，电流流过超导体时，导体不会发热，不会由于焦耳热而损失电能，只要不是靠电流的热效应工作的用电器，都可以用超导体制作．
7.【答案】D
【解析】【解答】解：制作二极管的材料是半导体材料，常用的有：硅、锗等材料．
故选D．
【分析】二极管是由半导体做成的器件，它具有单向导电性．二极管是由P型半导体和N型半导体组成的，这两种半导体相互接触时，其交接区域称为PN结，PN结具有单向导电性．
8.【答案】C
【解析】【解答】A、卫星导航在传递信息过程中主要依靠电磁波，该选项说法正确，不符合题意；
B、超导材料电阻为零，可应用于远距离输电线，该选项说法正确，不符合题意；
C、目前人类使用的能源主要是煤、石油、天然气，属于可再生能源，该选项说法错误，符合题意；
D、光纤通信适用于远距离、大容量传输信息，该选项说法正确，不符合题意．
故选C．
【分析】（1）电磁波能够传递信息；
（2）超导体的电阻为零，不会放热，所以电能无法转化为内能，也就避免了内能的损耗，适合做输电线路；
（3）短时间内能够从自然界得到补充的是可再生能源，短时间不能从自然界得到补充的是不可再生能源；（4）光纤通信是利用光波来传输信息的，光从光导纤维的一端射入，在内壁上多次反射，从另一端射出，这样就把它携带的信息传到了远方．
9.【答案】D
【解析】【解答】纳米材料在力学、磁学、电学、热学、光学和生命科学等方面都有广泛的应用；
纳米材料的性能包括提高材料的强度、硬度、改变颜色、增强磁性等．
纳米技术能制造出纳米“机器人”，进入人体杀死病毒细胞，制作的量子磁盘，能作高密度的磁记录．纳米材料的应用领域见下图．
故选D
【分析】纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围（1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10～100个原子紧密排列在一起的尺度．纳米材料广泛的应用于各个领域．
10.【答案】D
【解析】【解答】A、巨大的天体是由分子组成，灰尘也是由分子组成的，故A错．
B、物质的不同物态表现出不同的性质是由分子的排列及分子间的作用力决定的，故B错；
C、纳米科学技术的研究对象就是原子，故C错．
D、在原子中，原子核居于中心，质量占原子的大部分，核外电子的质量很小，且绕着原子核高速旋转，在太阳系中，太阳位于中心，质量也占了太阳系的质量的大部分，行星绕它进行旋转．原子结构与太阳系结构相似；故D正确．
故选D
本题考查了物质组成及纳米研究对象等问题，原子的结构和太阳系的相似之处：都围绕质量很大的中心旋转
11.【答案】ABCD
【解析】【解答】解：A、由于超导体电阻为零，无法将电能转化为内能，所以用于发电、输送电力的线路是非常好的材料，可以大大降低电能的损耗，符合题意； B、利用超导材料的抗磁性，可以制作高速超导磁悬浮列车，符合题意；
C、利用超导线圈磁体可以将发电机的磁场强度提高到5万～6万高斯，并且几乎没有能量损失．超导发电机的单机发电容量比常规发电机提高5～10倍，而体积却减少1/2，整机重量减轻1/3，发电效率提高50%．符合题意；
D、在电厂发电、输送电力、贮存电力等方面若能采用超导材料，就可以大降低由于电阻引起的电能损耗，如果用超材料来制造电子元件，由于没有电阻，不必考虑散热问题，元件尺寸可以大大缩小，进一步实验电子设备的微型化．这都说明了超导材料可以给人类节约大量能源，符合题意；
故选ABCD．
【分析】超导体就是电阻为零的材料．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．大电流应用即超导发电、输电和储能；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等．
12.【答案】A,B,D
【解析】【解答】解：
由图象可知，横坐标表示的物理量和纵坐标表示的物理量是成正比的关系；
A、物体的重力和质量成正比，可以用该图象描述；
B、匀速直线运动的物体，速度是一定值，路程和时间成正比，可以用该图象描述；
C、电阻是导体本身的一种性质，与其两端电压无关，不能用该图象描述；
D、在液体的密度一定时，浮力与物体排开的液体体积成正比，可以用该图象描述．
故选ABD．
【分析】从图象上可以看出，该图象反应的物理量之间成正比关系，然后根据各选项之间的关系选择即可．
三、填空题
13.【答案】导体；零
【解析】【解答】半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间，常见的半导体有硅和锗，还有些物体在温度降到足够低时电阻变为零，这是超导现象。

【分析】半导体、超导。

14.【答案】解：有电流流过超导体时，不会产生热量，当人们不需要电热时，可以使用这种超导体．
故参考答案为：用超导材料制成输电线，导线不会因为发热而损耗电能；我们不必再用高压输电，同时输电线也不必像现在这样粗．（其他合理即可）
【解析】【分析】有些材料在温度降低到一定程度时，其电阻会变成零，这种材料叫超导材料．电流流过超导体时不会发热．
五、实验探究题
15.【答案】（1）亮；亮
（2）亮；不亮；半导体二极管具有单向导电的特性
【解析】【解答】解：（1）（a）图中电流方向是正极﹣开关﹣电阻﹣灯泡﹣负极，电路形成通路，灯亮．（b）图中电流方向是正极﹣开关﹣二极管﹣灯泡﹣负极，电路形成通路，灯亮．（2）（c）图中电流方向是正极﹣灯泡﹣电阻﹣开关﹣负极，电路形成通路，灯亮．（d）图中，电源正负极对调后，由于二极管电流只能是从正极流向负极，此时电流先通过二极管负极，所以电路不通，灯不亮．结论：半导体二极管具有单向导电性．
故答案为：亮；亮；亮；不亮；半导体二极管具有单向导电的特性．
【分析】要解答本题需掌握：半导体二极管的单向导电性的特点．半导体二极管有两根引线，一根为正极，另一根为负极．它只允许电流从它的正极流向负极，不允许从负极流向正极．
六、综合题
16.【答案】（1）低温超导的原理是什么
（2）电动机
【解析】【解答】解：（1）低温超导的原理是什么？（2）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，如：输电导线、电磁铁、电动机和发电机线圈等；用作输电导线或制作电子元件．
故答案为：（1）低温超导的原理是什么；（2）电动机．
【分析】（1）当温度降低到一定程度时，某些导体的电阻突然变为零的现象叫超导现象，此时导体变为超导体；（2）超导体的电阻为零，不会放热，所以电能无法转化为内能．超导体的电阻为零，也就避免了内能的损耗，适合做输电线．。