资源简介

6.4探索新材料
1．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
2．时代，大数据中心的计算机主机在处理海量数据时会产生大量电热，将主机直接浸泡在氟化液中，可有效冷却且能使电路元件长期稳定工作。由此可知，氟化液除具有良好的绝缘性外，还应具有良好的( )
A.弹性 B.导电性 C.导热性 D.延展性
3．星际旅行是人类探索宇宙的终极目标之一，月球是实现这一梦想的重要跳板和补给中继站，科学家提出了利用月壤砖修建人类居所、定居月球的想法。要实现这个想法，首先要克服月球表面严酷的昼夜温差：白天最高气温127℃，夜晚最低气温。因此月壤砖必须具有良好的( )
A.导电性 B.绝缘性 C.导热性 D.隔热性
4．我国科学家研制出了一种高性能塑料基热电材料，这种材料又轻又软，并且有温度差的时候还会发电，这种材料最适合制作( )
A.高压输电线 B.起重机配重 C.航天器外壳 D.可调温服装
5．研究物质的物理属性，就是为了更好地利用物质。下列实例与所利用的物质的物理属性不相符的是( )
A.划玻璃刀的刃用金刚石做——因为金刚石的硬度大
B.电线的线芯用铜或铝做——因为铜或铝的导电性能好
C.弹簧测力计的弹簧用钢丝做——因为钢的弹性好
D.水壶的把手用胶木做——因为胶木的导热性好
6．上海交通大学团队研发出了耐热高强钛基复合材料。该材料通过原位自生技术将陶瓷颗粒均匀嵌入钛基体，在600℃~800℃的高温环境下仍保持高强度与稳定性，相较于传统高温合金减重40%以上，已成功应用于航空发动机叶片、航天器承力结构等关键部件，每年可节省燃料数百万吨。该复合材料可能不具有的特性是( )
A.耐高温 B.高强度 C.密度小 D.绝缘性
7．火炬外壳轻盈坚固，在高温下不会起泡开裂。下列与其材料无关的特性是( )
A.导电性好 B.硬度大 C.耐高温 D.密度小
8．近日据中国科技网报道：中国工程院院士、中建材新材料研究总院院长彭寿领导的攻关小组，在超薄玻璃领域又有新突破。自主研发的超薄柔性可折叠玻璃厚度达到0.03毫米，比一张A4纸还薄，可连续弯折40万次。耐磨性、耐高温性也比普通玻璃高，玻璃越薄透光性就越好，触控能力、平面重量也会随之减轻。这项技术不仅击溃了国外的市场垄断，还让超薄玻璃成了“白菜价”，可广泛用于手机、电脑、电视等电子产品的屏幕保护，也可以用于家具、建筑等装饰材料。以上叙述中未涉及到的物理属性是( )
A.透光性 B.耐磨性 C.耐高温性 D.密度
9．小明买了一双新式跑鞋，名字叫“碳板跑鞋”。碳板由碳纤维丝和环氧树脂制成，它使鞋底更加坚硬，减少扭曲形变，提高了鞋子的稳定性；人每跑一步，碳板都能储存、释放能量，相当于在脚底安装了弹射装置，从而大幅提升跑步成绩。关于碳板不具有的物理属性是( )
A.密度小 B.硬度大 C.弹性好 D.透光性好
10．气凝胶是一种多孔类似海绵结构的固体，如图所示，其具有高效吸音效果，对油渍有超快、超高的吸附能力，这种新材料的密度最小为，看似脆弱不堪，其实非常坚固，能承受高达1400℃的温度，且具有隔热性好、弹性好等特点。这种新材料不适合制造( )
A.消防服 B.厨房吸污毛巾 C.冰箱散热片 D.会场吸音板
11．金属橡胶是经特定制备工艺成形的特种结构材料，内部是通过金属丝缠绕、编织形成类似橡胶高分子结构的多孔网状结构，常用于航天器减振器、核电设备抗震支架等。此处的“减振”、“抗震”说明金属橡胶具有( )
A.弹性 B.磁性 C.导热性 D.导电性
12．近年来，“碳板跑鞋”备受跑步爱好者的追捧。碳板由碳纤维丝和环氧树脂制成，它使鞋底更加坚硬，减少扭曲形变，提高了鞋子的稳定性；人每跑一步，碳板都能储存、释放能量，相当于在脚底安装了弹射装置，从而大幅提升跑步成绩，然而对于非专业运动员或者青少年日常穿着来说，长期使用碳板鞋可能导致足部与关节损伤、肌肉萎缩与步态异常等。关于碳板这种材料，下列说法错误的是( )
A.密度小 B.硬度大 C.导热性好 D.弹性好
13．第9届亚洲冬季运动会在黑龙江省哈尔滨市成功举办，由于东北地区气候寒冷，本次亚冬会服装的内胆添加“神秘材料”石墨烯，只要衣服某一处加热，石墨烯复合材料就能把热量均匀传递到全身，这利用了石墨烯的哪条优点( )
A.导热性好 B.热值大 C.密度大 D.比热容大
14．运-20的机身和机翼均采用了极轻的碳纤维材料，这种材料比同体积的常规材料轻，且具有耐高温、耐腐蚀、抗压能力强、抗电磁干扰能力强的特点，这种材料比同体积的常规材料轻的原因是( )
A.硬度高 B.导热性好 C.弹性大 D.密度小
15．我国三星堆考古遗址出土了薄如蝉翼的黄金面具如图所示。黄金可以做成面具主要是利用了黄金具有较好的( )
A.绝缘性 B.导热性 C.导电性 D.延展性
16．镁合金被誉为“21世纪绿色工程材料”，其密度仅有钢铁的四分之一，还具有强度高、耐腐蚀等特性。下列物体不适合用该材料制作的是( )
A.起重机的配重 B.平板电脑外壳 C.自行车的车架 D.刻度尺
17．北京是唯一举行了夏季与冬季奥运会的城市，在北京冬奥会火炬传递中，火炬质量是同体积钢的，是用硬度比钢的硬度大8倍左右的碳纤维复合材料制成，火炬用氢做燃料，燃烧时温度约为800℃，运动员手握火炬一点不感到烫手，关于碳纤维材料的性质，下列说法正确的是( )
A.密度是钢的 B.硬度大 C.导热性好 D.耐高温
18．2025年3月，中国科学院物理研究所利用范德华挤压技术，成功将铋、锡、铅等金属熔化后挤压成原子级厚度的二维金属材料，如图所示。这些金属薄膜的厚度约0.3～0.9nm，相当于单原子层，它们却能像保鲜膜般透明柔韧，能承受超过10万次弯折仍保持性能稳定。还具有高导电性、高强度等特性。下列关于其应用正确的是( )
A.制作可折叠手机屏幕 B.制作遮光窗帘
C.制作飞机机翼 D.制作低功耗电子元件
19．小明在超市中还购买了一些冰淇淋，放在塑料袋中带回家后发现冰淇淋已经熔化。于是小明准备设计制作一个如图的保温盒，便于冰淇淋的运输。小明应选取硬度_____________（选填“大”或“小”）、密度_____________（选填“大”或“小”）的材料作为轻便的防护外壳，隔热性能_____________（选填“好”或“差”）的材料作为保温材料。
20．华为推出新款手机mateP70，采用双卫星通信，采用玄武钢化昆仑玻璃，因为这种玻璃_______________大，所以更抗刮、耐摔；画面色彩准确将红、_____________、蓝三种色光混合。
21．人工智能的发展离不开芯片的研发，通常说的芯片的性能高是指相同条件消耗更少的电能，提高性能主要是指提高了芯片的_________________。（选填“导电性”或“导热性”）
22．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_________________。
23．如图为“大唐第一金碗”——鸳鸯莲瓣纹金碗，它出土于西安市南郊何家村，现为陕西历史博物馆的展品之一。工作人员将其转运的过程中，金碗的质量________________（填变化情况）；据初步测量该金碗的质量约为392g，体积约为，该金碗的密度约为________________；修缮该文物需要使用厚度为的金箔，这说明金具有良好的________________（选填“延展性”“导热性”或“导电性”）。
24．寒冬，自来水管往往因管内水结冰而冻裂。这是因为水结成冰的过程中，质量_______________，体积_______________（选填“变大”、“变小”、“不变”）。在自来水管外捆扎发泡塑料，可以有效解决该问题，这是因为发泡塑料的_________________好。
25．物质有许多重要的物理属性，在生产生活中有着广泛的应用。炒菜用的锅铲手柄用胶木做成，是因为胶木的_________________较差；我国科学家研制的一种新材料，它像气球一样轻，是因为它的_______________较小，这种新材料能承受极大的冲击力，还能在被挤压到原体积的5%后恢复到原来的形态，所以可作为缓冲垫，这是因为它的_______________好。
26．陶瓷刀是用纳米材料氧化锆加工而成的新型刀具，它可轻易切割很多较坚硬的物品，号称是永远锋利的刀具，这说明该刀具的硬度_____________（选填“大”或“小”）。但它却不能摔打、跌落，否则将会破损、断裂，这说明该刀的延展性_____________（选填“好”或“差”）。
参考答案
1．答案：C
解析：题目中提到，当材料微粒的尺寸缩小到（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。
2．答案：C
解析：氟化液用于冷却计算机主机，需快速传导热量以实现有效散热，因此必须具有良好的导热性。题干中已明确氟化液具有良好的绝缘性（确保电路元件不短路），而弹性、导电性和延展性与冷却功能无关。
A.弹性：指材料变形后恢复原状的能力，与热传导无关，故A不符合题意；
B.导电性：若氟化液导电，会导致电路短路，但题干中氟化液使元件稳定工作，故B不符合题意；
C.导热性：冷却液的核心功能是散热，需高效传热，故C符合题意；
D.延展性：指材料可塑性，与热传导无关，故D不符合题意。
故选C。
3．答案：D
解析：月球表面昼夜温差极大（白天最高气温127℃，夜晚最低气温），为了在这种环境下维持居所内的温度稳定，月壤砖必须能够有效阻挡热量的传递，避免白天热量快速进入、夜晚热量快速流失。因此月壤砖必须具有良好的隔热性，可以有效阻止热量的传导和辐射，从而稳定居所内的温度。
故选D。
4．答案：D
解析：A 高压输电线：需要导电性极佳的金属，塑料基材料导电差，不适合；
B 起重机配重：需要密度大、质量重的材料，该材料很轻，不符合；
C 航天器外壳：需要耐高温、高强度隔热材料，题干未提及相关性能；
D 可调温服装：衣物柔软轻便，人体与外界存在温差，材料可利用温差发电，给温控设备供电，匹配全部特性。
5．答案：D
解析：A.金刚石是自然界中硬度最大的物质之一，划玻璃刀的刃需要高硬度材料，故A不符合题意；
B.铜或铝的导电能力强，用它们做导线是利用了导电性能好，故B不符合题意；
C.弹簧测力计要求材料在弹性限度内能恢复原状，钢的弹性好，因此弹簧测力计的弹簧用钢丝做，故C不符合题意；
D.水壶把手需要隔热，因为胶木的导热性差，所以常用来做水壶的把手，故D符合题意。
故选D。
6．答案：D
解析：已知该材料通过原位自生技术将陶瓷颗粒均匀嵌入钛基体，在的高温环境下仍保持高强度与稳定性，相较于传统高温合金减重40%以上，可知该材料具有耐高温、高强度、密度小的特性。金属基复合材料通常具有导电性，该复合材料可能不具有的特性是绝缘性。故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
7．答案：A
解析：火炬外壳在高温下不会起泡、开裂说明外壳的材料耐高温，轻盈说明材料的密度小，坚固说明材料的硬度大，与该材料无关的是导电性好，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。
8．答案：D
解析：根据题意可知，超薄玻璃具有耐磨性、耐高温性，且透光性好，并未涉及密度的属性，故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
9．答案：D
解析：文中提到“碳板由碳纤维丝和环氧树脂制成，它使鞋底更加坚硬，减少扭曲形变”，说明碳板硬度大；“人每跑一步，碳板都能储存、释放能量”，体现了碳板弹性好。同时，碳板应用在跑鞋中，能在保证性能的同时减轻鞋子重量，说明其密度小。而文中未提及碳板有透光性好这一属性，生活中常见的碳板也通常是不透明的，不具有良好的透光性，故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
10．答案：C
解析：A.消防服需要用隔热能力强的材料制成，气凝胶符合要求，故A不符合题意；
B.厨房吸污毛巾对油渍有超快、超高的吸附能力，气凝胶符合要求，故B不符合题意；
C.冰箱散热片应选用散热能力好的材料，气凝胶隔热性好，不适合制造冰箱散热片，故C符合题意；
D.气凝胶是一种多孔类似海绵结构的固体，有较好的吸音效果，用作会场吸音板，气凝胶符合要求，故D不符合题意。
故选C。
11．答案：A
解析：A.弹性是指物体在外力作用下发生形变，当外力去除后能恢复原来形状的性质。具有弹性的材料在受到振动或冲击时，会发生弹性形变，将振动或冲击的能量转化为弹性势能储存起来，然后再缓慢释放，从而起到减振和抗震的作用。金属橡胶内部的多孔网状结构使其具有良好的弹性，符合“减振”“抗震”的要求，故A符合题意；
B.磁性是指物体能够吸引铁、钴、镍等物质的性质。磁性与材料吸收和缓冲振动或冲击能量的能力无关，故B不符合题意；
C.导热性是指材料传导热量的能力。导热性主要影响材料的热传递性能，与“减振”“抗震”没有直接关系，故C不符合题意；
D.导电性是指材料传导电流的能力。导电性与材料对振动和冲击的响应能力没有关联，故D不符合题意。
故选A。
12．答案：C
解析：A.由题意可知，碳板由碳纤维丝和环氧树脂制成，提高了跑步成绩，质量较小，由可得，密度较小，故A正确，不符合题意；
B.由题意可知，它使鞋底更加坚硬，减少扭曲形变，所以其硬度大，故B正确，不符合题意；
C.由题意可知，人每跑一步，碳板都能储存、释放能量，说明其导热性差，故C错误，符合题意；
D.由题意可知，碳板相当于在脚底安装了弹射装置，从而大幅提升跑步成绩，说明其弹性好，故D正确，不符合题意。
故选C。
13．答案：A
解析：石墨烯被选中是因为其导热性好，能快速传递热量，符合冬季保暖需求，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
14．答案：D
解析：A.硬度是指材料局部抵抗硬物压入其表面的能力，硬度高主要体现材料抵抗磨损、压痕等的能力较强，但它与材料的轻重并没有直接关系。该选项不符合“比同体积的常规材料轻”这一原因描述，故A不符合题意；
B.导热性是指物质传导热量的能力，导热性好意味着材料能够快速地传递热量，但这与材料的质量（轻重）没有关联。所以该选项无法解释材料比同体积常规材料轻的原因，故B不符合题意；
C.弹性是指材料在外力作用下产生变形，当外力撤销后能恢复原来形状的性质。弹性大表示材料在变形后更易恢复原状，它和材料的轻重没有直接联系。因此，所以该选项不是材料比同体积常规材料轻的原因，故C不符合题意；
D.根据密度公式，变形可得。当体积V相同时，密度ρ越小，质量m就越小。题目中说这种材料比同体积的常规材料轻，即相同体积下该材料质量小，是因为其密度比常规材料小，故D符合题意。
故选D。
15．答案：D
解析：题干中描述黄金面具“薄如蝉翼”，意思是黄金可以被加工成非常薄的薄片。这是利用了物质的物理性质——延展性。延展性是指物质在外力作用下可以延展成薄片（延性）或拉成细丝（展性）而不被破坏的性质，故ABC不符合题，D符合题意。
故选D。
16．答案：A
解析：A.起重机的配重是用于增加起重机的稳定性和平衡性，需要较大的质量。而镁合金密度小，若用镁合金制作起重机的配重，相同体积下其质量远小于钢铁等传统材料，不能满足配重对大质量的要求，所以起重机的配重不适合用镁合金制作，故A符合题意；
B.平板电脑需要便于携带，对质量有一定要求，且外壳需要有一定的强度，以防止在日常使用中被损坏，同时要具备一定的耐腐蚀性。镁合金密度小，能减轻平板电脑的重量，强度高可以保证外壳的坚固性，耐腐蚀能使外壳在长期使用中保持良好状态，所以平板电脑外壳适合用镁合金制作，故B不符合题意；
C.自行车在骑行过程中需要车架有一定的强度来承受骑行者的重量和各种外力，同时为了便于骑行，车架的质量应尽可能轻。镁合金强度高、密度小的特性正好符合自行车车架的要求，而且耐腐蚀能延长车架的使用寿命，所以自行车的车架适合用镁合金制作，故C不符合题意；
D.刻度尺需要有一定的强度，以保证其不易损坏，同时质量轻便于携带。镁合金强度高、密度小，并且耐腐蚀，能够满足刻度尺的使用要求，所以刻度尺适合用镁合金制作，故D不符合题意。
故选A。
17．答案：ABD
解析：A.由题意知，体积相同时，火炬的质量是钢的，据可知，火炬的密度是钢的，所以碳纤维材料的密度是钢的，故A正确；
B.碳纤维材料的硬度是钢的8倍左右，故碳纤维材料的硬度较大，故B正确；
CD.氢燃料燃烧时温度约为800℃，火炬一点都不烫手，说明火炬耐高温且隔热性好，故C错误，D正确。
故选ABD。
18．答案：ACD
解析：A.该材料能承受超过10万次弯折且保持性能稳定，同时透明柔韧，符合可折叠手机屏幕对材料“耐弯折、轻薄”的需求，故A正确；
B.材料的特点是“透明柔韧”，无法实现遮光功能，不适合制作遮光窗帘，故B错误；
C.飞机机翼需要材料具备足够的结构强度与尺寸，该材料具有高导电性、高强度等特性满足机翼的使用要求，故C正确；
D.材料具有高导电性，高导电性可降低电子元件能耗，符合低功耗电子元件的材料需求，故D正确。
故选ACD。
19．答案：大；小；好
解析：防护外壳（外层）是用来保护内部结构，防止碰撞损坏，所以需要硬度大，抗冲击、不易变形，同时要求“轻便”，所以密度要小（质量轻）
保温材料（内层填充物）是为了阻止外界热量进入，保持低温所以需要，隔热性能好，即导热系数小，传热缓慢，同时也要轻便，即密度小。
20．答案：硬度；绿
解析：因为钢化玻璃的硬度大，所以相较于普通玻璃更抗刮和耐摔。
红、绿、蓝是色光的三原色，色彩画面是由这三种色光混合而成。
21．答案：导电性
解析：芯片性能好坏很大程度取决于芯片中电子的“奔跑速度”，电子在材料中跑得越快，数据处理就越高效，设备能耗就越低。研发高性能芯片的关键在于寻找让电子能够“畅行无阻”的材料，导电性更好，有助于提高信号传输速度和减少功率损耗。因此，提高芯片性能主要是提高了芯片的导电性。
22．答案：导热性；延展性
解析：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。
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。
23．答案：不变；；延展性
解析：质量是物体的固有属性，它不随物体的位置、形状、状态、温度的改变而改变。工作人员转运金碗的过程中，金碗的位置发生了变化，但所含物质的多少没有改变，因此质量不变。
金碗的密度
金属的物理性质包括延展性、导热性、导电性等。延展性：指金属能被拉成细丝或碾压成薄片的性质；导热性：指金属传递热量的能力；导电性：指金属传递电流的能力。修缮文物时使用的金箔厚度极薄，说明金可以被碾压成很薄的片，这体现了金具有良好的延展性。
24．答案：不变；变大；隔热性
解析：质量是物质的属性，且质量不随物质位置、形状、状态、温度的变化而变化，水结成冰，状态发生变化，所含物质的多少不变，因此质量不变。
水结成冰后，质量不变，但冰的密度比水小，根据可知，体积将变大。
寒冬，天气寒冷，自来水管往往因管内水结冰膨胀而破裂。在自来水管外捆扎发泡塑料，塑料的隔热性能好，可以有效阻止寒气的侵入，起到保温作用。
25．答案：导热性；密度；弹性
解析：炒菜用的锅铲的手柄用胶木做成，是因为胶木的导热性较差，可以防止烫手。
我国科学家研制的一种新材料，它像气球一样轻，是因为它的密度较小，相同体积的物体，密度小的质量小。
缓冲垫需要吸收冲击力并在受力后恢复原状，弹性是指材料变形后能恢复原状的能力。因此新材料能承受极大的冲击力，还能在被挤压到原体积的5%后恢复到原来的形态，可作为缓冲垫，这是因为它的弹性好。
26．答案：大；差
解析：陶瓷刀具有耐磨性、硬度高的特点，陶瓷刀可轻易切割很多较坚硬的物品，说明其硬度大；但不能摔打、跌落，否则将会破损、断裂，说明其延展性差。

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