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第三节 跨学科：材料的利用与开发
【题型导航】
【重难题型讲解】 1
题型1 人类早期对材料的利用 1
题型2 导电性材料的利用和开发 3
题型3 开发新材料 4
【能力培优练】 6
【链接中考】 9
【重难题型讲解】
题型1 人类早期对材料的利用
1．人类社会发展经历的材料时代：
（1）旧石器时代和新石器时代：100万年以前，原始人就学会利用不同性能的天然材料。
（2）青铜器时代：大约在5000年前，人类学会了冶炼金属铜并用其来制造工具。
（3）钢铁时代：
铁的利用为人类大规模制造机器提供了材料基础，开创了人类历史的又一个新纪元。以铁为主发展出的高性能钢铁材料，如今已经成为材料家族的主体。
2.材料与社会的关系：
材料的发展促进了社会的发展，也为科学技术的发展提供了物质基础。
【典例1-1】（2026八年级下·湖北孝感·期中）跨学科实践·研究航天服航天员在升空、返回或遇到紧急情况时，必须穿上舱内航天服，在舱外必须穿舱外航天服。我国航天员的舱外航天服（如图所示）是由我国科学家研制的新型航天材料做成的，该材料主要由碳化硅、陶瓷和碳纤维复合而成。下列关于该材料的相关叙述错误的是（　　）
A．它耐高温 B．它抗氧化
C．它比钢铁轻、质地较脆 D．它是一种新型无机非金属材料
【典例1-2】（2026八年级下·陕西咸阳·阶段练习）下列实例中，材料的选用与描述的物理属性不相符的是（　　）
A．水壶的把手用胶木制成，是因为胶木的导热性好
B．房屋的天窗用玻璃制成，是因为玻璃的透光性好
C．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
D．划玻璃的刀刃用金刚石制成，是因为金刚石的硬度大
跟踪训练1 （2026八年级下·江苏宿迁·期中）科技在进步，时代在发展，物理改变生活。如图所示，下列关于古老农具和现代科技材料中涉及的物理知识中，说法不正确的是（ ）
A．图甲：石磨选用密度较大的石料来做上层转盘以达到更好的粉碎效果
B．图乙：将稻谷放入谷风车，从谷粒出口下落的谷粒质量会变大
C．图丙：风力发电机的叶片应选用密度小、强度高的碳纤维材料来制作
D．图丁：航天太阳能板衬底材料采用手撕钢具有质量轻、可折叠的特点
跟踪训练2 （2026八年级下·陕西汉中·期末）如图所示，为防止高温砂锅把桌面烫坏，需要在桌面上垫一张桌垫，这主要利用了桌垫的哪种性质（ ）
A．导热差 B．硬度大 C．密度大 D．弹性差
题型2 导电性材料的利用和开发
1．材料的导电性：
根据材料的导电性可以把材料分成导体、半导体和绝缘体三大类。
2.导体：
容易导电的物体，内部有大量可自由移动的电荷。
金、银、铜、铁等金属材料是导电性能较好的良导体，导体，通常被用来制成传导电流的导线。
3.绝缘体：
不容易导电的物体，内部几乎没有能自由移动的电荷。
一般情况下，玻璃和橡胶等材料都是绝缘体，常用来隔离带电体。
4.半导体：
导电性能介于导体和绝缘体之间的物体。自由电荷数量受光、温度、压强等因素的影响。
硅、锗、砷化镓等是常用到的半导体材料，由于其特殊性被广泛应用在现代电子科技产品中。半导体材料可以制成二极管、三极管等半导体元件和集成电路。
二极管的单向导电性。
【典例2-1】（2026九年级·河南·专题练习）能源和材料是现代科技的两大支柱，比如太阳能作为一种蕴藏丰富的 （填“可再生”或“不可再生”）能源，有巨大的潜力和价值，中国空间站的太阳能电池板是用 （填“半导体”或“导体”）材料制成的。
【典例2-2】（2026·山西运城·模拟预测）如图所示，将两电极依次插入装有蒸馏水、固体盐粒和盐水的烧杯中，闭合开关S，电流表指针的偏转情况如下表所示。下列判断正确的是（ ）
A．蒸馏水是绝缘体 B．固体盐粒是导体
C．盐水是绝缘体 D．以上判断均正确
跟踪训练1 （2026·陕西西安·模拟预测）科学家研发出一种钻石玻璃，能完全折叠，可以用来制造超轻、超薄、超硬的屏幕，还具有防水和防油功能，同时能持续散热，让手机保持较低的温度。关于这种材料，下列说法错误的是（　　）
A．钻石玻璃可以被弯折是因为其韧性好
B．钻石玻璃导热性较差，且属于导体
C．钻石玻璃超轻，说明其密度较小
D．能作为手机屏幕，说明钻石玻璃的透光性较好
跟踪训练2 （2026九年级下·河南周口·期中）在一些特殊场合，比如石油工业、化学工业、矿冶工业等，作业的工人需要穿戴防静电服，以减轻甚至消除静电给人们带来的危害。以下说法正确的是（ ）
A．防静电服可能全部是由纤维织物制成的
B．防静电服可能是由纤维织物嵌织导电丝制成的
C．防静电服可能全部是由橡胶材料制成的
D．防静电服可能全部是由半导体材料制成的
题型3 开发新材料
1．超导材料：
（1）超导现象：
1911年，昂内斯在研究汞电阻随温度的变化时，观察到在温度降低到 4.2K（-268.8℃）时汞的电阻值突然降低到几乎为零，从而发现超导现象。发生超导现象的材料叫超导材料。
（2）超导临界温度
物质的电阻变为零时的温度叫做这种物质的超导转变温度或超导临界温度。不同物质的超导临界温度不同。
（3）超导材料的特性和应用前景
A.超导输电：超导材料处于超导状态时电阻为零，能够无损耗地传输电能，这意味着用细电线就可以输送极大的电流。
B.超导磁浮：用超导磁浮特性可以实现交通工具的无 摩擦运行，可以大大提高交通工具的运行速度。
C.超导发电机、电动机：用超导材料做导线制作发电机 、电动机的线圈，线圈不会发热，可以大大提高发电 机和电动机的效率。
D.超导计算机：将超导体应用于电子工业，在低温环境中大大减小这些电子元件的体积和能耗（因不必考虑散热问题，超导电子元件可以做得很小）。
2.纳米材料：
（1）概念：纳米材料统指合成材料的基本单元大小限制在1～100nm范围内的材料。
（2）特性
纳米材料除了其基本单元的尺度小以外，在力、 热、声、光、电、磁等方面还表现出许多特殊的性能， 如它可以大大提高材料的强度和硬度，降低烧结温度，提高材料的磁性等。
（3）应用
A.研制纳米尺度的微小机器；
B.用纳米材料制作的导线能大大提高计算机的性能，缩小计算机芯片的体积；
C.用纳米技术做成的所谓量子磁盘能増大存储容量。
【典例3-1】（2026九年级下·山东济南·期中）新材料被誉为制造业的“基石”。由碳原子形成的石墨烯片层一般可以从一层到上百层，石墨烯的片层卷成的无缝、中空的管体中单壁管的直径一般在1~10nm之间，此新材料位于碳基新材料“金字塔”的顶端，该材料是（　　）
A．超导材料 B．绝缘材料
C．纳米材料 D．半导体材料
【典例3-2】我国年仅22岁的优秀青年科学家曹原研究发现：当两层石墨烯以一个“魔角”叠加在一起时，再加入一定数量的电子，石墨烯的电阻突然变为0，此现象中石墨烯是（ ）
A．绝缘体 B．导体 C．半导体 D．超导体
跟踪训练1 （2026·河南驻马店·三模）供月球探测器使用的纳米气凝胶材料能在“极热”和“极寒”的环境下，保证探测器内部温度变化不明显，使其正常工作，这种材料还具有超轻特性。下列说法正确的是（　　）
A．纳米气凝胶热胀冷缩特性很明显
B．纳米气凝胶的质量一定较小
C．纳米气凝胶具有极强的隔热性
D．纳米气凝胶具有较大的比热容
跟踪训练2 （2026九年级·福建·专题练习）氮化镓（GaN）是一种新型半导体材料，将氮化镓应用于手机充电器中，可以实现“超级快充”。与传统充电器相比，氮化镓充电器的主要优势是（ ）
A．电流更大，功率更大 B．电阻更小，发热更多
C．电压更高，充电更慢 D．电流更小，充电更快
【能力培优练】
1．西安交通大学研究团队研制出一种新型陶瓷材料，弹性好、韧性好（不易断裂）、绝缘性好、隔热性好、耐高温．这种材料不宜用来制作（ ）
A．沙发垫 B．电工手套 C．消防服 D．炒菜锅
2. 航母的阻拦索在拦停高速运动的飞机时，要承受巨大冲力，绳索会伸长至原长的1.2倍以上，逐渐吸收舰载机降落时的巨大能量，最后恢复原状。另外，阻拦索要承受战时起火等极端情况，还要防止铁磁性颗粒吸附混入绳索内，发生磨损。关于制造阻拦索的材料应具备的物理属性，下列说法不正确的是（　　）
A．硬度大 B．弹性好 C．熔点高 D．磁性强
3．下列物品通常情况下属于导体的是（　　）
A．纸杯 B．瓷碗 C．铁锅 D．木铲
4．在橙子上插入铜片和锌片，制成水果电池，将水果电池与发光二极管（简称“LED”）连接成如图所示的电路，LED发光。下列说法正确的是（　　）
A．铜片相当于电池的正极 B．LED的材料主要是超导体
C．水果电池将电能转化为化学能 D．电流从锌片经过LED流向铜片
5. 我国年仅22岁的优秀青年科学家曹原研究发现：当两层石墨烯以一个“魔角”叠加在一起时，再加入一定数量的电子，石墨烯的电阻突然变为0，此现象中石墨烯是（ ）
A．绝缘体 B．导体 C．半导体 D．超导体
6. 华为Mate20系列智能手机所搭载的国产7纳米制造工艺麒麟980芯片，“在指甲盖大小的尺寸上塞进69亿个晶体管”，实现了性能与能效提升的新突破。计算机芯片、智能手机芯片等体积的微型化及性能的代际提升，都得益于一种新型材料的研发。这种新型材料是（ ）
A．超导材料 B．磁性材料 C．纳米材料 D．半导体材料
7. 如图所示为一种新型材料——“透明铝”，用透明铝替代军用防弹玻璃的外层玻璃部分，防弹玻璃的防弹性能会大大提升，说明这种新型材料（　　）
A．导热性好 B．透光性差 C．硬度大 D．密度大
8. 2022年11月30日，神舟十五号与天宫空间站顺利对接。航天五院总体设计部介绍，由于太空中剧烈的温差（零下100℃到零上100℃）以及空间辐射环境，普通的国旗可能过个几个月颜色就被完全腐蚀了，团队耗费心血研发了特殊的涂层，才使得国旗展示在人们面前。该特殊涂层应具备的性能有（　　）
①耐高温；②耐严寒；③耐磨损；④防辐射
A．①②③ B．①②④ C．①③④ D．②③④
9. 科技改变生活，如图所示的智能手表可以显示时间、体温、心率、运动步数等信息，方便人们监测身体状态，下列关于智能手表说法错误的是（　　）
A．智能手表橡胶表带是绝缘体，不导电也不可能带电
B．手表屏幕使用的发光二极管主要是半导体材料制成的
C．铜的导电性优于铁，更适合做内部导线
D．在给手表的蓄电池充电时，蓄电池相当于用电器
10．北京第24届冬奥会火炬，其外壳由碳纤维复合材料制成，质量约为同体积钢的四分之一，强度为钢的7至9倍。火炬采用氢作燃料，燃烧时温度能达到800℃，但外壳温度却不高。关于碳纤维复合材料的特性，下列说法正确的是（　　）
A．密度大 B．硬度小 C．导热性好 D．耐高温
11.（2026·牡丹江·中考真题）关于材料的应用，下列说法正确的是（　　）
A．电饭锅中的电热丝是用超导材料制成的
B．用半导体材料制作输电线能够减少电能的损失
C．激光在光导纤维内多次折射将信息传到远方
D．拍电影时的石头道具使用密度小的材料制成
【链接中考】
1．（2026·山东威海·中考真题）为应对低温环境，中国第五座南极科考站秦岭站主楼外墙采用了30cm厚的聚苯乙烯泡沫作为保温材料，如图所示。下列物品应用材料的性质与其不同的是（　　）
A．羽绒服——鹅绒 B．暖水瓶塞——软木
C．铁锅——铁 D．冰箱壁填充物——发泡棉
2．（2026·陕西·中考真题）我国某公司近期发布了全球最大的可折叠屏幕电脑，该电脑的支撑结构使用碳纤维材料，使得电脑轻薄的同时且耐摔，受力变形后能迅速恢复原状。该电脑没有用到碳纤维材料的物理属性是（　　）
A．密度小 B．强度高 C．导电性好 D．弹性好
3．（2026·湖北·中考真题）在一些使用精密仪器的场所，工作人员须穿着防静电服，防静电服面料中掺入的材料能导走身上静电的是（　　）
A．金属 B．玻璃 C．橡胶 D．陶瓷
4．（2026·湖南·中考真题）如图，某学生发明的塑料插座盖，将暂时不用的插座孔盖起来防止触电。这主要是利用塑料的（　　）
A．绝缘性 B．弹性 C．导电性 D．导热性
5．（2026·山东临沂·二模）某些材料在生活中的用途与其物理属性有着紧密关系，小顺进行了归纳。下列描述正确的是（ ）
A．电线的线芯用铜制成主要是因为铜的导电性好
B．电热水壶的电热丝用超导材料是因为其导电性能好
C．保险丝使用铅锑合金材料主要是因为其电阻较大且熔点较高
D．把煤磨成煤粉燃烧能提高燃料利用率，是由于其热值变大
6．（2026·甘肃定西·三模）新材料广泛应用于社会的各个领域，关于新材料的应用，下列说法中错误的是（　　）
A．纳米陶瓷硬度高、耐高温、具有一定的韧性，可以制造发动机缸体
B．超导材料用于制作电饭锅的发热体，可提高发热效率
C．硅光电池能够把太阳能直接转化为电能，使用过程中几乎没有污染
D．使用记忆合金弹簧制作的淋浴恒温阀门，实现了智能调节水温
7．（2026·河南许昌·二模）我国华为公司发布的昇腾910D商用的AI芯片，它是当前全球算力最强、训练速度最快的AI芯片，制造芯片的核心材料属于（　　）
A．超导体 B．绝缘体 C．导体 D．半导体
8．（2026·河南驻马店·三模）供月球探测器使用的纳米气凝胶材料能在“极热”和“极寒”的环境下，保证探测器内部温度变化不明显，使其正常工作，这种材料还具有超轻特性。下列说法正确的是（　　）
A．纳米气凝胶热胀冷缩特性很明显
B．纳米气凝胶的质量一定较小
C．纳米气凝胶具有极强的隔热性
D．纳米气凝胶具有较大的比热容21世纪教育网(www.21cnjy.com)
21世纪教育网(www.21cnjy.com)第三节 跨学科：材料的利用与开发
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【重难题型讲解】 1
题型1 人类早期对材料的利用 1
题型2 导电性材料的利用和开发 4
题型3 开发新材料 6
【能力培优练】 9
【链接中考】 14
【重难题型讲解】
题型1 人类早期对材料的利用
1．人类社会发展经历的材料时代：
（1）旧石器时代和新石器时代：100 万年以前，原始人就学会利用不同性能的天然材料。
（2）青铜器时代：大约在5000年前，人类学会了冶炼金属铜并用其来制造工具。
（3）钢铁时代：
铁的利用为人类大规模制造机器提供了材料基础，开创了人类历史的又一个新纪元。以铁为主发展出的高性能钢铁材料，如今已经成为材料家族的主体。
2.材料与社会的关系：
材料的发展促进了社会的发展，也为科学技术的发展提供了物质基础。
【典例1-1】（2026八年级下·湖北孝感·期中）跨学科实践·研究航天服航天员在升空、返回或遇到紧急情况时，必须穿上舱内航天服，在舱外必须穿舱外航天服。我国航天员的舱外航天服（如图所示）是由我国科学家研制的新型航天材料做成的，该材料主要由碳化硅、陶瓷和碳纤维复合而成。下列关于该材料的相关叙述错误的是（　　）
A．它耐高温 B．它抗氧化
C．它比钢铁轻、质地较脆 D．它是一种新型无机非金属材料
【答案】C
【详解】A．碳化硅、陶瓷和碳纤维均具有优异的耐高温性能，故A正确，不符合题意；
B．碳化硅和陶瓷具有良好的抗氧化性，碳纤维在复合材料中经过处理也能增强抗氧化能力，故B正确，不符合题意；
C．该材料确实比钢铁轻，但通过复合材料的设计（如碳纤维的加入），它通常具有高强度和韧性，而不是质地脆。航天服材料需要柔韧性和耐用性，因此“质地较脆”的叙述是错误的，故C错误，符合题意；
D．碳化硅、陶瓷和碳纤维均属于无机非金属材料，因此该复合材料正确归类为新型无机非金属材料，故D正确，不符合题意。
故选C。
【典例1-2】（2026八年级下·陕西咸阳·阶段练习）下列实例中，材料的选用与描述的物理属性不相符的是（　　）
A．水壶的把手用胶木制成，是因为胶木的导热性好
B．房屋的天窗用玻璃制成，是因为玻璃的透光性好
C．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
D．划玻璃的刀刃用金刚石制成，是因为金刚石的硬度大
【答案】A
【详解】A．水壶的把手用胶木做成，是因为胶木的导热性能差，人手接触胶木时不会感到烫手，故A符合题意；
B．房屋的天窗用玻璃制成，是利用玻璃的透光性好，增加房屋内的光线，故B不符合题意；
C．纳米铜比普通铜可多拉长50倍而不断裂，材料在拉力的作用下能够被拉长的这种性质，表明纳米铜具有较好的延展性，故C不符合题意；
D．划玻璃的刀刃镶嵌有金刚石，说明金刚石的硬度大，可以将玻璃划破，故D不符合题意。
故选A。
跟踪训练1 （2026八年级下·江苏宿迁·期中）科技在进步，时代在发展，物理改变生活。如图所示，下列关于古老农具和现代科技材料中涉及的物理知识中，说法不正确的是（ ）
A．图甲：石磨选用密度较大的石料来做上层转盘以达到更好的粉碎效果
B．图乙：将稻谷放入谷风车，从谷粒出口下落的谷粒质量会变大
C．图丙：风力发电机的叶片应选用密度小、强度高的碳纤维材料来制作
D．图丁：航天太阳能板衬底材料采用手撕钢具有质量轻、可折叠的特点
【答案】B
【详解】A．石磨选用密度较大的石料来做上层转盘，根据可知，在体积一定时，密度大的材料质量大，重力大，能对粮食产生更大的压力，从而达到更好的粉碎效果，故A 正确，不符合题意；
B．将稻谷放入谷风车，谷风车是利用风将谷壳等轻的杂质吹走，从谷粒出口下落的是饱满的谷粒，谷粒的质量是其本身的属性，不会因为经过谷风车而变大，故B错误，符合题意；
C．风力发电机的叶片选用密度小、强度高的碳纤维材料来制作，根据可知，在体积一定时，密度小的材料质量小，这样叶片转动起来更轻松，同时强度高可以保证叶片的耐用性，故C正确，不符合题意；
D．航天太阳能板衬底材料采用手撕钢，手撕钢密度小，根据可知，在体积一定时，材料的密度小质量轻，而且可折叠，方便在航天过程中的使用和收纳，故D正确，不符合题意。
故选B。
跟踪训练2 （2026八年级下·陕西汉中·期末）如图所示，为防止高温砂锅把桌面烫坏，需要在桌面上垫一张桌垫，这主要利用了桌垫的哪种性质（ ）
A．导热差 B．硬度大 C．密度大 D．弹性差
【答案】A
【详解】砂锅温度高，桌面温度低，直接接触会发生热传递，热量由砂锅传递到桌面，桌面内能增大，温度升高，桌面容易损坏，桌面上加上桌垫后，桌面不易损坏，说明放上高温砂锅后，桌面温度仍然较低，桌垫阻断了热量的传递，所以桌垫的导热性差，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
题型2 导电性材料的利用和开发
1．材料的导电性：
根据材料的导电性可以把材料分成导体、半导体和绝缘体三大类。
2.导体：
容易导电的物体，内部有大量可自由移动的电荷。
金、银、铜、铁等金属材料是导电性能较好的良导体，导体，通常被用来制成传导电流的导线。
3.绝缘体：
不容易导电的物体，内部几乎没有能自由移动的电荷。
一般情况下，玻璃和橡胶等材料都是绝缘体，常用来隔离带电体。
4.半导体：
导电性能介于导体和绝缘体之间的物体。自由电荷数量受光、温度、压强等因素的影响。
硅、锗、砷化镓等是常用到的半导体材料，由于其特殊性被广泛应用在现代电子科技产品中。半导体材料可以制成二极管、三极管等半导体元件和集成电路。
二极管的单向导电性。
【典例2-1】（2026九年级·河南·专题练习）能源和材料是现代科技的两大支柱，比如太阳能作为一种蕴藏丰富的 （填“可再生”或“不可再生”）能源，有巨大的潜力和价值，中国空间站的太阳能电池板是用 （填“半导体”或“导体”）材料制成的。
【答案】 可再生 半导体
【详解】[1]太阳能可以从自然界中源源不断地得到，属于可再生能源。
[2]太阳能电池板的主要材料是硅，因为硅是半导体，所以太阳能板是半导体材料制成的。
【典例2-2】（2026·山西运城·模拟预测）如图所示，将两电极依次插入装有蒸馏水、固体盐粒和盐水的烧杯中，闭合开关S，电流表指针的偏转情况如下表所示。下列判断正确的是（ ）
A．蒸馏水是绝缘体 B．固体盐粒是导体
C．盐水是绝缘体 D．以上判断均正确
【答案】A
【详解】由表中数据可知，蒸馏水和固体盐粒不能让电流表指针偏转，而盐水可以让电流表指针偏转，说明蒸馏水和固体盐粒属于绝缘体，盐水是导体，故A正确，BCD错误。
故选A。
跟踪训练1 （2026·陕西西安·模拟预测）科学家研发出一种钻石玻璃，能完全折叠，可以用来制造超轻、超薄、超硬的屏幕，还具有防水和防油功能，同时能持续散热，让手机保持较低的温度。关于这种材料，下列说法错误的是（　　）
A．钻石玻璃可以被弯折是因为其韧性好
B．钻石玻璃导热性较差，且属于导体
C．钻石玻璃超轻，说明其密度较小
D．能作为手机屏幕，说明钻石玻璃的透光性较好
【答案】B
【详解】A．钻石玻璃能完全折叠，这通常意味着其具有一定的柔韧性或可塑性，而不是传统意义上的高硬度但易碎的特性，韧性好使材料在受到外力时不易破裂，能够发生形变而不易断裂，故A正确，不符合题意；
B．钻石玻璃能持续散热，让手机保持较低的温度，这说明其导热性较好，而不是较差；同时，题目中并未提及钻石玻璃的导电性，但通常作为手机屏幕的材料，需要具有一定的绝缘性以防止电流泄漏，即钻石玻璃是绝缘体，故B错误，符合题意。
C．钻石玻璃超轻，这是相对于其体积而言的，在体积相同的情况下，质量轻意味着密度小，因此，钻石玻璃超轻说明其密度较小，故C正确，不符合题意；
D．能作为手机屏幕的材料，必须具有良好的透光性，以确保显示内容的清晰可见，钻石玻璃能作为手机屏幕，说明其透光性较好，故D正确，不符合题意。
故选B。
跟踪训练2 （2026九年级下·河南周口·期中）在一些特殊场合，比如石油工业、化学工业、矿冶工业等，作业的工人需要穿戴防静电服，以减轻甚至消除静电给人们带来的危害。以下说法正确的是（ ）
A．防静电服可能全部是由纤维织物制成的
B．防静电服可能是由纤维织物嵌织导电丝制成的
C．防静电服可能全部是由橡胶材料制成的
D．防静电服可能全部是由半导体材料制成的
【答案】B
【详解】防静电服通过消除静电给人们带来的危害，应容易导电，所以应该是导体，将静电导走，纤维织物嵌织导电丝是导体，纤维织物和橡胶材料是绝缘体，半导体导电性能介于导体和绝缘体之间，且防静电服全部由半导体材料制成不符合实际。故B正确，ACD错误。
故选B。
题型3 开发新材料
1．超导材料：
（1）超导现象：
1911年，昂内斯在研究汞电阻随温度的变化时，观察到在温度降低到 4.2K（-268.8℃）时汞的电阻值突然降低到几乎为零，从而发现超导现象。发生超导现象的材料叫超导材料。
（2）超导临界温度
物质的电阻变为零时的温度叫做这种物质的超导转变温度或超导临界温度。不同物质的超导临界温度不同。
（3）超导材料的特性和应用前景
A.超导输电：超导材料处于超导状态时电阻为零，能够无损耗地传输电能，这意味着用细电线就可以输送极大的电流。
B.超导磁浮：用超导磁浮特性可以实现交通工具的无 摩擦运行，可以大大提高交通工具的运行速度。
C.超导发电机、电动机：用超导材料做导线制作发电机 、电动机的线圈，线圈不会发热，可以大大提高发电 机和电动机的效率。
D.超导计算机：将超导体应用于电子工业，在低温环境中大大减小这些电子元件的体积和能耗（因不必考虑散热问题，超导电子元件可以做得很小）。
2.纳米材料：
（1）概念：纳米材料统指合成材料的基本单元大小限制在1～100nm范围内的材料。
（2）特性
纳米材料除了其基本单元的尺度小以外，在力、 热、声、光、电、磁等方面还表现出许多特殊的性能， 如它可以大大提高材料的强度和硬度，降低烧结温度，提高材料的磁性等。
（3）应用
A.研制纳米尺度的微小机器；
B.用纳米材料制作的导线能大大提高计算机的性能，缩小计算机芯片的体积；
C.用纳米技术做成的所谓量子磁盘能増大存储容量。
【典例3-1】（2026九年级下·山东济南·期中）新材料被誉为制造业的“基石”。由碳原子形成的石墨烯片层一般可以从一层到上百层，石墨烯的片层卷成的无缝、中空的管体中单壁管的直径一般在1~10nm之间，此新材料位于碳基新材料“金字塔”的顶端，该材料是（　　）
A．超导材料 B．绝缘材料
C．纳米材料 D．半导体材料
【答案】C
【详解】碳原子形成的石墨烯片层卷成的无缝、中空的管体中单壁管的直径一般在1~10nm之间，即单壁管的直径达到纳米量级，由此可知，该材料是纳米材料，故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
【典例3-2】我国年仅22岁的优秀青年科学家曹原研究发现：当两层石墨烯以一个“魔角”叠加在一起时，再加入一定数量的电子，石墨烯的电阻突然变为0，此现象中石墨烯是（ ）
A．绝缘体 B．导体 C．半导体 D．超导体
【答案】D
【详解】超导现象是指电阻为零的现象，两层石墨烯以一个“魔角”叠加在一起时，再加入一定数量的电子，石墨烯的电阻突然变为0，这种现象叫做超导现象，故D正确．
跟踪训练1 （2026·河南驻马店·三模）供月球探测器使用的纳米气凝胶材料能在“极热”和“极寒”的环境下，保证探测器内部温度变化不明显，使其正常工作，这种材料还具有超轻特性。下列说法正确的是（　　）
A．纳米气凝胶热胀冷缩特性很明显
B．纳米气凝胶的质量一定较小
C．纳米气凝胶具有极强的隔热性
D．纳米气凝胶具有较大的比热容
【答案】C
【详解】A．题干信息无法判断其热胀冷缩特性，故A错误；
B．这种材料还具有超轻特性，说明其密度小，在同样的体积下质量更小，但不能得出其质量一定小的结论，故B错误；
C．纳米气凝胶材料能在“极热”和“极寒”的环境下，保证探测器内部温度变化不明显，使其正常工作，说明其有较强的隔热性，故C正确；
D．题干描述的是材料阻止热量传递的性能好，即隔热性强。比热容大是指物质自身温度不易改变，与题意不符，故D错误。
故选C。
跟踪训练2 （2026九年级·福建·专题练习）氮化镓（GaN）是一种新型半导体材料，将氮化镓应用于手机充电器中，可以实现“超级快充”。与传统充电器相比，氮化镓充电器的主要优势是（ ）
A．电流更大，功率更大 B．电阻更小，发热更多
C．电压更高，充电更慢 D．电流更小，充电更快
【答案】A
【详解】ACD．氮化镓（GaN）是一种新型半导体材料，将氮化镓应用于手机充电器中，可以实现“超级快充”，主要优势是电流更大，根据可知，功率更大，充电更快，故A正确，CD错误；
B．氮化镓（GaN）是半导体材料，电阻小，根据可知，发热更少，故B错误。
故选A。
【能力培优练】
1．西安交通大学研究团队研制出一种新型陶瓷材料，弹性好、韧性好（不易断裂）、绝缘性好、隔热性好、耐高温．这种材料不宜用来制作（ ）
A．沙发垫 B．电工手套 C．消防服 D．炒菜锅
【答案】D
【详解】A．新型陶瓷材料弹性好、韧性好（不易断裂），可用来做沙发垫，故A不符题意；
B．新型陶瓷材料弹性好、韧性好、绝缘性好，可以用来做电工手套，故B不符合题意；
C．新型陶瓷材料弹性好、韧性好（不易断裂）、隔热性好、耐高温，可以用来做消防服，故C不符合题意；
D．新型陶瓷材料隔热性好，不易用来做炒菜锅，故D符合题意。
故选D。
2. 航母的阻拦索在拦停高速运动的飞机时，要承受巨大冲力，绳索会伸长至原长的1.2倍以上，逐渐吸收舰载机降落时的巨大能量，最后恢复原状。另外，阻拦索要承受战时起火等极端情况，还要防止铁磁性颗粒吸附混入绳索内，发生磨损。关于制造阻拦索的材料应具备的物理属性，下列说法不正确的是（　　）
A．硬度大 B．弹性好 C．熔点高 D．磁性强
【答案】D
【详解】航母的阻拦索在拦停高速运动的飞机时，要承受巨大冲力，阻拦索的材料应具备的物理属性要硬度大；逐渐吸收舰载机降落时的巨大能量，最后恢复原状，阻拦索的材料应具备的物理属性要弹性好；阻拦索要承受战时起火等极端情况，还要防止铁磁性颗粒吸附混入绳索内，发生磨损，阻拦索的材料应具备的物理属性熔点高，故ABC正确，不符合题意，D错误，符合题意。故选D。
3．下列物品通常情况下属于导体的是（　　）
A．纸杯 B．瓷碗 C．铁锅 D．木铲
【答案】C
【详解】纸杯、瓷碗、木铲都不容易导电，是绝缘体；铁锅容易导电，是导体，故C符合题意，ABD不符合题意。故选C。
4．在橙子上插入铜片和锌片，制成水果电池，将水果电池与发光二极管（简称“LED”）连接成如图所示的电路，LED发光。下列说法正确的是（　　）
A．铜片相当于电池的正极 B．LED的材料主要是超导体
C．水果电池将电能转化为化学能 D．电流从锌片经过LED流向铜片
【答案】A
【详解】AD．由于发光二极管具有单向导电性，图中LED发光，所以电流从铜片流向LED，再流向锌片，所以铜片相当于电池的正极，故A正确，D错误；
B．由于发光二极管主要是由半导体材料制成的，所以LED的材料主要是半导体，故B错误；
C．水果电池发生化学反应，同时释放电能，所以是将化学能转化为电能，故C错误。
故选A。
5. 我国年仅22岁的优秀青年科学家曹原研究发现：当两层石墨烯以一个“魔角”叠加在一起时，再加入一定数量的电子，石墨烯的电阻突然变为0，此现象中石墨烯是（ ）
A．绝缘体 B．导体 C．半导体 D．超导体
【答案】D
【详解】超导现象是指电阻为零的现象，两层石墨烯以一个“魔角”叠加在一起时，再加入一定数量的电子，石墨烯的电阻突然变为0，这种现象叫做超导现象，故D正确．
6. 华为Mate20系列智能手机所搭载的国产7纳米制造工艺麒麟980芯片，“在指甲盖大小的尺寸上塞进69亿个晶体管”，实现了性能与能效提升的新突破。计算机芯片、智能手机芯片等体积的微型化及性能的代际提升，都得益于一种新型材料的研发。这种新型材料是（ ）
A．超导材料 B．磁性材料 C．纳米材料 D．半导体材料
【答案】C
【详解】由“在指甲盖大小的尺寸上塞进69亿个晶体管”知，这些零件所占空间体积极小，空间尺度在纳米级，所以属于纳米材料。故选C。
7. 如图所示为一种新型材料——“透明铝”，用透明铝替代军用防弹玻璃的外层玻璃部分，防弹玻璃的防弹性能会大大提升，说明这种新型材料（　　）
A．导热性好 B．透光性差 C．硬度大 D．密度大
【答案】C
【详解】由题目信息可知新型材料是“透明铝”，说明透光性较好，使防弹玻璃的防弹性能大大提升说明新型材料的硬度大，而密度、导热性根据所给信息无法确定。故选C。
8. 2022年11月30日，神舟十五号与天宫空间站顺利对接。航天五院总体设计部介绍，由于太空中剧烈的温差（零下100℃到零上100℃）以及空间辐射环境，普通的国旗可能过个几个月颜色就被完全腐蚀了，团队耗费心血研发了特殊的涂层，才使得国旗展示在人们面前。该特殊涂层应具备的性能有（　　）
①耐高温；②耐严寒；③耐磨损；④防辐射
A．①②③ B．①②④ C．①③④ D．②③④
【答案】B
【详解】月球和地球相比，没有大气层，没有阴雨、风等天气现象，缺少大气层对太阳辐射的削弱作用和保温作用，月球的白天温度极高、夜晚温度极低，太阳辐射及宇宙辐射较强，所以该新型材料应具备耐高温、耐严寒、防辐射的性能，故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。
9. 科技改变生活，如图所示的智能手表可以显示时间、体温、心率、运动步数等信息，方便人们监测身体状态，下列关于智能手表说法错误的是（　　）
A．智能手表橡胶表带是绝缘体，不导电也不可能带电
B．手表屏幕使用的发光二极管主要是半导体材料制成的
C．铜的导电性优于铁，更适合做内部导线
D．在给手表的蓄电池充电时，蓄电池相当于用电器
【答案】A
【详解】A．橡胶表带是绝缘体，不导电但可以带电，故A错误，符合题意；
B．二极管是由半导体做成的器件，它具有单向导电性，发光二极管主要是半导体材料制成的，故B正确，不符合题意；
C．铜的导电性能比铁的导电性能好，更适合做内部导线，故C正确，不符合题意；
D．在给手表的蓄电池充电时消耗电能，此时蓄电池相当于用电器，故D正确，不符合题意。
故选A。
10．北京第24届冬奥会火炬，其外壳由碳纤维复合材料制成，质量约为同体积钢的四分之一，强度为钢的7至9倍。火炬采用氢作燃料，燃烧时温度能达到800℃，但外壳温度却不高。关于碳纤维复合材料的特性，下列说法正确的是（　　）
A．密度大 B．硬度小 C．导热性好 D．耐高温
【答案】D
【详解】A．碳纤维质量约为同体积钢质量的四分之一，说明碳纤维具有密度小的特点，故A错误；
B．碳纤维复合材料强度为钢的7至9倍，说明碳纤维复合材料的硬度大，故B错误；
CD．氢燃烧时温度能达到800℃，但外壳温度却不高，说明碳纤维复合材料的导热性差，耐高温，故C错误，D正确。
故选D。
11.（2026·牡丹江·中考真题）关于材料的应用，下列说法正确的是（　　）
A．电饭锅中的电热丝是用超导材料制成的
B．用半导体材料制作输电线能够减少电能的损失
C．激光在光导纤维内多次折射将信息传到远方
D．拍电影时的石头道具使用密度小的材料制成
【答案】D
【详解】A．电饭锅是通过电热丝电流流过时电阻丝发热将电能转化为内能，电阻为零的超导体无法将电能转化为内能，故A错误；
B．半导体材料的导电性能在导体和绝燃体之间，且具有单向导电性，不适合做输电线，其物理性能使其不能够减少电能损失，故B错误；
C．激光在光导纤维内是经过多次反射而将信息传到远方，故C错误；
D．拍电影时的石头道具使用密度小的材料制成，相同体积下质量较小，可避免演员受伤，故D正确。
故选D。
【链接中考】
1．（2026·山东威海·中考真题）为应对低温环境，中国第五座南极科考站秦岭站主楼外墙采用了30cm厚的聚苯乙烯泡沫作为保温材料，如图所示。下列物品应用材料的性质与其不同的是（　　）
A．羽绒服——鹅绒 B．暖水瓶塞——软木
C．铁锅——铁 D．冰箱壁填充物——发泡棉
【答案】C
【详解】中国第五座南极科考站秦岭站主楼外墙采用了30cm厚的聚苯乙烯泡沫作为保温材料，说明聚苯乙烯泡沫导热性差。
A．羽绒服中的鹅绒是一种天然保温材料，它的导热性差，故A不符合题意；
B．暖水瓶塞通常用软木制成，软木也是一种保温材料，它的导热性差，故B不符合题意；
C．铁锅的材料是铁，铁是一种金属，它的导热性好，故C符合题意；
D．冰箱壁填充物通常采用发泡棉（如聚氨酯泡沫），是一种保温材料，用于阻止外界热量传入冰箱内部，它的导热性差，故D不符合题意。
故选C。
2．（2026·陕西·中考真题）我国某公司近期发布了全球最大的可折叠屏幕电脑，该电脑的支撑结构使用碳纤维材料，使得电脑轻薄的同时且耐摔，受力变形后能迅速恢复原状。该电脑没有用到碳纤维材料的物理属性是（　　）
A．密度小 B．强度高 C．导电性好 D．弹性好
【答案】C
【详解】AB．“电脑轻薄的同时且耐摔”，这一说明就已体现出该电脑已用到碳纤维材料密度小、强度高的物理属性，故AB不符合题意；
C．导电性能好这一碳纤维材料的物理属性在该电脑的性能介绍中没有体现出来，说明没有用到，故C符合题意；
D．“受力变形后能迅速恢复原状”，这一说明体现出该电脑已用到碳纤维材料弹性好这一物理属性，故D不符合题意。
故选C。
3．（2026·湖北·中考真题）在一些使用精密仪器的场所，工作人员须穿着防静电服，防静电服面料中掺入的材料能导走身上静电的是（　　）
A．金属 B．玻璃 C．橡胶 D．陶瓷
【答案】A
【详解】能够导走静电的材料必须是导体。
A．金属是良好的导体，内部有大量自由电子可以传导电荷，因此掺入防静电服面料后能有效导走人体静电，故A符合题意；
B．玻璃通常是绝缘体，不导电无法有效导走静电，故B不符合题意；
C．大多数橡胶是绝缘体，绝缘体能带电，但不容易导电，故C不符合题意；
D．陶瓷一般是绝缘体，在高压下可能部分导电，但不稳定，不适合日常防静电，故D不符合题意。
故选A。
4．（2026·湖南·中考真题）如图，某学生发明的塑料插座盖，将暂时不用的插座孔盖起来防止触电。这主要是利用塑料的（　　）
A．绝缘性 B．弹性 C．导电性 D．导热性
【答案】A
【详解】A．绝缘性是指物体不导电的性质。插座中存在电流，如果人不小心接触到插座孔内的带电部分，就会发生触电事故。而塑料具有良好的绝缘性，用塑料制作插座盖，将暂时不用的插座孔盖起来，可以防止人接触到插座孔内的带电部分，从而避免触电事故的发生。所以这主要是利用了塑料的绝缘性，故A符合题意。；
B．弹性是指物体在受力变形后能够恢复原状的性质。虽然塑料可能具有一定的弹性，但弹性并不是制作插座盖防止触电的主要原因，弹性主要与插座盖的安装和使用的便利性有关，而不是与防止触电的功能直接相关，故B不符合题意；
C．导电性是指物体能够传导电流的性质。如果塑料具有导电性，那么用它制作的插座盖就无法起到防止触电的作用，反而会使触电的风险增加。所以制作插座盖不能利用塑料的导电性，故C不符合题意；
D．导热性是指物体传导热量的能力。插座盖的主要作用是防止触电，与导热性无关。而且在正常使用插座时，插座产生的热量通常较小，不需要利用塑料的导热性来散热，故D不符合题意。
故选A。
5．（2026·山东临沂·二模）某些材料在生活中的用途与其物理属性有着紧密关系，小顺进行了归纳。下列描述正确的是（ ）
A．电线的线芯用铜制成主要是因为铜的导电性好
B．电热水壶的电热丝用超导材料是因为其导电性能好
C．保险丝使用铅锑合金材料主要是因为其电阻较大且熔点较高
D．把煤磨成煤粉燃烧能提高燃料利用率，是由于其热值变大
【答案】A
【详解】A．电线的主要功能是导电，需要材料具备良好的导电性。铜是一种导电性优良的金属，且价格相对合理，适合作为电线线芯，故A正确；
B．电热水壶电热丝的工作原理是利用电流的热效应，需要材料具有一定电阻才能产生热量。超导材料的特点是在特定温度下电阻为零，无法产生热量，不能用于制作电热丝，故B错误；
C．保险丝的作用是在电流过大时自动熔断，保护电路。因此需要材料电阻较大且熔点较低。铅锑合金恰好满足这两个条件，而选项中“熔点较高”的描述与实际需求相反，故C错误；
D．热值是燃料的固有属性，只与燃料的种类有关，与燃料的形状、燃烧状态等无关。把煤磨成煤粉燃烧，是通过增大燃料与氧气的接触面积，使燃烧更充分，从而提高燃料利用率，但热值不变，故D错误。
故选A。
6．（2026·甘肃定西·三模）新材料广泛应用于社会的各个领域，关于新材料的应用，下列说法中错误的是（　　）
A．纳米陶瓷硬度高、耐高温、具有一定的韧性，可以制造发动机缸体
B．超导材料用于制作电饭锅的发热体，可提高发热效率
C．硅光电池能够把太阳能直接转化为电能，使用过程中几乎没有污染
D．使用记忆合金弹簧制作的淋浴恒温阀门，实现了智能调节水温
【答案】B
【详解】A．现在用纳米陶瓷粉制成的陶瓷，具有一定的韧性，用它制造发动机的缸体，可以提高发动机的性能，故A正确，不符合题意；
B．超导体电阻为零，通电后不会产生热量，不可制作电饭锅的发热体，故B错误，符合题意；
C．硅光电池是一种直接把光能转换成电能的半导体器件，不会污染环境，故C正确，不符合题意；
D．热水器中有一种性能优良的弹簧，当水温达到80℃时，它可以立即伸长许多，将阀门关闭，及时防止热水烫伤人，制作这种弹簧的材料是形状记忆合金，故D正确，不符合题意。
故选 B。
7．（2026·河南许昌·二模）我国华为公司发布的昇腾910D商用的AI芯片，它是当前全球算力最强、训练速度最快的AI芯片，制造芯片的核心材料属于（　　）
A．超导体 B．绝缘体 C．导体 D．半导体
【答案】D
【详解】A．超导体需在极低温度下工作，无法用于常温下芯片的制造，故A不符合题意；
B．绝缘体不导电，无法构成芯片中的电路，故B不符合题意；
C．导体导电性过强，无法实现芯片中电路元件的精细控制，故C不符合题意；
D．芯片是含有集成电路的硅片，而硅是典型的半导体材料，其导电性能可通过掺杂等方式精准调控，满足芯片制造中对电路元件导电特性的需求，因此，制造芯片的核心材料属于半导体，故D符合题意。
故选D。
8．（2026·河南驻马店·三模）供月球探测器使用的纳米气凝胶材料能在“极热”和“极寒”的环境下，保证探测器内部温度变化不明显，使其正常工作，这种材料还具有超轻特性。下列说法正确的是（　　）
A．纳米气凝胶热胀冷缩特性很明显
B．纳米气凝胶的质量一定较小
C．纳米气凝胶具有极强的隔热性
D．纳米气凝胶具有较大的比热容
【答案】C
【详解】A．题干信息无法判断其热胀冷缩特性，故A错误；
B．这种材料还具有超轻特性，说明其密度小，在同样的体积下质量更小，但不能得出其质量一定小的结论，故B错误；
C．纳米气凝胶材料能在“极热”和“极寒”的环境下，保证探测器内部温度变化不明显，使其正常工作，说明其有较强的隔热性，故C正确；
D．题干描述的是材料阻止热量传递的性能好，即隔热性强。比热容大是指物质自身温度不易改变，与题意不符，故D错误。
故选C。
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