沪科版九年级全册第二十章 能源、材料与社会第三节 材料的开发和利用优秀课后练习题

20.3材料的开发和利用同步练习沪科版初中物理九年级全一册

一、单选题（本大题共10小题，共20.0分）

1. 某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

2. 材料科学的发展正在影响我们的生活，下列关于材料应用的说法中正确的是   

A. 超导体可以用来做家用保险丝
B. 超导体可以用来做电热丝，其优点是发热效率高
C. 声控和光控电灯中起自动控制作用的那部分元件主要用半导体材料
D. 纳米技术是研究结构尺寸在至范围内材料的性质和应用的一种技术

3. 对于超导材料，下列说法中不正确的是

A. 超导材料在一定条件下的电阻为零
B. 超导材料可以用来制造电炉丝
C. 利用在临界温度以下的超导材料输电，在输电线路上几乎没有电能损耗
D. 超导材料的应用目前主要还在实验阶段

4. 如图所示的各图中，灯泡处在发光状态的是

A.  B.
C.  D.

5. 下列关于纳米材料的说法中，正确的是

A. 纳米材料只是尺寸比较小，它的性能与普通材料相同
B. 纳米材料做成的存储磁盘，贮存的信息量很少
C. 纳米材料可以降低材料的磁性
D. 纳米材料可以大大提高材料的强度和硬度

6. 下列关于半导体的说法中，正确的是

A. 半导体二极管可以放大电信号
B. 半导体三极管具有单向导电性
C. 家用电器上的电源指示灯常用发光二极管
D. 半导体的导电性比导体的导电性强

7. 我国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此现象中石墨烯是

A. 绝缘体 B. 导体 C. 半导体 D. 超导体

8. 传感器在日常生活中应用非常广泛，下列关于几种传感器的说法错误的是

A. 光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量
B. 热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量
C. 楼道灯只有天黑后出现声音才亮，说明它的控制电路中只有声传感器
D. 话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号

9. 关于新材料、新技术的应用，下列说法正确的是

A. 超导材料可用来制作保险丝
B. 纳米技术是纳米尺度内的科学技术，纳米材料具有某些特殊性能
C. 收音机中没用到半导体材料
D. 核能的利用一定不会造成环境污染

10. 下列关于超导材料的说法错误的是

A. 超导现象首先是荷兰物理学家昂内斯在1911年发现的
B. 大多数金属只要温度降低，电阻就会降为零
C. 大多数金属只有当温度降到某一值时，才会出现电阻降为零的现象
D. 如果采用超导体电缆输电，不但可以避免输电线上的电能损失，而且不需要高压，从而避免高压电带来的意外事故

二、填空题（本大题共4小题，共8.0分）

11. 人们将信息、能源和材料并列为现代文明的三大支柱，材料是能源和信息的基础。例如锗、硅这类材料在电子产品中有极其重要的应用，锗、硅的导电性能介于导体和绝缘体之间，这种材料常常称作          选填“半导体”或“超导体”，利用这种材料可以制作成二极管，二极管具有          导电性。
12. 中考实行网上阅卷，要求每份试卷必须贴上条形码，如图所示。条形码扫描装置中有发光二极管、光敏二极管等元件，它们是由          选填“导体”“绝缘体”“半导体”或“超导体”材料构成的；避雷针与地面间的引线是          选填“导体”“绝缘体”“半导体”或“超导体”材料；超导材料是一种温度降低到一定值时，电阻变为          的材料。
13. 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，但的金粉熔点为，的金粉熔点为，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。

          nm。

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”

14. 某些材料的温度降至某一温度时，电阻突然变为          ，这种现象称为超导现象。超导材料的特性：

          性；

超导磁          。

三、作图题（本大题共2小题，共4.0分）

15. 如图是发光二极管与通电螺线管串联的部分电路，闭合开关后，发光二极管可以发光。请在图中标出通电螺线管的N极及导线中电流的方向。

16. 小阳把如图所示的元件：电池、开关、两个发光二极管经检查电路中所有元件完好用导线连接成一个电路当他闭合开关，发现两个LED一亮一灭；将电池正、负极反接，再次闭合开关，发现两个LED亮灭情况与之前相反．
    
    请你根据所给信息把图中的实物连接好，导线不能交叉；
    
    请在下图虚线框内画出与实物图对应的电路图的元件符号为    

四、实验探究题（本大题共2小题，共12.0分）

17. 小明在科技活动中，了解到有一种半导体材料制成的热敏电阻，其电阻R随温度t变化的图像如图甲所示。

热敏电阻R的阻值随温度t的增大而__________填“增大”或“减小”；

实验室中有两个外形完全相同的电阻和，其中一个为热敏电阻，另一个为定值电阻阻值不随温度的变化而变化。为了辨别它们，小明设计了如图乙所示的电路并进行如下操作：

闭合开关后，对其中一个电阻进行_________；

若电流表示数改变，则该电阻为_________电阻；若电流表示数不变，则该电阻为_________电阻。均填“热敏”或“定值”

18. 阅读短文，回答问题
    光电效应
    光电效应分为光电子发射、光电导效应和阻挡层光电效应。前一种现象发生在物体表面，又称外光电效应。后两种现象发生在物体内部，称为内光电效应。外光电效应是指被光
    光敏电阻激发产生的电子逸出物质表面的现象如图甲，只有入射光的频率高于一定值时，才能激发电子逸出物质表面在红橙黄绿蓝靛紫这七种色光中，红光的频率最低。内光电效应是指被光激发所产生的电荷仍在物质内部运动，但使物质的导电能力发生变化或在物体两
    端产生电压的现象。
    光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强度而改变的电阻器：入射光强，电阻减小；入射光弱，电阻增大。光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换。
    利用太阳能的最佳方式是光伏转换，就是利用光伏效应，使太阳光射到太阳能电池上产生电流直接发电，光伏产业正日益成为国际上继IT、微电子产业之后又一爆炸式发展的行业。
    
    外光电效应会从物质中激发出带______电选填“正”或“负”的粒子。
    如果蓝光照射到某金属表面能产生外光电效应，则下列光照射该金属也一定能产生外光电效应是______
    A.红光绿光紫光黄光
    太阳能电池是依据______。选填“内”“或外”光电效应工作的。
    图乙为光敏电阻的工作原理图，当光照强度发生变化时，小量程电流表的示数变化如图______。
     

五、计算题（本大题共3小题，共24.0分）

19. 如图甲是LED的元件实物及符号。LED的主要部分是高亮度白色发光二极管，这种发光二极管主要由硅、砷等半导体材料制成。二极管具有单向导电性，使用时必须将它的正极与电源正极相连，二极管才能处于导通状态，否则处于截止状态。利用图乙所示电路可以研究LED的工作特性：把一个额定电压为3V的LED接入电源电压恒为的电路中，闭合开关S，LED即处于导通状态；调节滑片P，改变LED两端的电压和电路中的电流，记录多组电压、电流数据，可以得到LED的图像，如图丙所示。
    
    主要由______ 材料制成。
    在图乙中，闭合开关S，当滑动变阻器的阻值为______ 时，LED恰好正常发光。
    当LED正常发光时，断开开关S，将LED的正、负极接线对调后再闭合开关S，LED ______ 选填“能”或“不能”发光，此时电流表的示数为______ mA，电压表的示数为______ V。
    
    
    
    
    
    
     
20. 2018年10月25日开通的乌鲁木齐地铁1号线，全长，全部使用电动机车，最高运营速度。每个站都有自己独特的风格，如植物园站是以绿色为主旋律，车站内的立柱造型就像一株刚发芽的小苗，映衬出一片生机勃勃、春意盎然的景象。各个站台都有LED灯显示屏，指示牌等。请根据所学知识回答：
    电动机车与内燃机相比，可以有效地从______ 处减弱噪声；电动机的工作原理是______ ；
    灯显示屏使用的材料是______ ；
    车站呈现出清新的绿色，是白光照在绿色物体上只______ 绿光反射吸收；
    质量为50kg的小明乘电梯竖直上行10m，克服重力做功______ J；说他是静止的，是以______ 为参照物；进入地铁车站内，小明步行20s穿过22m的水平通道，此时小明步行的速度为______ ，重力做功的功率为______ W；
    地铁进站时上坡，出站时下坡，利用这个提速或减速，达到节能目的。进站时上坡，减小因刹车消耗的______ 能，出站时下坡利用重力势能转化为______ 能，减小启动时消耗的能量两空均选填“重力势能动能”。
    
    
    
    
    
    
     
21. 阅读下列材料，并回答问题。
    新型LED光源
    LED光源以它不可替代的优势，已成为生活中的常用光源如图甲。LED的发光原理与白炽灯先发热后发光的原理截然不同，是直接把电能转换成光能的器件，因而其发光效率较高，是新一代固体冷光源，将逐步取代传统光源。图乙是LED的元件符号。由于二极管具有单向导电性，使用时必须将它的正极与电源正极相连，达到一定的电压，二极管才能处于导通状态，否则处于截止状态。利用图丙所示电路可以研究发光二极管的工作特性：把一个额定电压为3V的LED接入电源电压恒为的电路，闭合开关S，LED即处于导通状态，调节变阻器滑片改变LED两端的电压和电路中的电流，记录多组电压、电流数据，可以得到电压表与电流表的示数关系，如图丁所示。
    
    灯主要由______ 选填“导体”、“半导体”或“超导体”材料制成；它之所以节能，被称为冷光源，是因为电热转换损耗的能量较白炽灯______ 选填“高”或“低”。
    在图丙中，对调电源的正负极后再闭合开关S，LED ______ 选填“能”或“不能”发光。
    在图丙中调节滑动变阻器的滑片，使LED正常发光，由图丁中图象可知，电流表的示数为______ A，LED的额定功率是______ W；
    调高LED两端的电压，其电阻会变______ 。
    
    
    
    
    
    
    
    

答案和解析

1.【答案】C
 

【解析】略
 

2.【答案】C
 

【解析】略
 

3.【答案】B
 

【解析】解：超导材料只在临界温度以下，电阻才会为零，A正确；
电炉丝有电阻时才会发生电流的热效应，因此电炉丝不能用电阻为零的超导材料来制造，B错误；
利用在临界温度以下的超导材料输电，在输电线路上几乎不会因发热而损耗电能，因此C正确；
目前，人们发现的超导材料要求的温度很低，实际应用局限性很大，超导材料的应用目前主要还在实验阶段，因此D正确。
 

4.【答案】A
 

【解析】二极管具有单向导电性，允许电流从它的正极流进，负极流出，但不能使电流从负极流进，正极流出。
由题图可知：A图能使灯泡发光；B图中电流不能从二极管的负极流进，因而灯泡不能发光；C图中开关断开，电路中没有电流，所以灯泡不发光；D图中没有电源，所以灯泡不发光。
 

5.【答案】D
 

【解析】纳米材料与普通材料相比除了基本单元空间尺度小以外，在力、热、声、光、电、磁等方面还表现出许多特殊的性能，利用这些性能可以做到许多事情；纳米材料可以提高材料的磁性，提高材料的强度和硬度，故D正确。
 

6.【答案】C
 

【解析】半导体二极管具有单向导电性，半导体三极管可以放大电信号，A、B错误；
家用电器上的电源指示灯常用发光二极管，C正确；
半导体的导电性介于导体和绝缘体之间，D错误。故应选C。
 

7.【答案】D
 

【解析】略
 

8.【答案】C
 

【解析】  解析  光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量，故A选项正确，不符合题意；热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，故B选项正确，不符合题意；楼道灯只有天黑后出现声音才亮，说明它的控制电路中既有声传感器，又有光传感器，故C选项错误，符合题意；话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号，故D选项正确，不符合题意。
 

9.【答案】B
 

【解析】解：超导材料是电阻为零的材料，电流在通过超导体时不会产生热量，所以不能用来做保险丝，故A错误；纳米技术就是将物质通过复杂的纳米技术制成纳米级颗粒，以的范围为研究对象的科学技术，物质达到纳米颗粒时，它的理化性质都有所变化，具有一些奇异和反常的性质，故B正确；收音机中用到的二极管和三极管都属于半导体材料，故C错误；核能是一种比较清洁的能源，但也可能会造成核辐射等环境污染问题，故D错误．
 

10.【答案】B
 

【解析】解：1911年，荷兰物理学家昂内斯在做冷冻汞的实验中发现，当温度降低到时，汞的电阻会突然接近于零，这种特性称为超导性。用超导材料输电可大大节约能源和材料。
 

11.【答案】半导体

单向  

【解析】略
 

12.【答案】半导体 

导体

 零

【解析】略
 

13.【答案】  

大于

小于

【解析】略
 

14.【答案】零

零电阻 

悬浮

【解析】略
 

15.【答案】
 

【解析】解  二极管是由半导体材料制成的，且发光二极管具有单向导电的特性；二极管在接入电路时，应使电流从较长的接线脚二极管的正极流入，从较短接线脚二极管的负极流出，否则电路处于断路，无法正常工作；已知闭合开关后，发光二极管可以发光，所以，电流从通电螺线管的右端流入、左端流出，由安培定则可知，通电螺线管的左端为N极。
 

16.【答案】  ；
 
 

【解析】

【分析】
本题考查串、并联电路的判断方法；发光二极管的单向导电性的理解；难度不大，掌握基本知识即可回答。
二极管的导电性能很特殊，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，二极管正负接线柱接反后，二极管相当于断路。
电池、开关、两个二极管用导线连接成一个电路，根据二极管发光情况判定电路的连接方式，根据连接方式连接实物图和画出电路图。
【解答】
闭合开关，发现两个LED一亮一灭；将电池正、负极反接，再次闭合开关，发现两个LED亮灭情况与之前相反，这是因为二极管具有单项导电性；这表明这两个发光二极管是并联的，能各自独立工作；将二极管并列连接，如图所示：；
由实物图可知，电路图为：。  

17.【答案】减小 
加热；热敏；定值
 

【解析】略
 

18.【答案】负  C  内  C
 

【解析】解：读材料可知，“外光电效应是指被光激发产生的电子逸出物质表面的现象”因此，外光电效应会从物质中激发出带负电的电子；
因为“只有入射光的频率高于一定值时，才能激发电子逸出物质表面”，而在可见光中，从红光到紫光，光的频率是逐渐增大的，故蓝光和紫光的频率大，当照射到某金属表面时能产生外光电效应，故C符合题意；
太阳能电池是在物体两端产生电压的现象，属于内光电效应；
当光敏电阻器中入射光强时，电阻减小，入射光弱，电阻增大，因此，光照强度增大时，电阻变小，电流变大，小量程的电流表示数变大，且由于还有外光电效应的存在，使得电流与光照强度不成正比，其图线有一定的曲度，只有C符合题意。
故答案为：负；；内；。
外光电效应是指被光激发产生的电子逸出物质表面的现象，电子带负电；
只有入射光的频率高于一定值时，才能激发电子逸出物质表面，发生外光电效应；
内光电效应是指被光激发所产生的电荷仍在物质内部运动，但使物质的导电能力发生变化或在物体两端产生电压的现象；
光敏电阻器中入射光强时，电阻减小，入射光弱，电阻增大
认真阅读材料中的内容，从中找出与问题相关的语句，进一步通过分析要得出相应的答案。
本题的答案几乎都是通过阅读材料来进行获得的，同时，要分析时还要有一定的思维难度，对学生来讲是一个挑战。能通过对材料的深入分析得出有用的信息是解答此类题的关键。
 

19.【答案】半导体  75  不能  0 
 

【解析】解：主要由发光二极管组成，主要由硅、砷等半导体材料制成；
当LED灯正常发光时，LED两端的电压为：，
根据串联电路的总电压等于各用电器两端的电压之和可知，接入滑动变阻器两端电压为：
，
由图象知，LED正常发光时的电路电流为，
根据得，滑动变阻器接入电路的阻值为；
闭合开关S，LED发光；断开S，改变电源的正负极后闭合S，LED由于具有单向导电性，所以电路处于开路状态，LED不能发光；
此时电压示数为电源电压，电流表的示数为0mA。
故答案为：半导体；；不能；0；。
发光二极管主要由硅、砷等半导体材料制成；
由电路图可知LED灯与滑动变阻器串联，已知电源电压和LED灯正常发光电压，可以得到滑动变阻器两端电压；由图象可以得到LED灯正常发光的电流，也就是通过滑动变阻器的电流；已知滑动变阻器两端电压和通过的电流，得到滑动变阻器接入电路的电阻；
由电路图可知LED灯与滑动变阻器串联，根据LED的单向导电性，判断电路所处的状态；然后根据电表所测的量判断示数。
本题考查二极管的材料和单向导电性、串联电路的特点及欧姆定律的应用，注重考查学生的获取信息的能力及相关的计算。
 

20.【答案】声源  通电线圈在磁场中受力转动  半导体  反射  4900  电梯    0  动  动
 

【解析】解：
电动机车与内燃机相比，可以有效地从声源处减弱噪声；
电动机的基本工作原理是：通电线圈在磁场中受力转动。
灯显示屏使用的材料是半导体；
不透明物体的颜色是由它反射的色光的颜色决定，车站呈现出清新的绿色是因为：白光照在车站上，绿光被反射，其余色光被吸收。
小明克服重力做功：。
乘电梯上行的小明，以电梯为参照物，小明相对于电梯的位置没有发生变化，因此是静止的。
小明步行的速度：；
小明步行20s穿过22m的水平通道，小明所受重力与小明运动的方向垂直，所以重力做功为0J，根据知，重力做功的功率为0W。
进站时上坡，使部分动能转化为重力势能，减少因刹车而损耗的动能；出站时利用下坡把存储的重力势能能转化为动能，减小启动时消耗的能量。
故答案为：声源；通电线圈在磁场中受力转动；半导体；反射；；电梯；；0；动；动。
减弱噪声的途径：在声源处、在传播过程中、在人耳处；
电动机的原理是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的。
制作二极管的材料是半导体材料，常用的有：硅、锗等材料；
不透明物体反射与其颜色相同的色光，与其颜色不同的色光全被物体吸收了。
利用计算小明克服重力做功；
研究物体的运动情况时，首先要选择一个做参照物，然后判断该物体相对于参照物之间的位置是否发生变化。
利用计算小明步行的速度；首先根据力做功的两个必要条件判断重力是否做功，然后利用计算重力做功的功率。
物体上升时物体的动能转化为重力势能，动能减小，重力势能增大。物体下降时物体的重力势能转化为动能，重力势能减小，动能增大。
本题利用生活中某一实例，较全面地考查了物理知识的应用，要求学生对物理知识有一个全面的了解并能学以致用。揭示了物理来源于生活又应用于生活的物理意识，是中考的常见题型。
 

21.【答案】半导体  低  不能      小
 

【解析】解：发光二极管主要由硅、砷等半导体材料制成；
根据题意知，LED的发光原理是直接把电能转换成光能，其电热转换损耗的能量较白炽灯低，因而其发光效率较高；
图丙中，闭合开关S，LED发光；断开S，改变电源的正负极后闭合S，LED由于具有单向导电性，所以电路处于开路状态，LED不能发光；
因LED灯额定电压为3V，由图丁知当LED正常发光时的电流为，
LED的额定功率为：；
由图丁知，电压表的变化量小于电流的变化量，根据知调高LED两端的电压，其电阻会变小。
故答案为：半导体；低；不能；；；小。
发光二极管主要由硅、砷等半导体材料制成，具有光效高、耗电少，寿命长、易控制、免维护、安全环保等优点；
由电路图可知LED灯与滑动变阻器串联，根据LED的单向导电性，判断电路所处的状态；
根据图丁得出当LED正常发光时的电流，根据算出LED的额定功率。
本题考查了二极管的材料和单向导电性、串联电路的特点、电功率公式的应用及欧姆定律的应用，注重考查学生的获取信息的能力及相关的计算。