初中物理探索新材料精品同步测试题

这是一份初中物理探索新材料精品同步测试题，文件包含64探索新材料含答案解析docx、64探索新材料docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共38页， 欢迎下载使用。
02
思维导图
03
知识梳理
一、 认识材料对社会发展的作用。
人类社会的发展始终伴随着对材料的开发和利用，材料在很多重要领域发挥着关键作用：
基础设施建设
建筑材料：水泥、钢材、玻璃等传统建筑材料是构建现代城市的基石，它们使高楼大厦、桥梁、道路等基础设施得以建成。高性能混凝土的出现，提高了建筑的强度和耐久性；新型保温隔热材料的应用，提升了建筑物的节能效果。
交通材料：铝合金、碳纤维等材料用于汽车、飞机等交通工具的制造，减轻了车身重量，提高了燃油效率，降低了能源消耗和尾气排放。同时，高强度钢材用于铁路轨道建设，保障了铁路运输的安全和高效。
能源领域
储能材料：锂离子电池材料的不断发展，使得手机、笔记本电脑等便携式电子设备的续航能力大幅提升，也为电动汽车的广泛应用提供了可能。此外，液流电池、钠电池等新型储能材料的研究和开发，为大规模储能提供了新的解决方案，有助于解决可再生能源发电的间歇性和不稳定性问题。
能源转换材料：以硅为代表的半导体材料是太阳能电池的核心，能够将太阳能转化为电能，实现清洁能源的利用。钙钛矿等新型光伏材料的出现，进一步提高了太阳能电池的转换效率，降低了成本。而燃料电池中的质子交换膜、催化剂等材料，对于实现氢能的高效利用至关重要。
电子信息产业
半导体材料：硅基半导体材料是集成电路的基础，从最初的晶体管到如今的超大规模集成电路，半导体材料的不断进步推动了计算机技术的飞速发展，使计算机的性能呈指数级增长。同时，化合物半导体材料如砷化镓、氮化镓等，在光电子器件、高频高速器件等领域具有独特优势，广泛应用于 5G 通信、卫星通信等领域。
显示材料：液晶材料的发明开启了平板显示的时代，如今液晶显示器（LCD）和有机发光二极管显示器（OLED）等广泛应用于电视、手机、电脑等各种显示设备中。量子点材料等新型显示材料的出现，进一步提高了显示的分辨率、色彩饱和度和对比度，为人们带来了更好的视觉体验。
医疗健康行业
生物医用材料：金属材料如钛合金、钴铬合金等，具有良好的强度和生物相容性，常用于制造人工关节、牙齿种植体等。高分子材料如聚乳酸、聚乙醇酸等可降解材料，可用于制备组织工程支架、药物缓释载体等，在组织修复和再生领域发挥着重要作用。
诊断材料：纳米材料在生物医学检测中具有独特的优势，如量子点荧光材料可用于生物成像，实现对细胞、生物分子的高灵敏度检测。生物传感器中的敏感材料能够快速、准确地检测出生物标志物，为疾病的早期诊断提供了有力手段。
二、 认识新材料。
随着科技的不断发展，大批有着更卓越特性的新材料不断涌现，如纳米材料、轻质材料、记忆合金等.
1、纳米材料：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 - 100 纳米）或由它们作为基本单元构成的材料。在电子器件中实现微型化与高性能化，在能源领域提高转换和存储效率，在生物医学中实现精准治疗与诊断，在环境治理中高效去除污染物等方面都有着独特的优势。
2、轻质材料：轻质材料是指密度较小、质量较轻，同时又能满足一定使用性能要求的材料，在多个领域都有重要应用。
①气凝胶：是一种具有纳米多孔结构的轻质材料，密度极低，如二氧化硅气凝胶的密度可低至 0.003g/cm³，具有优异的隔热、隔音性能，被称为 “最轻的固体材料”，可用于航天隔热、建筑节能等领域。
②微晶格材料：微晶格材料是一种具有周期性微观晶格结构的新型材料，其特征尺寸通常在微米到毫米级别。它由支柱或梁等基本单元相互连接形成规则的三维网络结构，就像微观尺度下的晶格一样。这种结构可以通过增材制造等先进技术精确控制和制造，具有高度的可设计性。
3、记忆合金：即形状记忆合金（Shape Memry Ally），是一种特殊的合金材料，具有形状记忆效应、超弹性和高阻尼性等独特的物理特性。
三、 材料发展对环境的影响：材料发展对环境的影响具有两面性，一方面推动了技术进步和生活质量提升，另一方面也带来了一些负面效应。为应对新材料对环境的污染，可从政策法规、材料研发、生产过程、回收利用及公众意识等多方面采取措施。
04
题型精讲
【题型一】认识物质的物理属性。
【典型例题1】1．市场上有一种指针式寒暑表（如图所示），就是用双金属片（铜片和铁片）做感温元件的。感温元件下端固定，受热时铜片的伸长量比铁片大（其他条件相同）。使双金属片的弯曲程度发生变化会沿顺时针方向发生偏转，直接显示温度示数。则下列铜片和铁片的位置符合要求的是（ ）
A．B．C．D．
【答案】A
【详解】AC．受热时铜片的伸长量比铁片大（其他条件相同），所以发生受热膨胀时，金属片会向铁片一侧弯曲，要使指针式寒暑表受热时双金属片沿顺时针方向发生偏转，铜片放在铁片的左侧，故A符合题意，C不符合题意；
BD．发生受热膨胀或者受冷收缩时，金属片只会变长超短，不会弯曲，故BD不符合题意。
故选A。
【典型例题2】阅读下列短文，回答问题。
气凝胶，改变世界的神奇材料
凝胶——它身轻如烟，是世界上最轻的固体材料之一。浙江大学的科学家们研制出了一种超轻材料——“全碳气凝胶”，它的构造类似于“碳海绵”，这种气凝胶的外表呈固体状、内部含有众多孔隙、充斥着空气，密度仅为，比气还要轻。如图所示为的“全碳气凝胶”压在花蕊上，花蕊几乎没有变形的情景。
虽然看上去“脆弱不堪”，但“全碳气凝胶”在结构韧性方面却十分出色，它可以在数千次被压缩至原体积的20%之后迅速复原。“全碳气凝胶”对有机溶剂有超快、超高的吸附力，现有的吸油产品一般只能吸自身质量10倍左右的液体，但气凝胶能吸收其自身质量250倍左右的液体，最高的可达900倍，而且只吸油不吸水。“全碳气凝胶”将有望在海上漏油、净水甚至净化空气等环境污染治理上发挥重要作用。除了污染治理方面，“全碳气凝胶”还将成为理想的储能保温、催化载体和吸音材料。
问题：
(1)气凝胶是世界上最轻的固体材料之一。这里的“轻”实际上是指它的 小；
(2)“全碳气凝胶”之所以能成为理想的保温和吸音材料，是因为它有 的结构特点；
(3)“全碳气凝胶”可以在数千次被压缩至原体积的20%之后迅速复原，由此可判断，“全碳气凝胶”至少具有 好的特点；
(4)图中花蕊上的气凝胶的质量为 。
【答案】(1)密度
(2)内部含有众多孔隙、充斥着空气
(3)弹性
(4)1.28
【详解】（1）气凝胶是世界上最轻的固体材料之一，即相同体积质量最小的物体，这里的“轻”实际上是指它的密度小。
（2）阅读材料可知，“全碳气凝胶”之所以能成为理想的保温和吸音材料，是因为它有内部含有众多孔隙，充斥着空气的结构特点。
（3）“全碳气凝胶”可以在数千次被压缩至原体积的20%之后迅速复原，由此可判断，“全碳气凝胶”至少具有弹性好的特点。
（4）由得，图中花蕊上的气凝胶的质量
【对点训练1】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，同时能保持散热，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．钻石玻璃超轻，说明其密度较小
C．能作为手机屏幕，说明钻石玻璃的透光性较好
D．钻石玻璃导热性较差，且属于绝缘体
【答案】D
【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。韧性好使得材料在受到外力时不易破裂，能够发生形变而不断裂。故A正确，不符合题意；
B．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B正确，不符合题意；
C．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C正确，不符合题意；
D．钻石玻璃能保持散热，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。然而，即使钻石玻璃是绝缘体，这一点也不能证明其导热性差。故D错误，符合题意。
故选D。
【对点训练2】为了救治病人，需将一种药品送至偏远的山村，这种药品要求在0℃以下存放。如图是小青同学设计的医用冷藏盒，保温瓶外的包装盒的材料应具有下列哪种性质？（ ）
A．导热性差B．熔点高C．隔热性差D．透光性好
【答案】A
【详解】这种药品要求在低温环境下存放，要求运输过程中尽可能不从外界吸收热量，即需要导热性差的材料制成医用冷藏盒，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
【题型二】认识新材料
【典型例题3】石墨烯是目前最薄、最坚硬的纳米材料，它还具有出色的导电性及导热性。由以上信息可推断，石墨烯不适合用来制作（ ）
A．高压输电线B．炒菜铁锅手柄
C．冲击钻的钻头D．电饭锅的锅胆
【答案】B
【详解】A．石墨烯的导电性好，可以用来做高压输电线，故A不符合题意；
B．石墨烯具有出色的导热性，不可以用来做炒菜铁锅手柄，故B符合题意；
C．石墨烯是目前最薄、最坚硬的纳米材料，可以用来做冲击钻的钻头，故C不符合题意；
D．石墨烯具有出色的导热性，可以用来做电饭锅的锅胆，故D不符合题意。
故选B。
【典型例题4】形状记忆效应是指特定合金在高温下处理成一定的形状，然后冷却至一定温度后，将进行一定限度的塑性变形后，然后再加热到高温时，又恢复到低温变形前形状的效应，具有形状记忆效应的合金称为形状记忆合金，其工作过程如下图。形状记忆金属是一种集感知和驱动双重功能为一体的新型材料，可广泛应用于各种自动调节和控制装置，下列应用不可行的是（ ）
A．记忆汽车：用这种“记忆金属”造出来的汽车，万一被撞瘪，只要浇上一桶热水就可以恢复到原来的形状
B．记忆毛毯：人们盖上用记忆合金丝混合羊毛织成的毛毯后，如毛毯温度过高，它就自动掀开一部分，适当降低温度，使人睡的更安稳
C．记忆燃料：用于汽车的燃料，当温度升高到一定时，自动燃烧，为汽车提供能量
D．记忆照明灯：路灯用两瓣随着灯的亮灭而逐渐张开或合上的金属叶片包裹，白天，路灯熄灭，叶片合上；傍晚，路灯亮起灯泡发热，叶片受热而逐渐张开，使灯泡露出来
【答案】C
【详解】A．记忆汽车：用这种“记忆金属”造出来的汽车，万一被撞瘪，然后再加热到高温时，就可以恢复到原来的形状。所以只要浇上一桶热水使其升高温度，就可以恢复到原来的形状故A不符合题意；
B．记忆毛毯：人们盖上用记忆合金丝混合羊毛织成的毛毯后，如毛毯温度过高，恢复原状，它就自动掀开一部分，散失热量，适当降低温度，使人睡的更安稳，故B不符合题意；
C．形状记忆效应只能在高温时使材料改变形状，不能自行燃烧，故C符合题意；
D．记忆照明灯：路灯用两瓣随着灯的亮灭而逐渐张开或合上的金属叶片包裹，白天，路灯熄灭，温度低，叶片合上；傍晚，路灯亮起灯泡发热，叶片受热温度升高，恢复原状，而逐渐张开，使灯泡露出来，故D不符合题意。
故选C。
【对点训练3】2019年第十一届上海国际新材料展览会上展览了一种新材料，这种材料制成的弹簧放在热水中，弹簧的长度立即伸长，再放到冷水中，它会立即恢复原状。利用这种弹簧可以控制浴室水管的水温，这种新材料是（ ）
A．纳米材料B．能源材料
C．记忆合金D．新型陶瓷材料
【答案】C
【详解】这种材料制成的弹簧放在热水中，弹簧的长度立即伸长，再放到冷水中，它会立即恢复原状。利用这种弹簧可以控制浴室水管的水温，当水温超过某一温度时，它将伸长许多，因此将阀门关闭，及时防止热水烫伤人，这种弹簧的材料应当是形状记忆合金，故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
【对点训练4】如图所示，碳纳米管是一种具有特殊结构的材料，碳纳米管表现出良好的导电性，也有良好的导热性能，被巨大的压力压扁后，撤去压力，碳纳米管能立即恢复原状。根据上述信息判断，下列说法正确的是（ ）
A．碳纳米管可以制作电线的外皮
B．碳纳米管可以制作高铁的减震装置
C．碳纳米管可以制作潜艇外壳
D．碳纳米管可以制作消防外套
【答案】B
【详解】A．碳纳米管表现出良好的导电性，制作电线的外皮必须是绝缘体，故A错误；
BC．碳纳米管被巨大的压力压扁后，撤去压力，碳纳米管能立即恢复原状，其弹性很好，所以可以制作高铁的减震装置，潜艇外壳需要硬度大的材料，不能具有弹性，所以不能制作潜艇外壳，故B正确，C错误；
D．纳米管有良好的导热性能，消防外套的材料的隔热性很好，所以不能制作消防外套，故D错误。
故选B。
【题型三】保护环境
【典型例题5】气凝胶是一种很轻的固体，如图所示。它是将硅胶快速萃取水分，随后与二氧化碳替换而成，其99%的成分是由气体组成的。气凝胶能经受超过的高温；18mm厚的一层气凝胶足以保护宇航员抵御零下的低温；气凝胶又被称为“最佳海绵”，可以完全吸收水中的污染物质。下列说法错误的是（ ）
A．气凝胶的隔热性较差
B．气凝胶的密度很小
C．气凝胶能耐高温
D．气凝胶可用来净化水
【答案】A
【详解】A．由题可知气凝胶足以保护宇航员抵御零下130℃的低温，说明其隔热性能很好，故A错误，符合题意；
B．气凝胶是一种很轻的固体，其99%的成分是由气体组成的，说明气凝胶密度很小，故B正确，不符合题意；
C．气凝胶能经受超过1300℃的高温，由此可知气凝胶能耐高温，故C正确，不符合题意；
D．气凝胶又被称为“最佳海绵”，可完全吸收水中的污染物质，由此可知气凝胶可用来净化水，故D正确，不符合题意。
故选A。
【对点训练5】下列有关能源、材料和信息的说法正确的是（ ）
A．太阳能、风能与天然气都是可再生、清洁、无污染能源
B．利用超导体制作白炽灯的灯丝，会使白炽灯的发光效率更高
C．纳米材料不仅基本单元小，而且还可能提高材料的硬度和强度
D．手机是利用超声波传递信息的
【答案】C
【详解】A．太阳能、风能可以源源不断从自然界获得，是可再生、清洁、无污染能源，天然气属化石能源，是不可再生能源，故A错误；
B．白炽灯依靠电流的热效应来发热、发光，而超导体材料在有电流通过时，导体不会发热，因此，不能用来制作白炽灯的灯丝，故B错误；
C．纳米材料单个单元的尺寸在1至100nm之间，基本单元小，还能够提高材料的硬度和强度，故C正确；
D．电磁波可以传递信息，手机是利用电磁波传递信息的，故D错误。
故选C。
05
强化训练
【基础强化】
1．关于密度与社会生活，下列说法错误的是（ ）
A．拍摄电影时的石头道具使用密度很小的泡沫塑料制成
B．建造机床设备的底座时应该选择密度较小的材料，轻便且容易移动
C．航空器材常采用高强度、低密度的合金或新型合成材料
D．超过百米的海上风力发电机的叶片采用了具有密度小、强度高、耐腐蚀等优异性能碳纤维材料
【答案】B
【详解】A．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A正确，不符合题意；
B．建造机床设备的底座时需要用坚固、密度大的材料制成，故B错误，符合题意；
C．航空器材需要质量小、强度高的，要减小航空器材的质量，在体积一定时，需要减小材料的密度，常采用高强度、低密度的合金或新型合成材料，故C正确，不符合题意；
D．海上风力发电机的叶片具有密度小，强度高，耐磨损等性能，叶片表面要光滑以减小风阻，防被风“撕裂”，海上风力发电机的叶片采用了具有密度小、强度高、耐腐蚀等优异性能碳纤维材料，故D正确，不符合题意。
故选B。
2．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大大提升，说明这种新型材料（ ）
A．导电性好B．透光性差
C．硬度大D．导热性好
【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，而导电性、导热性根据所给信息无法确定，故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
3．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，同时能保持散热，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
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．韧性是指材料受到使其发生形变的力时对折断的抵抗能力，钻石玻璃可以被弯折，说明其韧性好，故A正确，不符合题意；
B．钻石玻璃同时能保持散热，让手机保持较低的温度，说明其导热性较好，故B错误，符合题意；
C．钻石玻璃超轻表明其在同等体积小质量更小，即密度较小，故C正确，不符合题意；
D．手机屏幕下方是发光元件，对透光性要求较高，故D正确，不符合题意。
故选B。
4．关于质量和密度，下列说法中正确的是（ ）
A．一块砖劈成体积相等的两块后，砖的密度变为原来的一半
B．一瓶氧气用掉一半后，质量变小，密度不变
C．因铁的密度比棉花的密度大，所以1kg铁比1kg棉花质量大
D．为减轻质量，航空器材常采用强度高、密度小的合金或新型合成材料
【答案】D
【详解】A．密度与质量、体积无关，所以一块砖切成体积相等的两块后，砖的密度不变，故A错误；
B．氧气罐中的氧气用去一半后，剩余氧气的质量为原来氧气的一半，而体积不变，所以密度变为原来的一半，故B错误；
C．1kg铁与1kg棉花质量均为1kg，质量相等，故C错误；
D．航空器材的体积一定，由可知，材料的密度越小，航空器材的质量越小，所以航空器材采用强度高、密度小的材料制造，故D正确。
故选D 。
5．2024年4月30日，国产大飞机C919在贵阳机场试飞，贵州人将有机会坐上国产大飞机外出旅行，C919飞机采用碳纤维材料减轻机身质量，因为碳纤维材料具有较小的（ ）
A．弹性B．密度C．硬度D．导热性
【答案】B
【详解】碳纤维材料具有较小的密度，在飞机的体积一定时，采用碳纤维材料可以减轻机身的质量。弹性小、硬度小、导热性差都不能减轻飞机的质量，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
6．气凝胶是一种多孔类似海绵结构的硅元素固体，高效吸音效果，对油渍有超快、超高的吸附能力，看似脆弱不堪，其实非常坚固，能承受高达1400℃的高温，且具有隔热性好、弹性好等特点。这种材料不适合制造（ ）
A．消防服B．厨房吸污“毛巾”
C．暖气片D．会场吸音板
【答案】C
【详解】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．暖气片是导热性好的材料制成的，，而气凝胶具有隔热性好的特点，因此不符合要求，故C符合题意；
D．气凝胶是一种多孔类似海绵结构的硅元素固体，会场吸音板，气凝胶符合要求，故D不符合题意。
故选C。
7．科学家研制出一种新型陶瓷材料，可用作火箭等高速飞行器的表面覆盖层，可见其具有很好的 性。石墨烯企业生产过程中产生的石墨烯碎片，需要全部回收，否则，飘散的石墨烯碎片进入电器，会导致短路，可见石墨烯有很好的 性（以上两空均填物质的物理属性）。
【答案】 隔热 导电
【详解】[1]火箭在高速飞行时，与大气层摩擦生热，温度升高，为了保护内部结构，在火箭的表面覆盖一层隔热性能好的材料，所以新型陶瓷材料具有很好的隔热性。
[2]由“飘散的石墨烯碎片进入电器，会导致短路”可知，石墨烯具有优良的导电性。
8．“全碳气凝胶”固体材料是我国科学家研制的迄今为止最“轻”的材料。一块体积为100cm3的“全碳气凝胶”的质量只有16mg，则其密度为 kg/m3。图中所展示的材料叫“全碳气凝胶”，它能放在花蕊上但不会压坏花蕊，说明这材料 （填一种物理属性）很小。它能保护鲜花不受高温火焰的影响，说明这种材料还具有优异的 性能。
【答案】 0.16 密度 隔热
【详解】[1]已知其质量
体积，则“全碳气凝胶”的密度为
[2]“全碳气凝胶”放在花蕊上但不会压坏花蕊，即相同体积质量很小，由可知，这材料密度很小。
[3]它能保护鲜花不受高温火焰的影响，说明它具有优异的隔热的性能。
9．据报道，科学家们已研制出了一种超轻材料“碳海绵”——世界上最轻的一类物质。如图所示，把一块“碳海绵”放在狗尾巴草上，狗尾巴草的茸毛几乎没变形。“碳海绵”比同体积的普通海绵轻得多，说明这种材料的 较小。将“碳海绵”压缩80%后仍可恢复原状，因此“碳海绵”具有很好的 。（填物理属性）
【答案】 密度 弹性
【详解】[1]由题知，相同体积的“碳海绵”与普通海绵相比，“碳海绵”的质量小得多，根据知，“碳海绵”这种材料的密度较小。
[2]将“碳海绵”压缩80%后仍可恢复原状，这说明“碳海绵”发生的是弹性形变，具有良好的弹性。
10．俗话说“没有金钢钻，莫揽瓷器活”，说明金刚钻的 比瓷器大；爱迪生发明与改进白炽灯灯丝，灯丝具有 性，同时灯丝材料特点是 高；灯泡的玻璃泡是利用了玻璃的 性好。
【答案】 硬度 导电 熔点 透光
【详解】[1]俗话说“没有金钢钻，莫揽瓷器活”，说明金刚钻的硬度比瓷器大，金刚砖可以在瓷器上钻孔。
[2]灯丝可以通电发热，说明灯丝具有导电性。
[3]灯丝熔点高，发热时，不易熔断。
[4]灯泡发出的光能穿透玻璃，说明玻璃的透光性好。
11．气凝胶被称为新世纪的十大新材料之一，气凝胶中99%以上是空气，它是世界上最轻的固体，除此之外气凝胶还具有高强度、超高的吸附性、良好的隔热性能和隔音性能。某物理兴趣小组获得了一块边长为10cm的立方体气凝胶，同学们打算测量气凝胶的密度。
(1)把天平放在水平桌面上，并进行调平，如图甲所示，该同学在操作上存在错误是 ；
(2)改正错误后，待天平平衡，往右盘中只加入最小砝码，天平指针位置如图乙所示，接下来正确的操作是 ，直至指针对准分度盘中央刻度线；此时游码在标尺上的位置如图丙所示，则气凝胶的质量m为 g；
(3)气凝胶的密度为 kg/m3；
(4)下列在气凝胶的应用中，不可能实现的是（ ）。
A．吸附由于轮船事故造成的漏油B．可以用它制造宇航服来保温
C．可作为不倒翁的配重用来降低重心D．做音乐厅墙壁的隔音材料
【答案】(1)游码未归零
(2) 取下最小的砝码并移动游码 3.0
(3)3
(4)C
【详解】（1）根据天平的使用方法可知，天平放在水平桌面上且将游码移至标尺左端的零刻度线处，所以，如图甲所示，该同学在操作上存在错误是游码未归零。
（2）[1]改正错误后，待天平平衡，往右盘中只加入最小砝码，天平指针位置如图乙所示，指针偏向分度盘中央刻度线的右侧，说明右盘较重，接下来正确的操作是取下最小的砝码并移动游码，直至指针对准分度盘中央刻度线。
[2]由图丙知，标尺的分度值为0.2g，游码所对应的质量为3.0g，气凝胶的质量为
（3）气凝胶的体积为
根据密度公式可得，气凝胶的密度为
（4）A．由于气凝胶具有超高的吸附性，所以气凝胶可以吸附由于轮船事故造成的漏油，故A不符合题意；
B．由于气凝胶具有良好的隔热性能，所以气凝胶可以用它制造宇航服来保温，故B不符合题意；
C．为了降低不倒翁的重心，应选择密度大且质量分布均匀的物质作为配重。由于气凝胶的密度较小，所以气凝胶不作为不倒翁的配重用来降低重心，故C不符合题意；
D．由于气凝胶具有良好的隔音性能，所以气凝胶可以用它做音乐厅墙壁的隔音材料，故D不符合题意。
故选C。
【素养提升】
1．人们常把物质的一些属性作为选择材料的依据，下列应用与材料的属性对应正确的是（ ）
A．使用木头筷子炸鱼不烫手说明木材具有良好的导热性
B．使用铜物质制造导线是因为铜有较大的密度
C．中考实行网上阅卷，条形码扫描器中的光敏二极管使用的是半导体材料
D．超导材料具有零电阻等特性，说明超导材料的导电性能最好，可以用来制作电炉丝
【答案】C
【详解】A．用木头筷子炸鱼不烫手是利用木头筷子隔热性好和绝缘性强，故A错误；
B．铜的导电性能很好，用铜物质制造导线是因为它具有良好的导电性，故B错误；
C．光敏二极管是半导体材料制成的，故C正确；
D．超导体的电阻为零，不能用来制作电热丝，故D错误。
故选C。
2．现代生活中需要各种各样的材料，下列说法中错误的是（ ）
A．金刚石的硬度比较大，可以用来做钻头
B．铅笔芯、银、铜、陶瓷都是很好的导体
C．有的半导体对光比较敏感，可以用来制造光敏电阻
D．超导材料在低于临界温度时电阻为零，将来可用于远距离输电
【答案】B
【详解】A．金刚石是常见物质中硬度最大的物质之一，由于其硬度比较大，可以用来做钻头，故A正确，不符合题意；
B．铅笔芯、银、铜容易导电，属于导体，陶瓷不容易导电是绝缘体，故B错误，不符合题意；
C．利用半导体材料制成的电阻，有的半导体对光比较敏感，可以用来制造光敏电阻，故C正确，不符合题意；
D．超导材料在低于临界温度时电阻为零，根据焦耳定律，电流通过超导体时几乎不发热，可以减小因导线发热导致的电能损失，将来可用于远距离输电，故D正确，不符合题意。
故选B。
3．飞船是一种运送航天员或货物到达太空并安全返回的航天器，通过运载火箭送入地球卫星轨道运行，然后再入大气层返回地面。载人飞船返回舱着陆过程中，就得穿上新型陶瓷材料制成的耐热“外衣”，这主要是利用这种材料的（ ）
A．绝缘性好B．密度大
C．延展性好D．耐高温和隔热性好
【答案】D
【详解】因为载人飞船返回舱在穿过稠密的大气层返回地球的过程中与大气剧烈摩擦，产生高温，为了防止烧毁返回舱，所以这种材料应具备耐高温的特点；还有要防止舱内温度过高导致对宇航员产生危险，这种材料还应具备隔热性好的特点。故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
4．天安门广场的国旗是用新材料制成的，具有不褪色、淋不湿的特点。这种新材料是（ ）
A．形状记忆合金B．超导材料C．隐形材料D．纳米材料
【答案】D
【详解】形状记忆合金是一种具有特殊性能的合金材料。它在一定的温度等条件下可以恢复到预先设定的形状。主要用于航空航天、机械工程等领域的一些需要自动恢复形状的部件，如航天飞行器的天线等。超导材料是在特定温度下电阻为零的材料。其主要应用在电力传输（可以减少电能损耗）、磁悬浮列车等领域，用于产生强大的磁场或者实现高效的电能传输。隐形材料一般是指能够吸收或者散射电磁波，使物体在雷达等探测手段下难以被发现的材料。主要应用于军事装备，如隐形飞机等，目的是降低被敌方雷达探测到的概率。上述材料和国旗的防水、不褪色的功能没有联系。纳米涂层可以使物体表面具有防水、防污、抗紫外线等多种功能。天安门广场的国旗是用不褪色、淋不湿的纳米材料制成的，故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
5．《南齐书》中有对雷击的记述：“雷震会稽山阴恒山保林寺，刹上四破，电火烧塔下佛面（强大的放电电流通过佛面的金属膜，金属被熔化），而窗户不异也（窗户为木制，仍保持原样）”，出现“电火烧塔下佛面，而窗户不异也”的现象是因为物体具有的哪种性质（ ）
A．导电性B．磁性C．导热性D．熔点
【答案】A
【详解】“电火烧塔下佛面”是因为佛面的金属膜导电性好，容易导电，属于导体，而“窗户不异也”，是因为木头一般情况下，导电性差，不容易导电，属于绝缘体。故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
6．“砷化铌纳米带”是一种高科技新型材料，用它制造电子元件可以有效减少因发热而损失的电能。这主要是该材料具有很强的（ ）
A．弹性B．磁性C．导热性D．导电性
【答案】D
【详解】A．物体受力时发生形变，不受力时，能自动恢复原状的性质叫做弹性，跟电子元件的发热无关，故A不符合题意；
B．能够吸引铁、钴、镍等物质的性质叫做磁性，跟电子元件的发热无关，故B不符合题意；
C．导热性是物体传导热量的性能，与电子元件的发热无关，故C不符合题意；
D．根据焦耳定律Q=I2Rt可知，当电流和通电时间相同时候，电阻越小导体产生的热量越少，该材料具有很强的导电性，电阻较小，能够有效减少发热，故D符合题意。
故选D。
7．铜被用来制造导线，这主要是因为它具有良好的 性：食品包装中经常用到铝箱，铝材能制成铝箱是由于铝具有良好的 性；橡胶用来制成篮球，主要是利用橡胶，具有良好的 性。
【答案】 导电 延展 弹
【详解】[1]由于铜具有良好的导电性，所以铜被用来制造导线。
[2]由于铝具有良好的延展性，所以铝材能制成铝箱。
[3]由于橡胶具有良好的弹性，所以用橡胶制成篮球。
8．人们说“油比水轻”，其实质是油的 比水小。有一种手机贴膜近期十分热销，这种膜用刀刻划也不会留下痕迹，说明它有很高的 。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，这表明纳米铜具有较好的 （此空选填“延展性”“弹性”或“磁性”）。
【答案】 密度 硬度 延展性
【解析】【小题1】[1]“油比水轻”，油浮在水上面，谁的密度小谁在上，证明油的密度比水小。
[2]刀刻在膜上划也不会留下痕迹，说明它硬度大，不容易发生形变。
[3]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，说明纳米铜具有较好的延展性，与弹性和磁性无关。
9．铁钉很难在玻璃上留下刻痕，这是因为玻璃的 比铁钉大；制造飞机，经常要用铝来做主要材料，这是因为铝的 小的特性；用橡胶来做汽车轮胎，这是主要应用它 好的原因。
【答案】 硬度 密度 弹性
【详解】[1]铁钉很难在玻璃上留下刻痕，这是因为玻璃的硬度比铁钉大。
[2]飞机这一庞然大物要想飞上天，在同体积的情况下，自然是质量越小越好，而铝是常见金属中密度最小的，当然也就成为了首选。
[3]橡胶做轮胎主要是它良好弹性决定的。
10．科学家利用新技术研制出一种新型陶瓷材料，可用作火箭等高速飞行器的表面覆盖层，可见其具有很好的 （导热/隔热）性；该材料即使在受到很大的空气阻力时变形也非常小，说明它具有很高的 （硬度/延展性）；该陶瓷材料在常温下的密度为2.7 ×103kg/m3，从常温加热至900℃高温，体积收缩至原体积的90%，此时其密度为 kg/m3。
【答案】 隔热 硬度 3 ×103
【详解】[1]新型陶瓷材料被用作火箭等高速飞行器的表面覆盖层，这要求材料必须具备良好的隔热性能，以防止高速飞行时产生的巨大热量对飞行器内部造成损害。
[2]该材料在受到很大的空气阻力时变形非常小，这说明该材料具有很高的硬度，能够抵抗外力的作用而不易发生形变。
[3]质量是物体所含物质的多少，与温度和体积无关，所以加热前后的质量保持不变。加热后的密度
11．为了比较铜和铝的导热性能，小军选取了粗细均匀、横截面积、长度均相同的U形铜棒和铝棒进行实验。小军认为导热性能无法直接测量，他首先将问题转化为研究可直接测量量之间的关系，并类比所学知识定义了一个物理量k，来衡量物质的导热性能。在此基础上，进行实验并成功比较出哪种材料导热性能更好。小军的实验装置示意图如图甲所示。他将铜棒的一端放入烧杯内持续沸腾的水中，铜棒的另一端放入试管内25℃的冷水中，每隔50s测量一次试管内水的温度并记录，依据实验数据绘制了图乙中的图象①。换成U形铝棒后，小军按照同样的实验方法，在相同的实验条件下，每隔50s测量一次试管内水的温度并记录，依据实验数据绘制了图乙中的图象②。
根据以上信息，回答下列问题：
(1)为方便进行对比，应确保试管中水的 和 都相等；
(2)在这个实验中，用来衡量导热性能的物理量k是用_________表示的；（选填字母）
A．时间B．温度
C．温度的变化量D．单位时间内温度的变化量
(3)可推断出此实验中 的导热性能更好，作为金属保温材料，选择 保温性能更好。（以上两格均选填字母：A．铜B．铝）
【答案】(1) 初温 质量
(2)D
(3) A B
【详解】（1）[1][2]根据控制变量法知实验中需要控制试管中水的初温和质量都相等。
（2）根据题中，每隔50s测量一次试管内水的温度并记录，依据实验数据绘制了图乙中的图象，观察图象横轴和纵轴可以确定k是用单位时间内温度变化量表示，故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
（3）[1]根据图乙中铜棒、铝棒温度变化情况，发现相同时间铜棒升温快，说明铜棒导热性能好，故A符合题意，B不符合题意。
故选A。
[2]作为金属保温材料，需要选择导热性能差的铝更好，故B符合题意，A不符合题意。
故选B。
【能力培优】
1．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、导电性好、耐腐蚀等特性。下列物体不适合用该材料制作的是（ ）
A．自行车的车架B．飞机外壳
C．起重机配重D．仪器中的电子元件
【答案】C
【详解】ABD．由于镁合金密度小，且强度高、导电性好、耐腐蚀，因此自行车的车架、飞机外壳、仪器中的电子元件均可使用镁合金制作，故ABD不符合题意；
C．由于镁合金的密度相对较小，仅有钢铁的四分之一，因此同样体积下，使用镁合金做的配重会比使用钢材做的轻很多，无法达到相同的配重效果，因此起重机配重不适合使用镁合金。故C符合题意。
故选C。
2．研究人员发明了一种新型陶瓷，它具有隔热、绝缘、密度小、韧性高、易形变等特点。该材料适合用来制造（ ）
A．水果刀B．白炽灯灯丝C．新型消防服D．输电导线
【答案】C
【详解】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．水果刀需要一定的硬度，故A不符合题意；
B．白炽灯灯丝主要将电能转化为内能和光线，因此不适合制作灯丝，故B不符合题意；
C．新型消防服的特点与该陶瓷的特点相同，故C符合题意；
D．输电线用电阻较小的导体制成，该陶瓷不能用来制作输电导线，故D不符合题意。
故选C。
3．如图是某折叠屏手机，它采用可折叠柔性内屏，具有可折叠、耐磨、防水、回弹性好等特点。以下关于柔性屏的物理属性中描述错误的是（ ）
A．韧性好B．吸水性好C．耐磨性好D．透光性好
【答案】B
【详解】柔性屏具有可折叠、耐磨、防水、回弹性好等特点，其韧性好，耐磨性好，透光性好，吸水性差，故ACD正确，不符合题意，B错误，符合题意。
故选B
4．2024年6月2日至3日，嫦娥六号通过钻具钻取和机械臂表取两种方式，顺利完成在月球背面的智能快速采样，采样之后月表呈现一个“中”字。月球上的引力是地球的六分之一。下列有关说法错误的是（ ）
A．机械臂用到了杠杆知识B．钻具的前端应制作的锋利
C．钻具的材质应耐磨性好且强度高D．钻具在月球上的质量是在地球上的六分之一
【答案】D
【详解】A．嫦娥六号的机械臂是个全能型选手，由多个关节和臂段组成，可实现类似手臂的作用，用到了杠杆知识，故A正确，不符合题意；
B．钻具的前端为了增大压强，应制作锋利，可在压力一定时，通过减小受力面积来增大压强，故B正确，不符合题意；
C．钻具要在月球背面钻入月表采样，其材质应耐磨且强度高，故C正确，不符合题意；
D．物体的质量不随空间位置变化而变化，所以钻具在地球和月球上的质量一样，但在月球上的重力是在地球上的六分之一。故D错误，符合题意。
故选D。
5．下列实例与所描述的物质物理属性相符的是（ ）
A．划玻璃的刀刃用金刚石制成是因为金刚石的弹性好
B．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硬度
C．航天飞行器用陶瓷制作外壳，是利用陶瓷耐高温、耐摩擦、隔热等特点
D．水壶的把手用胶木做，是因为胶木的导热性好
【答案】C
【详解】A．划玻璃的刀刃用金刚石制成是因为金刚石的硬度大，可以将玻璃划破，故A不符合题意；
B．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延展性，故B不符合题意；
C．航天飞行器高速运行时会与大气发生摩擦放出大量的热，用陶瓷制作外壳，这就是充分利用陶瓷耐高温、耐摩擦、隔热等特点，故C符合题意；
D．水壶的把手用胶木做，是因为胶木的导热性差，避免烫手，故D不符合题意。
故选C。
6．新材料产业是培育新质生产力的关键领域。近年来，我国新材料产业进入蓬勃发展加速期，人造金刚石产量居全球第一。划玻璃的刀头镶嵌有金刚石，是因为金刚石的（ ）
A．硬度大B．导热性好C．透明度高D．导电性好
【答案】A
【详解】金刚石的硬度较大，在划割其它较硬物质时，不容易受损，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
7．如图是加工“手撕钢”的简易示意图，较厚的钢材通过一对旋转的轧辊间的缝隙，在轧辊压力作用下变薄、变长成为薄如蝉翼的钢板，说明“手撕钢”的 （选填“延展性好”或“硬度大”）。某航天器太阳能电池基板面积为，如果选用质量为、厚度只有的“手撕钢”做基板，它的体积为 ，该“手撕钢”的密度为 。
【答案】 延展性好
【详解】[1]延展性是指物体受力破裂之前的塑性变形的能力，在轧辊压力作用下变薄、变长成为薄如蝉翼的钢板，说明“手撕钢”的延展性好。
[2]某航天器太阳能电池基板面积为，厚度为，则其的体积为
[3]该“手撕钢”的密度为
8．如图是建筑工程中承重钢筋混凝土梁柱的结构示意图。
（1）承重钢筋混凝土梁柱主要利用钢筋的物理属性是 （选填“密度”或“抗拉强度”）；
（2）粗细均匀的某种物质单位长度的质量定义为“线密度”。已知钢筋的密度为，则横截面积为，长为10m的钢筋质量为 kg，线密度为 g/m。现有直径8mm和16mm的两种钢筋，其中直径为 mm的钢筋线密度较小。
【答案】 抗拉强度 3.9 390 8
【详解】（1）[1]建筑工程中承重梁柱由钢筋混凝土构成，所以，主要利用的是钢筋抗拉强度大。
（2）[2]横截面积为50mm2，长为10m的钢筋质量为
[3]粗细均匀的某种物质单位长度的质量定义为“线密度”，则长为10m的钢筋的线密度为
[4]粗细均匀的某种物质单位长度的质量定义为“线密度”，直径8mm和16mm的两种钢筋，若长度都为1m，则由
可知，直径越小，线密度越小，因此直径为8mm的钢筋线密度较小。
9．3D打印制造技术可以大大缩短牙齿治疗的时间，如图先打印出塑料牙齿的大致模样，接着手工打磨得到形状完美的塑料牙齿，打磨过程中塑料牙齿的密度 （选填“变大”“变小”或“不变”），再根据塑料牙齿铸造得到同体积的烤瓷牙齿，从塑料牙齿到烤瓷牙齿，质量增加了，已知，，则牙齿的体积为 。烤瓷可用于制作牙齿，是因为烤瓷具有 大的特性。
【答案】 不变 0.6 硬度
【详解】[1]打磨过程中，组成塑料牙齿的物质减少，所以其质量变小，但物质种类、状态和温度不变，密度是物质的一种特性，决定于物质的种类、状态和温度，不随物质的质量或体积的变化而变化，所以密度不变。
[2]塑料的密度
ρ塑料=0.9×103kg/m3=0.9g/cm3
烤瓷的密度
ρ瓷=2.9×103kg/m3=2.9g/cm3
设牙齿的体积为V，由得
ρ烤瓷V﹣ρ塑料V=Δm
代入数值得
2.9g/cm3•V﹣0.9g/cm3•V=1.2g
解得V=0.6cm3。
[3]牙齿需要由硬度大的材料制成，由于烤瓷的硬度大，所以烤瓷可用于制作牙齿。
10．2023年4月2日，北京天兵科技有限公司自主研发的首款液体火箭“天龙二号在酒泉卫星发射中心成功发射。该运载火箭的燃料为液氧和煤基航空煤油，通常情况下氧是气态的，科技人员采用 和 的方式使其液化；火箭加速上升过程中，与大气剧烈摩擦可能会导致金属外壳熔化，因此火箭外壳必须采用 高的金属材料制作。
【答案】 压缩体积 降低温度 熔点
【详解】[1][2]采用液化的方式有压缩体积与降低温度。
[3]火箭运动过程中不断克服摩擦力做功，内能增大，外壳温度不断升高，外壳必须采用熔点高的金属材料制作。
11．近几年，西安市开始对老旧小区居民楼进行外墙保温隔热改造。某物理兴趣小组的同学们在综合实践活动中，选择研究保温材料的各种性能及其应用。他们从市场上选择了三种常见的保温隔热材料进行研究，如图，材料相关信息入下表。
（1）考虑到高空坠物存在安全隐患，同学们观察表格中缺少材料的密度信息，于是选取了表中的一种材料，利用家中的电子秤和一个矿泉水瓶进行密度测量，如图所示。
①先用电子秤测得材料的质量是0.4g；
②将矿泉水瓶装满水拧上瓶盖后，测得其质量为569.6g，拧下瓶盖，将材料缓慢放入瓶中并按压下去使其浸没且水不再溢出，再次拧上瓶盖并擦干瓶外的水，测得总质量为550g；
③则溢出水的质量为 g，材料的密度为 g/cm³。
（2）当保温材料厚度一定时，为了方便比较材料的性能，在表格中的项目里引入参数“Z”，单位为。同学们观察表格中是Z，猜想它可能与密度有一定关系；
①已知保温材料厚度为h，请推导出Z与材料密度ρ的关系Z= 。（结果用已知量的符号表示）
②三种材料厚度均为5cm，请利用上述实验中测出的密度值计算出该材料的Z值，从而推断出它是 号材料；
（3）请根据你家居住地的气候特点、房屋位置等因素及表格中保温材料的相关性能，为你居住的房屋选出一种合格的保温材料，并说明选择依据。（注：传热系数越大，保温性能越差）选择 号保温材料。
【答案】 20 0.02 Ⅱ Ⅰ
【详解】（1）③[1]则溢出水的质量为
[2]溢出水的体积等于材料的体积
材料的密度为
（2）①[3]设材料的质量为m，面积为S，厚度为h，已知参数“Z”的单位为，表示厚度一定时，单位面积的质量，已知保温材料厚度为h， Z与材料密度ρ的关系
②[4]已知材料厚度为5cm，该材料的Z值
该材料的Z值是1kg/m²，对照表中数据，可知是第Ⅱ号材料。
（3）[5]选择Ⅰ号材料；理由：面积相同时，质量不是很大，而且吸水性不好，最高使用温度高，传热系数小，保温性能好。
课程标准
物理素养
认识材料对社会发展的作用。
认识新材料。
认识材料发展对环境的影响，树立环保意识。
物理观念： 探索新材料具有深刻的意义。可以推动技术进步，满足新的应用需求，促进产业升级。
科学思维：新材料的发展对于推动科学的发展至关重要，新时代的青年要努力提升自己的科学思维推动科学的进步以提高国家的产业竞争力。
科学探究：与传统材料相比，新材料具有更高的性能、更轻的重量、更强的耐腐蚀性和更好的可加工性等优势。探究新材料已是当下社会的必须课题。
科学态度与责任： 一些材料的使用容易造成环境的污染，在探索新材料的同时，注意保护环境，树立环保意识，绿色可循环发展。
项目
Ⅰ号
Ⅱ号
Ⅲ号
热传导系数W/（m·K）
0.033
0.042
0.065
吸水性%
≤0.08
≤0.2
≤0.5
隔音性
好
好
一般
最高使用温度/℃
75
65
600
Z/（）
1.0
1.0
2.4