第 35 讲《16.1 探索微观世界的历程》（分层练习）-2023-2024
学年九年级物理全一册同步精品课堂北师大版）（解析版）
一、单选题
1．甲型流感是由甲型流感病毒引起的一种急性呼吸道传染病，如图是在电子显微镜下
拍摄到的甲型流感病毒，该病毒直径在 100nm 左右，可通过飞沫传播。把它和电子、
原子核、分子等粒子一起按照空间尺度由小到大排序，以下排列正确的是（ ）
A．电子 原子核 分子 甲型流感病毒
B．甲型流感病毒 电子 原子核 分子
C．电子 分子 原子核 甲型流感病毒
D．电子 原子核 甲型流感病毒 分子
【答案】A
【解析】流感病毒有自己的分子结构，因此它的尺度最大；物质由分子构成，分子由原
子构成，原子由原子核和核外电子构成。所以按照空间尺度，由小到大排序是：电子、
原子核 、分子 、甲型流感病毒。故 A 正确，BCD 错误。
故选 A。
2．人类对微观世界的认识经历了一个相当长的过程。下列关于近代科学家在原子结构
方面的重大发现的说法正确的是（ ）
A．电子是汤姆生发现的，电子的发现说明了分子是可分的
B．查德威克发现了中子的存在，证明中子是带负电的粒子
C．盖尔曼提出了夸克的设想，并且建立了原子的行星模型
D．卢瑟福发现了质子的存在，质子是带正电的粒子
【答案】D
【解析】A．1897 年汤姆生在真空放电时发现了电子，电子的发现说明了原子是可分的，
故 A 错误；
B．1932年查德威克发现了中子，但中子是不带电的，故 B 错误；
C．1964年盖尔曼提出夸克的设想，原子的行星模型是卢瑟福建立的，故 C 错误；
D．1919年，卢瑟福用a 粒子轰击氮核发现质子，质子带正电，故 D 正确。
故选 D。
3．中国江门地下中微子实验装置计划于 2023 年年底完成建设，此实验装置用于探寻微
观粒子的物理规律。下列关于微观粒子的说法正确的是（ ）
A．原子是由质子和中子构成的
B．分子是保持物质物理性质的最小微粒
C．汤姆生发现了电子，并提出了原子核式结构模型
D．铅块相互紧压后会粘在一起，说明分子间有引力
【答案】D
【解析】A．原子是原子核和电子组成，原子核是由质子和中子构成的，故 A 错误；
B．分子是保持物质化学性质的最小微粒，故 B 错误；
C．汤姆生发现了电子，说明原子是可再分的，卢瑟福提出了原子核式结构模型，故 C
错误；
D．分子间同时存在引力和斥力，铅块相互紧压后会粘在一起，说明分子间有引力，故
D 正确。
故选 D。
4．北京 2022 年冬奥会火炬的名称叫做“飞扬”。该火炬外壳由碳纤维复合材料制造而成，
不仅具有“轻、固、美”的特点，而且在 1000℃的温度下不会起泡、开裂。对于该材料的
特性下列说法不正确的是（ ）
A．密度小 B．易导热 C．硬度大 D．耐高温
【答案】B
【解析】碳纤维复合材料“轻”说明其密度小，“固”说明其硬度大，在 1000℃的温度下不
会起泡开裂说明耐高温，手拿火炬时要求火炬外壳不易导热，否则手会被烫伤，故 ACD
正确，不符合题意，B 错误，符合题意。
故选 B。
5．2023 年 5 月 30 日神州 16 号火箭发射圆满成果，6 名航天员在空间站成功会师。火
箭在大气层中高速飞行时，外壳与空气剧烈摩擦，使外壳温度升高，为防止内部温度过
高，火箭采用的新型陶瓷作为防护层是因为陶瓷较好的（ ）
A．导热性 B．隔热性 C．绝缘性 D．导电性
【答案】B
【解析】火箭在大气层中高速飞行时，外壳与空气剧烈摩擦，会产生大量的热，从而使
火箭的温度升高，为防止内部温度过高，火箭应该采用隔热性好的新型陶瓷作为防护层，
故 ACD 错误，B 正确。
故选 B。
6．航天器在穿过大气层的过程中，外壳与空气剧烈摩擦，温度高达几千摄氏度。中国
科大研究团队近期研制出一种仿珍珠母结构的纳米纸材料，经测试它可用作航天器外层
防护材料，确保航天器安全升空，这利用了该材料（ ）
A．隔热性好 B．密度小 C．绝缘性好 D．弹性好
【答案】A
【解析】因为航天器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，
为了防止烧毁航天器，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 A 符合题意，BCD 不符
合题意。
故选 A。
7．石墨烯是受到广泛关注的纳米材料，它的熔点超过 2000℃，具有优良的导电性、导
热性、高强度和超轻薄等属性。可以预见，石墨烯未来的应用将相当广阔。根据石墨烯
的属性，你认为石墨烯不能用来制成（ ）
A．高压输电线 B．电脑的散热片
C．制造航天飞机 D．保暖内衣的保暖层
【答案】D
【解析】A．高压输电线，利用了它的导电性好的特点，故 A 不符合题意；
B．电脑的散热片，利用了它的导热性好，故 B 不符合题意；
C．制造航天飞机，利用了它高强度和超轻薄的特点，故 C 不符合题意；
D．由于石墨烯具有优良的导热性，所以，不能用来制作高级保暖内衣上的保暖层，故
D 符合题意。
故选 D。
8．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．碳纳米骨可以制作消防外套
【答案】B
【解析】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。
9．2019 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
【解析】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。
10．ETFE 膜是一种新型建筑材料，这种材料“轻若鸿毛”，被拉伸到自身长度的三、四
倍也不会断裂，它的耐火性、耐热性也很出色，即便是冰雹撞击到该材料建造的墙体上，
室内的人也听不到撞击声。根据以上信息，下列对该材料的特性描述正确的是（ ）
A．熔点低 B．延展性好 C．密度大 D．传声效果好
【答案】B
【解析】A．该材料耐火性出色，说明熔点高，故 A 错误；
B．该材料被拉伸到自身长度的三、四倍也不会断裂，说明延展性好，故 B 正确；
C．该材料“轻若鸿毛”，说明密度小，故 C 错误；
D．由“冰雹撞击到该材料建造的墙体上，室内的人也听不到撞击声”可知该材料吸音效
果好，即传声效果差，故 D 错误。
故选 B。
二、多选题
11．关于原子及其结构，下列说法中正确的是（ ）
A．通常情况下，原子整体不显电性
B．原子是由原子核和核外电子构成的
C．原子核带负电，核外电子带正电
D．不同物质的原子核束缚核外电子的本领相同
【答案】AB
【解析】A．原子是由原子核与电子组成的，原子核带正电，电子带负电；由于原子核
与核外电子所带的电荷相等，在通常情况下，原子是中性的，由原子组成的物体也呈中
性，故 A 正确；
B．原子是由位于原子中心的原子核和核外电子构成的，故 B 正确；
C．原子核由质子和中子构成，质子带正电，中子不带电，因此原子核带正电，核外电
子带负电，故 C 错误；
D．不同物质的原子核束缚核外电子的本领不同，这也是摩擦起电的实质，故 D 错误。
故选 AB。
12．在生产和生活中，人们常以密度作为选择材料的主要考虑因素。下列主要从密度的
角度考虑选材的是（ ）
A．用酒精擦涂皮肤来降低发烧病人的体温
B．用塑料泡沫做成影视表演场景中滚落的“石头”
C．用煤油、酒精等液体作为常用温度计的测温物质
D．国产大型客机 C919 部分机身采用铝锂合金而不用钢材
【答案】BD
【解析】A．用酒精擦涂皮肤来降低发烧病人的体温，利用了蒸发吸热的特点，与密度
无关，故 A 不符合题意；
B．塑料泡沫做成表演场景中的石头是利用塑料泡沫的密度比较小，在相同体积时，质
量比较小，重力比较小，砸在人身上，不会对人体造成伤害，与密度有关，故 B 符合题
意；
C．温度计是根据液体热胀冷缩的性质制成的，所选择的液体与其熔点和沸点有关，与
密度无关，故 C 不符合题意；
D．国产大型客机 C919 部分机身采用铝锂合金而不用钢材，是因为铝锂合金的密度小
于钢，体积相同的铝锂合金和钢材，铝锂合金的质量小得多，故用铝锂合金而不用钢材
作 C919 部分机身的材料，与密度有关，故 D 符合题意。
故选 BD。
三、填空题
13．我们常说“铁比木头重”是指铁的 比木头大；纳米材料是由纳米颗粒经过特殊制备
得到的，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 （硬度/延展性/磁性）。
【答案】 密度 延展性
【解析】[1]因为铁和木头的质量以及体积都不确定，但相同体积的铁比木头的质量大，
所以“铁比木头重”是指铁的密度比木头大。
[2]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，这一事例表明纳米铜具
有较好延展性。
14．科技改变生活，大多数科技产品需要有半导体芯片的支持才能发展，目前领先全球
的是 5nm 工艺芯片技术，5nm= m。利用半导体材料可以制作发光二极管，简称
LED。电流由正极经过 LED 流向负极时，LED 发光；反之，电流不能从负极流向正极，
LED 不发光，这说明发光二极管具有 导电性。
【答案】 5×10-9m 单向
【解析】[1]因为 1nm 等于 1×10-9m，所以 5nm 等于 5×10-9m。
[2]电流由正极经过 LED 流向负极时，LED 发光；反之，电流不能从负极流向正极，LED
不发光，这说明发光二极管具有单向导电性。
15．请用所学的关于物质物理属性方面的知识填空：
A．用铜钥匙和玻璃相互刻画，发现铜钥匙留下刻痕，划玻璃的刀头部装上一粒金刚石，
能够很容易将玻璃切开；
B．暖手宝的内部装水；
C．银首饰上的银花是用很细的银丝编制而成的，银锭可以拉成很细的银丝；
D．用银做精密电器中电线的线芯；
A 中铜、玻璃和金刚石硬度最高的是 ；D 中是利用了银的 的属性。
【答案】 金刚石 导电性
【解析】[1]从题中信息可知，用铜钥匙和玻璃相互刻画，发现铜钥匙留下刻痕，说明玻
璃比铜钥匙硬，而金刚石很容易就把玻璃划开了，说明金刚石比玻璃硬，所以，铜、玻
璃和金刚石硬度最高的是金刚石。
[2]用银做精密电器中电线的线芯是利用了银有很好的导电性。
16．下面主要运用了物质的哪种物理属性：
①厨房炒菜用的锅子的手柄常用塑料来做，主要是利用塑料的 差；
②俗话说“没有金钢钻，莫揽瓷器活”，说明金刚钻的 比瓷器大；
③拍影视剧时，常用泡沐塑料制成的石头，是利用了其 小。
【答案】 导热性 硬度 密度
【解析】[1]厨房炒菜用的锅子的手柄常用塑料来做，主要是利用塑料的隔热性好，导热
性差；
[2]金刚钻是自然界最坚硬的物质，它的硬度比瓷器的硬度大，所以它能钻透瓷器；
[3]拍影视剧时，常用泡沐塑料制成的石头，是利用了其密度小。
17．春天除了赏百花，还可以吃早熟的桑果，在采摘桑果时发现叶片上两颗靠近的水珠
很容易汇成一大滴，这是因为分子间存在 ，分子是由原子组成，原子又是由
原子核和 组成，质子、中子、电子中质量最小的是 。
【答案】 引力 核外电子 电子
【解析】[1]分子间同时存在斥力和引力，当两滴水珠相遇时，会汇合变成一滴较大的水
滴，这说明分子之间存在引力。
[2][3]分子是由原子组成，原子又是由原子核和核外电子组成，原子核由质子和中子组
成，原子核几乎集中了整个原子的质量，电子的质量很小，质子、中子、电子中质量最
小的是电子。
18．在探索微观粒子的进程中，人们认识到“原子是有结构的”。卢瑟福通过a 粒子散射
实验提出了原子的 结构模型，如图所示，原子由原子核和 组成。
【答案】 核式 电子
【解析】[1][2]卢瑟福通过 α 粒子散射实验，提出了原子结构的核式结构模型；原子由
原子核和电子组成，原子核由质子和中子组成。
四、实验题
19．硬度是描述物质软硬程度的物理量。为了研究 a、b 两种材料的硬度，某活动小组
设计了检测材料硬度的实验方案，选择了适当的器材（质量已知的金属球和多个质量不
同、性状相同且带有凹槽的金属块）。如图甲所示，他们将测试材料放在水平桌面上，
金属球静置于其上表面，在金属球上再放一个有凹槽的金属块，凹槽恰好与金属球上表
面完全接触，使金属块能静止在金属球上。一段时间后，取下金属块和金属球，在材料
表面留下凹形压痕。该小组在控制时间变量的条件下，多次实验并根据实验数据绘制的
图像如图乙所示。请你根据图像所提供的信息回答以下问题：
（1）活动小组在研究 a 材料硬度的问题中，自变量是 （选填选项前的字母）
A．金属球质量 B．材料所受压力 C．材料压痕面积 D．材料种类
（2）凹形压痕单位面积上所承受的压力表示材料的硬度，a、b 两种材料硬度较大的是
（选填“a”或“b”）。
【答案】 B a
【分析】识别自变量。
【解析】(1)[1]根据活动小组所选择的器材（质量已知的金属球和多个质量不同、形状
相同且带有凹槽的金属块）和操作方法可知，将测试材料放在水平桌面上，金属球静置
于其上表面，在金属球上再放一个有凹槽的金属块，通过在金属球上放置不同的金属块
来改变材料所受压力，所以该小组在研究 a 材料硬度的问题中，自变量是材料所受压力；
F
(2)[2]在凹形压痕单位面积上所承受的压力是材料的硬度，其公式即：H = S ；在凹形凹
压痕面积相同时，材料所承受的压力越大，硬度越大。由图像可知，在凹形压痕面积相
同时，因为 a 材料所受压力大于 b 材料所受压力，所以 a 材料硬度大于 b 材料的硬度。
【点睛】失分原因：（1）对所要研究问题的自变量、因变量不清楚；（2）不会从图像中
提取主要信息；（3）不清楚凹形压痕单位面积上所承受的压力就是材料的硬度。
20．为减少阴雨天意外滑倒现象，学校决定重新铺设意外多发地的地面。关于地面材料
的选取征集到如下意见：①漆面木地板；②防滑瓷砖；③pvc 地板。同学们探究了潮
湿程度对不同材料防滑能力的影响，实验装置如图所示，将鞋放在不同材料、不同潮湿
程度的桌面上，用弹簧测力计水平拉动使其做匀速直线运动，读出拉力大小并记录。记
录数据如表：
全湿时拉力 微湿时拉力 干燥时拉力
材质
大小 F1/N 大小 F2/N 大小 F3/N
漆面木地板 2.90 3.00 2.40
防滑瓷砖 3.10 3.40 4.20
pvc 地板 3.40 3.50 3.00
（1）实验中用 反映不同材料的防滑能力；
（2）探究发现，潮湿程度对防滑瓷砖防滑能力的影响是 ；
（3）为减少阴雨天意外滑倒现象，应该选择 。
【答案】 测力计示数 全湿时，防滑能力明显变小；微湿时，防滑能力变小
pvc 地板或漆面木地板
【解析】（1）[1]用弹簧测力计水平拉动使其做匀速直线运动，鞋在水平方向上受到平衡
力的作用，根据二力平衡的条件，弹簧测力计的示数等于摩擦力的大小，实验中用测力
计的示数反映不同材料的防滑能力。
（2）[2]探究发现，潮湿程度对防滑瓷砖防滑能力的影响是：微湿时防滑能力变小；全
湿时，防滑能力明显变小。
（3）[3]根据表中数据可知，pvc 地板或漆面木地板在全湿或微湿时，防滑能力变强，
为减少阴雨天意外滑倒现象，应该选择 pvc 地板或漆面木地板。
21．某同学想知道分子直径大约有多少，由于分子直径很小，直接用显微镜无法看到，
也没有如此小的测量工具．
小明分析：如果将很少的油，滴在足够大的水面上，油就能平铺成薄薄的单分子层，请
你帮助小明一起完成粗测油分子直径的实验．
（1）用滴管和量筒测出100滴油的体积，记为V ．
（ 2）将少量痱子粉均匀撒在脸盆的水面上，用滴管滴入一滴油，油就散开在水面
上．
（3）找一块玻璃板画上边长为 L的正方形作标准格，盖在脸盆上，视线垂直，描出油
面的轮廓，如图，记下格数 n，就可算出面积为 S = ．（用上述步骤中的数据和物
理量字母V 、 L、 n表示）
（ 4）则可计算出油分子直径 d = ．（用上述步骤中的数据和物理量字母V 、 L、
n表示）
V
【答案】 nL2
100nL2
1
【解析】每滴油的体积是 V 的百分之一，即 V ，
100
数格可知，油面约占 n 格，乘以一格的面积，其总面积记作 S=nL2，
1 V
油分子的直径为 Vd V= 油 = 100 = ．
S nL2 100nL2
22．小宇想探究方糖溶解于水后，方糖和水的总体积如何变化．他做了如图所示的实验，
其中将图甲中的块状方糖和图乙中的水混合，待完全溶解后如图丙所示．
(1)从上述实验，你观察到的现象是方糖和水混合后总体积 ．
(2)就产生实验现象的本质提出的合理猜想是 ．
【答案】 减小 分子间有空隙
【解析】（1）将图甲的块状方糖和图乙的水混合，待完全溶解后如图丙，
已知方糖的体积 V1=14cm3，图乙中水的体积为 V2=90ml，图丙中盐水的体积为
V3=100ml，
混合后的体积：V=V1+V2=14ml+90ml=104ml＞100ml，
故观察到的现象是方糖和水混合后总体积减小；
（2）由观察到的现象“方糖和水混合后总体积减小”可知，应该是方糖分子与水分子之
间有间隙，故产生此实验现象的本质提出的合理的猜想是分子间有间隙．
故答案为(1). 减小 (2). 分子间有空隙
【点睛】在体积减小的基础上猜想是关键．
23．探究原子结构的奥秘：
【情景提供】19 世纪以前，人们一直以为原子是不可分的，直到 1887 年，汤姆生发现
了带负电的电子后，才引起人们对原子结构模型的探索．
【提出问题】电子带负电，原子不带电，说明原子内存在带正电荷的部分，它们是均匀
分布还是集中分布的呢？
【进行实验】1910 年英国科学家卢瑟福进行了著名的a 粒子轰击金箔实验．实验做法
如图所示：
①放射源——放射性物质放出a 粒子（带正电荷），质量是电子质量的 7000 倍；
②金箔——作为靶子，厚度 1μm，重叠了 3000 层左右的原子；
③荧光屏——a 粒子打在上面发出闪光；
④显微镜——通过显微镜观察闪光，且通过 360 度转动可观察不同角度a 粒子的到达
情况．
【收集证据】绝大多数a 粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但是有少数a 粒子却发
生了较大的偏转，并且有极少数a 粒子的偏转超过 90°，有的甚至几乎达到 180°，像是
被弹了回来．
【猜想与假设】a 粒子遇到电子后，就像飞行的子弹碰到灰尘一样运动方向不会发生之
明显的改变，而结果却出乎意料，除非原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上，
否则大角度的散射是不可能的．
【解释与结论】
若原子质量、正电荷在原子内均匀分布，则极少数a 粒子就 （填“会”或“不会”）发
生大角度散射．卢瑟福所说的“除非原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上”中的
“很小的结构”指的是 ．
【答案】 不会 原子核
【解析】[1]极少数 α 粒子散射的原因是受到了一个体积小但质量相对而言较大的粒子
的斥力，这说明原子质量、正电荷在原子内并不是均匀分布的；
[2]原子是由原子核和核外电子构成的，原子核体积小，质量大，原子的质量主要集中在
原子核上，原子核外有一个非常大的空间，核外电子围绕原子核作高速运动，“很小的
结构”指的是原子核．
【点睛】记住并理解原子的结构是解答本题关键．
五、科普阅读题
24．请阅读纳米材料并回答问题。
纳米材料
近年来，“纳米”一词常出现在我们的生活中，商场里纳米护肤、纳米水杯、纳米羽绒服
屡见不鲜。到底什么才是“纳米”？为什么纳米材料这么神奇？
纳米又称毫微米，是长度的度量单位。假设一根头发的直径是0.05mm，把它径向平均
剖成5万根，每根的厚度大约就是1nm 。
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或由它们作为基本单元构成
的材料，用纳米材料制作的器材硬度更强、寿命更长、维修费更低、设计更方便。利用
纳米材料还可以制作出特定性质的材料或自然界不存在的材料，制作出生物材料和仿生
材料。用纳米级金属微粉烧制成的材料，强度和硬度大大高于原来的金属。一般的陶瓷
强度低并且很脆，但纳米级微粉烧制成的陶瓷不但强度高，并且有良好的韧性。纳米材
料的熔点会随超细粉直径的减小而降低。例如金的熔点为1064℃，但10nm 金粉熔点降
低到940℃，5nm金粉熔点降低到830℃，因而烧制温度可以大大降低。纳米陶瓷的烧制
温度大大低于原来的陶瓷。
纳米技术是研究结构尺寸在1nm 至100nm范围内材料的性质和应用的一种技术。当前纳
米技术的研究和应用主要在材料和设备、微电子和计算机技术、医学与健康、航天和航
空、环境和能源、生物技术和农产品等方面。
记得世界上第一台电子计算机诞生于1945年，它一共用了18000个电子管，总质量30吨，
占地面积约170m2 ，可是这个庞然大物，它在1s内只能完成5000次运算。经过了半个多
世纪，由于集成电路技术、微电子学、信息存储技术、计算机语言和编程技术的发展，
使计算机技术有了飞速的发展。今天的计算机小巧玲珑，可以摆在一张电脑桌上，它的
质量只有老祖宗的万分之一，但运算速度却远远超过了第一代电子计算机。如果采用纳
米技术来构筑电子计算机的器件，那么这种未来的计算机将是一种“分子计算机”，其袖
珍的程度又远非今天的计算机可比，而且在节约材料和能源上也将给社会带来十分可观
的效益。纳米材料级存储器芯片已投入生产。计算机在普遍采用纳米材料后，可以缩小
成为“掌上电脑”。
（1）14nm = m。
（2）纳米级金属颗粒的熔点 同种金属的熔点。选填（“高于”“等于”或“低于”）
（3）图所示是纳米陶瓷刀、合金钢刀、普通菜刀磨损程度随时间变化的曲线，其中反
映纳米陶瓷刀磨损特点的是曲线 （填字母）。
（4）写出纳米材料的应用 （一种即可）。
【答案】 1.4×10-8 低于 c 纳米防水布制雨衣
【解析】（1）[1]1 纳米等于 10-9 米，故
14nm=1.4×10-8m
（2）[2]由题意知，纳米材料的熔点会随超细粉直径的减小而降低。例如金的熔点为
1064℃，但10nm 金粉熔点降低到940℃，故纳米级金属颗粒的熔点低于同种金属的熔点。
（3）[3] 纳米级微粉烧制成的陶瓷不但强度高，并且有良好的韧性。而同条件下 c 曲线
的磨损程度最小，故反映纳米陶瓷刀磨损特点的是曲线 c。
（4）[4] 纳米材料的应用例如：纳米防水布制雨衣。第 35 讲《16.1 探索微观世界的历程》（分层练习）-2023-2024
学年九年级物理全一册同步精品课堂北师大版）（原卷版）
一、单选题
1．甲型流感是由甲型流感病毒引起的一种急性呼吸道传染病，如图是在电子显微镜下
拍摄到的甲型流感病毒，该病毒直径在 100nm 左右，可通过飞沫传播。把它和电子、
原子核、分子等粒子一起按照空间尺度由小到大排序，以下排列正确的是（ ）
A．电子 原子核 分子 甲型流感病毒
B．甲型流感病毒 电子 原子核 分子
C．电子 分子 原子核 甲型流感病毒
D．电子 原子核 甲型流感病毒 分子
2．人类对微观世界的认识经历了一个相当长的过程。下列关于近代科学家在原子结构
方面的重大发现的说法正确的是（ ）
A．电子是汤姆生发现的，电子的发现说明了分子是可分的
B．查德威克发现了中子的存在，证明中子是带负电的粒子
C．盖尔曼提出了夸克的设想，并且建立了原子的行星模型
D．卢瑟福发现了质子的存在，质子是带正电的粒子
3．中国江门地下中微子实验装置计划于 2023 年年底完成建设，此实验装置用于探寻微
观粒子的物理规律。下列关于微观粒子的说法正确的是（ ）
A．原子是由质子和中子构成的
B．分子是保持物质物理性质的最小微粒
C．汤姆生发现了电子，并提出了原子核式结构模型
D．铅块相互紧压后会粘在一起，说明分子间有引力
4．北京 2022 年冬奥会火炬的名称叫做“飞扬”。该火炬外壳由碳纤维复合材料制造而成，
不仅具有“轻、固、美”的特点，而且在 1000℃的温度下不会起泡、开裂。对于该材料的
特性下列说法不正确的是（ ）
A．密度小 B．易导热 C．硬度大 D．耐高温
5．2023 年 5 月 30 日神州 16 号火箭发射圆满成果，6 名航天员在空间站成功会师。火
箭在大气层中高速飞行时，外壳与空气剧烈摩擦，使外壳温度升高，为防止内部温度过
高，火箭采用的新型陶瓷作为防护层是因为陶瓷较好的（ ）
A．导热性 B．隔热性 C．绝缘性 D．导电性
6．航天器在穿过大气层的过程中，外壳与空气剧烈摩擦，温度高达几千摄氏度。中国
科大研究团队近期研制出一种仿珍珠母结构的纳米纸材料，经测试它可用作航天器外层
防护材料，确保航天器安全升空，这利用了该材料（ ）
A．隔热性好 B．密度小 C．绝缘性好 D．弹性好
7．石墨烯是受到广泛关注的纳米材料，它的熔点超过 2000℃，具有优良的导电性、导
热性、高强度和超轻薄等属性。可以预见，石墨烯未来的应用将相当广阔。根据石墨烯
的属性，你认为石墨烯不能用来制成（ ）
A．高压输电线 B．电脑的散热片
C．制造航天飞机 D．保暖内衣的保暖层
8．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．碳纳米骨可以制作消防外套
9．2019 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
10．ETFE 膜是一种新型建筑材料，这种材料“轻若鸿毛”，被拉伸到自身长度的三、四
倍也不会断裂，它的耐火性、耐热性也很出色，即便是冰雹撞击到该材料建造的墙体上，
室内的人也听不到撞击声。根据以上信息，下列对该材料的特性描述正确的是（ ）
A．熔点低 B．延展性好 C．密度大 D．传声效果好
二、多选题
11．关于原子及其结构，下列说法中正确的是（ ）
A．通常情况下，原子整体不显电性
B．原子是由原子核和核外电子构成的
C．原子核带负电，核外电子带正电
D．不同物质的原子核束缚核外电子的本领相同
12．在生产和生活中，人们常以密度作为选择材料的主要考虑因素。下列主要从密度的
角度考虑选材的是（ ）
A．用酒精擦涂皮肤来降低发烧病人的体温
B．用塑料泡沫做成影视表演场景中滚落的“石头”
C．用煤油、酒精等液体作为常用温度计的测温物质
D．国产大型客机 C919 部分机身采用铝锂合金而不用钢材
三、填空题
13．我们常说“铁比木头重”是指铁的 比木头大；纳米材料是由纳米颗粒经过特殊制备
得到的，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 （硬度/延展性/磁性）。
14．科技改变生活，大多数科技产品需要有半导体芯片的支持才能发展，目前领先全球
的是 5nm 工艺芯片技术，5nm= m。利用半导体材料可以制作发光二极管，简称
LED。电流由正极经过 LED 流向负极时，LED 发光；反之，电流不能从负极流向正极，
LED 不发光，这说明发光二极管具有 导电性。
15．请用所学的关于物质物理属性方面的知识填空：
A．用铜钥匙和玻璃相互刻画，发现铜钥匙留下刻痕，划玻璃的刀头部装上一粒金刚石，
能够很容易将玻璃切开；
B．暖手宝的内部装水；
C．银首饰上的银花是用很细的银丝编制而成的，银锭可以拉成很细的银丝；
D．用银做精密电器中电线的线芯；
A 中铜、玻璃和金刚石硬度最高的是 ；D 中是利用了银的 的属性。
16．下面主要运用了物质的哪种物理属性：
①厨房炒菜用的锅子的手柄常用塑料来做，主要是利用塑料的 差；
②俗话说“没有金钢钻，莫揽瓷器活”，说明金刚钻的 比瓷器大；
③拍影视剧时，常用泡沐塑料制成的石头，是利用了其 小。
17．春天除了赏百花，还可以吃早熟的桑果，在采摘桑果时发现叶片上两颗靠近的水珠
很容易汇成一大滴，这是因为分子间存在 ，分子是由原子组成，原子又是由
原子核和 组成，质子、中子、电子中质量最小的是 。
18．在探索微观粒子的进程中，人们认识到“原子是有结构的”。卢瑟福通过a 粒子散射
实验提出了原子的 结构模型，如图所示，原子由原子核和 组成。
四、实验题
19．硬度是描述物质软硬程度的物理量。为了研究 a、b 两种材料的硬度，某活动小组
设计了检测材料硬度的实验方案，选择了适当的器材（质量已知的金属球和多个质量不
同、性状相同且带有凹槽的金属块）。如图甲所示，他们将测试材料放在水平桌面上，
金属球静置于其上表面，在金属球上再放一个有凹槽的金属块，凹槽恰好与金属球上表
面完全接触，使金属块能静止在金属球上。一段时间后，取下金属块和金属球，在材料
表面留下凹形压痕。该小组在控制时间变量的条件下，多次实验并根据实验数据绘制的
图像如图乙所示。请你根据图像所提供的信息回答以下问题：
（1）活动小组在研究 a 材料硬度的问题中，自变量是 （选填选项前的字母）
A．金属球质量 B．材料所受压力 C．材料压痕面积 D．材料种类
（2）凹形压痕单位面积上所承受的压力表示材料的硬度，a、b 两种材料硬度较大的是
（选填“a”或“b”）。
20．为减少阴雨天意外滑倒现象，学校决定重新铺设意外多发地的地面。关于地面材料
的选取征集到如下意见：①漆面木地板；②防滑瓷砖；③pvc 地板。同学们探究了潮
湿程度对不同材料防滑能力的影响，实验装置如图所示，将鞋放在不同材料、不同潮湿
程度的桌面上，用弹簧测力计水平拉动使其做匀速直线运动，读出拉力大小并记录。记
录数据如表：
全湿时拉力 微湿时拉力 干燥时拉力
材质
大小 F1/N 大小 F2/N 大小 F3/N
漆面木地板 2.90 3.00 2.40
防滑瓷砖 3.10 3.40 4.20
pvc 地板 3.40 3.50 3.00
（1）实验中用 反映不同材料的防滑能力；
（2）探究发现，潮湿程度对防滑瓷砖防滑能力的影响是 ；
（3）为减少阴雨天意外滑倒现象，应该选择 。
21．某同学想知道分子直径大约有多少，由于分子直径很小，直接用显微镜无法看到，
也没有如此小的测量工具．
小明分析：如果将很少的油，滴在足够大的水面上，油就能平铺成薄薄的单分子层，请
你帮助小明一起完成粗测油分子直径的实验．
（1）用滴管和量筒测出100滴油的体积，记为V ．
（ 2）将少量痱子粉均匀撒在脸盆的水面上，用滴管滴入一滴油，油就散开在水面
上．
（3）找一块玻璃板画上边长为 L的正方形作标准格，盖在脸盆上，视线垂直，描出油
面的轮廓，如图，记下格数 n，就可算出面积为 S = ．（用上述步骤中的数据和物
理量字母V 、 L、 n表示）
（ 4）则可计算出油分子直径 d = ．（用上述步骤中的数据和物理量字母V 、 L、
n表示）
22．小宇想探究方糖溶解于水后，方糖和水的总体积如何变化．他做了如图所示的实验，
其中将图甲中的块状方糖和图乙中的水混合，待完全溶解后如图丙所示．
(1)从上述实验，你观察到的现象是方糖和水混合后总体积 ．
(2)就产生实验现象的本质提出的合理猜想是 ．
23．探究原子结构的奥秘：
【情景提供】19 世纪以前，人们一直以为原子是不可分的，直到 1887 年，汤姆生发现
了带负电的电子后，才引起人们对原子结构模型的探索．
【提出问题】电子带负电，原子不带电，说明原子内存在带正电荷的部分，它们是均匀
分布还是集中分布的呢？
【进行实验】1910 年英国科学家卢瑟福进行了著名的a 粒子轰击金箔实验．实验做法
如图所示：
①放射源——放射性物质放出a 粒子（带正电荷），质量是电子质量的 7000 倍；
②金箔——作为靶子，厚度 1μm，重叠了 3000 层左右的原子；
③荧光屏——a 粒子打在上面发出闪光；
④显微镜——通过显微镜观察闪光，且通过 360 度转动可观察不同角度a 粒子的到达
情况．
【收集证据】绝大多数a 粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但是有少数a 粒子却发
生了较大的偏转，并且有极少数a 粒子的偏转超过 90°，有的甚至几乎达到 180°，像是
被弹了回来．
【猜想与假设】a 粒子遇到电子后，就像飞行的子弹碰到灰尘一样运动方向不会发生之
明显的改变，而结果却出乎意料，除非原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上，
否则大角度的散射是不可能的．
【解释与结论】
若原子质量、正电荷在原子内均匀分布，则极少数a 粒子就 （填“会”或“不会”）发
生大角度散射．卢瑟福所说的“除非原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上”中的
“很小的结构”指的是 ．
五、科普阅读题
24．请阅读纳米材料并回答问题。
纳米材料
近年来，“纳米”一词常出现在我们的生活中，商场里纳米护肤、纳米水杯、纳米羽绒服
屡见不鲜。到底什么才是“纳米”？为什么纳米材料这么神奇？
纳米又称毫微米，是长度的度量单位。假设一根头发的直径是0.05mm，把它径向平均
剖成5万根，每根的厚度大约就是1nm 。
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或由它们作为基本单元构成
的材料，用纳米材料制作的器材硬度更强、寿命更长、维修费更低、设计更方便。利用
纳米材料还可以制作出特定性质的材料或自然界不存在的材料，制作出生物材料和仿生
材料。用纳米级金属微粉烧制成的材料，强度和硬度大大高于原来的金属。一般的陶瓷
强度低并且很脆，但纳米级微粉烧制成的陶瓷不但强度高，并且有良好的韧性。纳米材
料的熔点会随超细粉直径的减小而降低。例如金的熔点为1064℃，但10nm 金粉熔点降
低到940℃，5nm金粉熔点降低到830℃，因而烧制温度可以大大降低。纳米陶瓷的烧制
温度大大低于原来的陶瓷。
纳米技术是研究结构尺寸在1nm 至100nm范围内材料的性质和应用的一种技术。当前纳
米技术的研究和应用主要在材料和设备、微电子和计算机技术、医学与健康、航天和航
空、环境和能源、生物技术和农产品等方面。
记得世界上第一台电子计算机诞生于1945年，它一共用了18000个电子管，总质量30吨，
占地面积约170m2 ，可是这个庞然大物，它在1s内只能完成5000次运算。经过了半个多
世纪，由于集成电路技术、微电子学、信息存储技术、计算机语言和编程技术的发展，
使计算机技术有了飞速的发展。今天的计算机小巧玲珑，可以摆在一张电脑桌上，它的
质量只有老祖宗的万分之一，但运算速度却远远超过了第一代电子计算机。如果采用纳
米技术来构筑电子计算机的器件，那么这种未来的计算机将是一种“分子计算机”，其袖
珍的程度又远非今天的计算机可比，而且在节约材料和能源上也将给社会带来十分可观
的效益。纳米材料级存储器芯片已投入生产。计算机在普遍采用纳米材料后，可以缩小
成为“掌上电脑”。
（1）14nm = m。
（2）纳米级金属颗粒的熔点 同种金属的熔点。选填（“高于”“等于”或“低于”）
（3）图所示是纳米陶瓷刀、合金钢刀、普通菜刀磨损程度随时间变化的曲线，其中反
映纳米陶瓷刀磨损特点的是曲线 （填字母）。
（4）写出纳米材料的应用 （一种即可）。
