第四章 物质与材料 跨学科实践 走进材料世界（有答案）初中物理鲁科版（五四制）（2024）八年级上册（2024）

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第四章 物质与材料
跨学科实践 走进材料世界
1.2023年9月29日,由西安交通大学单智伟教授团队承担的国内首条1000吨/年3N5A级高品质镁示范线建设项目在榆林市府谷县顺利通过验收.中国科学院金属研究所对该项目技术和工艺装备给予高度评价，一致认为达到国际领先水平.原镁的应用范围主要表现在镁合金生产、炼钢脱硫、稀土合金、金属还原、腐蚀保护及其他领域.镁的密度小、强度高，并能与铝、铜、锌等金属构成高强度合金 ，因而是重要的合金元素.镁合金没有以下哪种性质 ( )
A.轻量性 B.易切割性 C.耐蚀性 D.耐冲击性
2.“石墨烯量子点”是一种新型纳米材料，它无毒、超轻，导电、导热性能好，易于折叠与卷曲，擅长吸收不可见光.这种材料适合用来制造 ( )
A.太阳能电池 B.小轿车车身 C.绝缘防滑垫 D.新型消防服
3.太空中的温度能达到 左右，我国科技人员研制了一种卫星保暖用的特殊材料，将这种材料制成我们可以穿着的衣服，与同款羽绒服相比，质量可以减轻40%，保暖性可以提高30% ，且机洗后不易变形.关于该材料的特性，以下说法中错误的是 ( )
A.密度大 B.弹性好 C.耐低温 D.隔热性好
4.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.平板电脑外壳 C.起重机配重 D.仪器中的电子元件
5.垃圾分类 ， 从我做起.下列可回收垃圾属于金属材料的是 ( )
A.铝制易拉罐 B.塑料瓶 C.玻璃瓶 D.旧报纸
6.下面有关纳米材料所特有的性能及应用不正确的是 ( )
A.大大提高材料的强度和硬度 B.洗衣机桶的表面涂上纳米材料可以抑制细菌的生长
C.纳米防水材料在充满蒸气的浴室里依然光亮 D.纳米奶瓶不可以抗菌
7.(多选)纳米技术是各国竞相发展的一项技术，当材料晶粒的直径小于1 nm时，材料的性质就会出现奇异现象.如各种块状金属有各种不同的颜色，但当其细化到纳米级的颗粒时，都成了黑色； 实验室里使用的“还原银粉”是黑色的 ，而“还原铜粉”仍为紫红色粉末； 纳米氧化锌能吸收雷达电磁波，可用作隐形飞机的涂料.下列说法正确的是 ( )
A.还原银粉的颗粒小于纳米尺寸 B.还原铜粉颗粒大于纳米尺寸
C.小雨天气纳米材料的羽绒装不易被水淋湿 D.隐形飞机是肉眼看不到的飞机
8.如图所示铁钉在石蜡上刻下划痕 ，说明__________硬度大.
9.人造卫星和宇宙飞船上的天线是由钛一镍形状记忆合金制造的，它具有形状记忆功能.先将钛一镍合金天线制成抛物面，然后在低温下将天线揉成一团,放入人造卫星或宇宙飞船舱内.当人造卫星或宇宙飞船发射并进入正常运行轨道后，天线在舱外经太阳光照射温度升高，就会自动恢复到原来的抛物面的形状，如图所示.记忆合金的主要成分是________和_________，它的物理特性是当温度达到某一数值时 ， 材料内部的晶体结构________(填“会”或“不会”)发生变化 ，从而导致外形变化.
10.制作耳机时需要一块很薄的铁片(振动片)，可以取普通的铁片用锤子继续锻薄，这是由于铁有____________性.传统的铁锅也是利用金属的这种属性把整块的铁板锻打成锅的.
11.如图所示，高铁列车使用了大量的铝合金，使得列车轻量化，这是应用铝合金________小的属性；列车引擎使用铝合金是因为容易散热，这是应用铝合金___________性好的属性.而列车上的LED 显示屏用的是___________材料，LED是发光二极管(lightemittingdiode)的缩写.
12.小明在物理研究学习中从网上电子期刊里找到一篇关于“非牛顿流体”的文章.
什么是非牛顿流体
想明白什么是非牛顿流体 ，我们首先需要了解什么是牛顿流体.
所谓牛顿流体，就是符合牛顿黏性定律的流体 ，如水、酒精、轻质油等.根据这一定律 ，流体的黏度值是恒定的.
并非所有流体的黏度值都不变，非牛顿流体，就是不满足牛顿黏性定律的流体.比如，太白粉的水溶液，放到盆里，你慢慢伸手进去，会感觉它像是液体，你用手使劲捶打它或在里面快速滑动，又会感觉它渐渐变得像固体.
1944年，科学家公开进行了一个有趣的实验：在一个有黏弹性流体(非牛顿流体的一种)的烧杯里旋转实验杆.由于离心力的作用，牛顿流体表面会凹陷，黏弹性流体却向杯
中心运动，并沿实验杆向上爬 ， 表面凸起.
非牛顿流体是一种很有“个性”的流体.如果你给它的压力大或让它快速运动，它就会变硬 ，具备一些固体的特性；你给它的压力小或不让它运动，它就会非常软 ，像液体一样.
非牛顿流体广泛存在于人体中 ，实际上 ，绝大多数生物流体都是非牛顿流体.比如，人身上的血液、淋巴液、囊液等多种体液是非牛顿流体.在食品领域中的非牛顿流体有番茄汁、蛋清、苹果浆、果酱、炼乳、淀粉糊等.在工业生产领域中的非牛顿流体有纸浆、油漆、油墨等.
通过以上阅读，请你回答问题 ：
(1)牛顿流体的黏度值是____________的.
(2)给你一碗接近满的水 ，你用手指在水中快速旋转搅动，会发现水面中心会_________，边缘的水会由于__________________被甩出碗；同样你搅动一碗淀粉糊，它会变________.
(3)请你根据以上知识，设想非牛顿流体的一个应用：________________________________.
参考答案
1. B 解析 ： 原镁的应用范围主要表现在镁合金生产、炼钢脱硫、稀土合金、金属还原、腐蚀保护及其他领域，镁的密度小、强度高，说明镁具有轻量性、耐蚀性、耐冲击性，故A、C、D不符合题意，B符合题意.故选 B.
2. A 解析：石墨烯量子点太阳能电池是第三代太阳能电池，引入了纳米技术与量子力学理论，尽管目前尚没有制作出超高转换效率的实用太阳能电池，但是大量的理论计算和实验研究已经证实，量子点太阳能电池将会在未来显示出巨大的发展前景.故选 A.
3. A
4. C 解析：A、B、D.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、平板电脑外壳、仪器中的电子元件均可使用镁合金制作 ，故A、B、D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得轻很多 ，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.
5. A 解析: A.铝制易拉罐是由铝制成的,故A 正确; B. 塑料瓶是由塑料制成的，属于有机合成材料，故B错误；C.玻璃瓶是由玻璃制成的，属于无机非金属材料，故C 错误；D.旧报纸中含有天然的纤维素，不属于金属材料，故D错误.故选 A.
6. D
7. ABC 解析 ： A、B.当材料晶粒细化到纳米级的颗粒时，都成了黑色；实验室里使用的“还原银粉”是黑色的，而“还原铜粉”仍为紫红色粉末；则还原银粉的颗粒小于纳米尺寸 ，而还原铜粉颗粒大于纳米尺寸，故A、B正确；C.纳米防水布可制成防水雨衣 ，故小雨天气纳米材料的羽绒装不易被水淋湿，故C正确；D.隐形飞机不是肉眼看不到的飞机 ，是指能吸收雷达电磁波 ， 能躲避雷达扫描的飞机 ,故D错误.故选ABC.
8.铁钉 解析：不同的物体硬度不同，铁钉在石蜡上刻下划痕，说明铁钉的硬度大于石蜡的硬度.
9.镍 钛 会 解析：由题意可知，镍和钛混合成为合金，叫记忆合金.他有自己独特的物理特性，即温度变化会引起晶体结构发生变化，从而导致形状变化.
10.延展 解析 ：铁在高温烧烤和锤打下，能发生形变，且不易折断，有较好的延展性.
11.密度 导热 半导体
12.(1)恒定 (2)凹陷 离心力的作用 硬 (3)液体防弹衣
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