2008中考复习辅导精品—材料世界

第5课时 材料世界
一、课前小热身
1．在下列四组物体中，全部属于导体的是( D )
A．人体 陶瓷 塑料尺 B．铜线 大地 玻璃
C．硬币 橡胶 大地 D．金戒指 人体 铅笔芯
2．将钢棒、水银、玻璃棒、盐水、铅笔芯、塑料尺分成两类。其中具有共同特征的一类物品是钢棒、水银、盐水、铅笔芯，其特征是导体。
3． 温度降到很低时，某些金属超导体的电阻会突然消失，这种现象称为超导现象，假如所有导体都没了电阻，当用电器通电时，下列说法正确的是（B）
A．白炽灯仍然能发光 B.电动机仍然能转动，
C．电饭锅仍然能煮饭 D.电熨斗仍然能熨烫衣服
4．以下器材中，没有应用磁性材料的是（C）
A.录音带 B.打电话用的IC卡
C.VCD光碟 D.电冰箱门上的密封条
5．在我国“三星堆遗址”的出土文物中，发现了用极薄的金箔贴饰的精美“金器”。黄金可以被做成极薄的金箔，主要是因为黄金的（A）
A．延展性好 B．硬度大 C．弹性好 D．密度大
二、考点大聚集
（一）导体、绝缘体、半导体
1.容易导电的物体叫导体，如各种金属、酸碱盐的水溶液、铅笔芯、人体、大地等是导体。
2.不容易导电的物体叫绝缘体，如纯净的水、空气、塑料、橡胶、玻璃、陶瓷等是绝缘体。
3.导电性能介于导体和绝缘体之间的一类物质，如锗、硅、碲以及金属氧化物和硫化物等都是半导体。
【辨析】导体和绝缘体的区别是由于内部的导电机制不同。导体内部有大量的可以自由移动的电荷，例如金属导体内部有大量的自由电子，酸、碱、盐的水溶液中有大量的正、负离子。当导体两端加有电压时，这些热运动的电荷就在电压作用下定向移动形成电流。绝缘体中可以自由移动的电荷很少，一般情况下，绝缘体两端加上电压也不能形成电流。
导体和绝缘体之间并没有绝对的界限。当条件改变时，绝缘体也可以成为导体，例如玻璃在温度升高时，其导电的能力也逐渐增强。
（二）磁性材料
1.硬磁材料：又称永磁材料。它适用于制作永磁铁，可制造磁电式仪表、扬声器、录音机中的永磁铁芯。
2.软磁材料：容易磁化也容易去磁，可用作变压器、电动机、发电机的铁芯材料，电子产品中的各种磁性元件。
3.磁记录材料：用于录音、录像等方面。
【注意】物质属性有：颜色、气味、状态、形状、弹性、硬度、延展性、磁性、导电性、金属非金属等，进行物质分类时，可把某一属性相同的物质作为一类。物质常用分类方法：按固态、液态、气态分类；按导电性分类；按是否有磁性分类；按是否属于金属分类，按是否属于纯净物分类。
（三）新材料
1．纳米材料：纳米是长度单位，一纳米为十亿分之一米。当材料的微粒小到纳米尺寸时，材料的性能就会发生显著的变化。这一类材料称为纳米材料。如纳米电子器件尺寸更小、运算速度更快、耗能更少。
2．超导材料：某些导体在温度降低到一定值时，其电阻会突然变为零。材料的这种特性称为超导性，具有超导性的材料叫超导材料。利用超导体的零电阻特性，可以大大降低导线输电过程中电能的损耗；电动机、发电机中的线圈用超导材料，可以大幅提高其功率和效率。
3.隐性材料：隐性材料常用于飞机、坦克等重要军事目标和武器上，涂有隐性材料的物体能将雷达发射出的电磁波大部分吸收掉，反射回去却很少。
三、方法显示屏
【例1】（05年镇江市）现有六种物品：铁钉、玻璃、铅笔心、水银、橡胶棒、陶瓷片.小明将它们分成两类，如下表所示.则小明是按照物质的哪种物理属性进行分类的 （ ）
第一类 第二类
铁钉 铅笔芯 水银 玻璃 橡胶棒 陶瓷片
A．密度 B．磁性 C．硬度 D． 导电性
思路方法：第一类物质是导体，第二类物质是绝缘体，所以小明是按物质的导电性分类的。
答案：D
变式题：（05年广东省茂名市课改区）汞、橡胶、金钢石这些物质中，常温下呈液态的是
，适宜用做冲击钻钻头的是 。汞的温度降低到-269℃时会出现超导现象，在超导情况下用汞作为大电流的传输导线时，汞导线 （填“会”或“不会”）消耗电能。
思路方法：汞，又叫水银，常温下是液态，又称为“液态金属”，是导体。金钢石的硬度很大，适宜做钻头。超导情况下，汞没有电阻，不会产生电流的热效应，作为导线不会消耗电能。
答案：汞；金钢石；不会
【例2】（05年济南市课改区）铝合金因具有坚固、轻巧、美观、易于加工等优点而成为多数现代家庭封闭阳台时的首选材料。这与铝合金的下列物理性质无关的是（ ）
A.较小的密度 B.较大的硬度 C.良好的导电性 D.较好的延展性
思路方法：铝合金轻巧是由于密度较小，坚固是由于具有较大的硬度，易于加工是由于具有较好的延展性，银白色外观，又不生锈使其看起来很美观。良好的导电性与这些优点无关。
答案：C
变式题：（05年临沂市课区）不同的材料，有不同的物理性质，不同条件和环境，对材料的物理性质要求不同。消防队员们所穿的消防服，就应具备某些特殊性能。若让你设计消防服装，请根据学过的物理知识，对制造消防服装的材料应具备的物理性质提出要求。（至少提三项）
思路方法：本题从实际中选取素材，将物质的属性与和社会实际、科学技术的发展联系起来，是新课示标倡导的方向。
答案：耐热，防变形；不善于传热；反射光和热；抗燃，熔点高；黄色，便于发现消防队员的位置；耐腐蚀，防化学品；不善于导电，防电源漏电触电；自洁能力强，不沾水和污渍。
【例3】（05年宜昌课改区）下列材料属于半导体材料的是（ ）
A.铜 B.石墨 C.橡胶 D.硅
思路方法：铜、石墨是导体，橡胶是绝缘体，硅是半导体材料。新课标要求学生对半导体的某些特点有初步了解。如半导体的导电性，二极管、三极管等半导体器件所具有的一些独特功能等。
答案：D
变式题：(05年宜昌市课改区)有一种“隐形飞机”，可以有效避开雷达的探测，秘密之一在于它的表面有一层特殊材料，这种材料能够 （填“增强”或“减弱”）对电磁波吸收作用，秘密之二在于它的表面制成特殊形状，这种形状能够 （填“增强”或“减弱”）电磁波反射回雷达设备．
思路方法：雷达发出的电磁波遇到飞机后，反射回来的电磁波被雷达接收，通过对反射回来的电磁波的分析，从而能跟踪飞机的飞行路线和飞行状况。“隐形飞机”之所以能够反跟踪，是因为其表面有一层隐性材料，这种材料能够增强对电磁波的吸收作用，并且其表面制成特殊形状，能够减弱电磁波的反射，雷达无法通过电磁波获取飞机飞行的信息，就变成“睁眼瞎”了。
答案：增强；减弱
【解题回顾】本题考察了新材料和电磁波应用。电磁波是当今社会信息传递的重要载体，如收音机、电视机、手机等都是利用电磁波来传递信息的重要工具。“隐形飞机”运用了新材料，切断了信息传递通道，是现代战争中高科技武器。
【例4】（05年南京市）下表列出了常见几种合金的成分及主要性质
名称 高速工具钢 武德合金 镍铬合金
成分 含铬3.8－4.4%，钨11－19%，钒等 含铋50%，铅25%，锡、铬各12.5% 含镍80%，铬20%
性质 耐磨，硬度大 熔点很低(70℃) 熔点高，电阻大
根据上表提供的信息，你认为电炉丝应选用 丝绕制而成，加工零件用的刀具、钻头应选用 制成(本题选填合金名称)。
思路方法：电炉丝与导线串联，根据焦耳定律，相对于导线电阻大时发热效率高；发热时，温度高，所以要选用熔点高、电阻大的镍铬合金。加工零件用的刀具、钻头工作时温度较高，易磨损，所以选用高速合金钢。
答案：镍铬合金；高速合金钢
变式题：钢筋水泥混凝土和沥青混凝土两类材料，考虑到桥墩的坚韧性，应选用_______，而考虑到桥梁桥面的抗疲劳性，应选用_________。
思路方法：钢筋水泥混凝土硬度高，比较坚固，适合做桥墩。沥青混凝土有一定的柔韧性，适合做桥面。
答案：钢筋水泥混凝土；沥青混凝土
四、中考新视窗
【例5】（05湘潭市课改区）磁悬浮列车——人类理想的交通工具
磁悬浮列车是运用磁铁的性质，使列车完全脱离轨道而悬浮行驶的“无轮”列车，时速高达几百公里．磁悬浮列车稳定性高，维修简便，能源消耗低，噪音小，当磁悬浮列车时速达300公里以上时，噪声还只有65分贝，比汽车驶过时的声音还小，是一种名副其实的绿色交通工具。
我国和一些欧美国家正在研究开发新型磁悬浮列车．如图是我国2002年在上海下线营运的磁悬浮列车．
1987年，日本完成了超导体磁悬浮列车的原型车，最高时速为420公里。车上装备的超导体电磁铁与地面槽形导轨上的线圈相互作用，从而使车体上槽形导轨两侧的线圈与车上电磁铁之间相互作用，从而产生牵引力使车体一悬浮一边前进。
目前，美国正在研制地下真空磁悬浮超音速列车．这项计划要求首先在地下挖出隧道，铺设管道，然后抽出管道中的空气，让超导磁悬浮列车在接近真空状态下行驶．这种神奇的“行星列车”若以设计的最高时速横穿美国大陆行驶7500公里的距离，只需20分钟时间，而喷气式客机则需5小时．
展望未来，随着现代高科技的发展，高速、平稳、安全、无污染的磁悬浮列车，将成为21世纪人类理想的交通工具．
阅读上面的资料，完成下面的问题：
(1)让磁悬浮列车悬浮，是利用了磁铁的 性质．
(2)磁悬浮列车要用到电磁铁，这是因为电磁铁与永磁体相比较，电磁铁具有
的优点．电磁铁的线圈一般用超导体材料(电阻小到可以忽略)绕制，原因是： 。(3)下列关于磁悬浮列车的说法正确的是 ．
A． 列车悬浮是为了大大减小列车与轨道之间的摩擦
B． 让列车在真空中行驶是为了减小列车的重力
C．让列车在地下挖出的隧道中行驶的目的是减小列车的重力
D．让神奇的“行星列车”在接近真空状态下行驶是为了减小空气对列车的阻力
(4)磁悬浮列车与普通内燃机列车相比较，主要有哪些优点和缺点
(5)美国正在研制的“行星列车”，它的最高设计速度为每小时多少公里 它速度是喷气式客机的多少倍
答案：（1）异名磁极相吸引，同名磁极相排斥；（2）电磁铁能控制磁性的有无、强弱、极性，超导体电阻很小，能产生很大的电流，能使电磁铁产生很强的磁场；（3）A、D；（4）优点：速度快、无污染、噪声小等；缺点：造价昂贵，制造难度大，遇到障碍时有安全隐患等；（5）22500km/h；15
点评：磁悬浮列车是现代科技产物，是时代文明、发展的象征，但涉及的物理原理简单，拉近了高科技与学生的距离，有利于激发学生热爱物理、学好物理的热情。
新课标明确要求了解新材料的应用对人类生活和社会发展可能带来的影响。如人们利用超导零电阻的特点用很细的电线进行远距离的大功率输电，并且可以大大减少电能的浪费。人们利用超导的磁悬浮现象研制“无摩擦”的磁悬浮列车，这将大幅度地提高列车速度，增大安全性能。超导材料利用还可使电脑中微型集成电路的能量耗损大幅度减少，明显提高电脑工作效率。人类利用半导体材料研制了太阳能电池，由此人类在开发新能源的进程中又迈了一大步。已广泛应用于商业、邮政、交通等领域的条形扫描仪主要应用了发光二极管、光敏二极管等半导体器件的工作原理，目前对社会产生巨大影响的电脑，也与半导体器件器件密不可分。纳米材料为人们制造更小的机械提供了物质基础，可以提高材料的强度和硬度等。人们正在将纳米技术应用于信息、生物工程、医学、光学、材料科学等领域。
五、挑战百分百 ※
一、选择题
1.（05年浙江省）下列材料具有磁性的是（ A ）
A．磁铁　　　B．塑料　　　C．木材　 　D．铜
2．（广州市实验区）下列物质中，属于半导体的是（ C ）
A铜 B玻璃 C锗 D 塑料
3．（05年辽宁省课改区）下列关于物质分类合理的是（ B ）
A.铅笔芯、橡胶、铁是导体　 B.塑料、干木棒、陶瓷是绝缘体
C.铁、冰、玻璃是晶体　 D.蜡、食盐、水银是非晶体
4．下列各组物质中全部属于导体的是（ D ）
A．塑料、陶瓷、油 B．塑料、大地、石墨
C．塑料、人体、铜 D．人体、铜、石墨
5．关于下列材料的物理性能与用途的说法中，不正确的是（ D ）
A.利用钢的硬度做成钢叉 B.利用橡胶的弹性做成轮胎
C.利用铜的延展性拉制金属丝 D.利用玻璃的延展性做成玻璃杯
6．材料或物体在外力作用下产生形变，若撤去外力后，形变随即消失，恢复原来形状和尺寸的性质叫做弹性，这也是物质的一种属性。金属、陶瓷、花岗石、报纸这些材料中，根据你的生活经验判断，弹性较好的是 （ A ）
A．金属 B．陶瓷 C．花岗石 D．报纸
7．通常家用电路的电线用铜做导电体，而不用铁，这主要是考虑金属的 ( D ）
A．柔韧性 B．导热性 C．防辐射性 D．导电性
二、填空题
8．（05年芜湖市课改区）通常情况下，铜、铝、玻璃、硅、橡胶五种物质中属于半导体的是硅。
9．（05年宜昌课改区）自然界的物质存在各种物理性质，组成物体的物质不同，它们的性质一般不同.在弹簧测力计、橡皮泥、保险丝和指南针等物体中，利用磁性工作的是指南针，利用弹性工作的是弹簧测力计.
10．超导状态下，导体的电阻R＝0；如果利用超导输电线进行远距离输电，导线不会（选填“会”或“不会”）发热。
11．电工用的钢丝钳的把柄上都套有橡胶套，这是利用了橡胶不容易导电的特点；电工接线时，总是把导线外层的塑料皮剥去一部分，这是因为塑料皮是绝缘体。
10．在下列各应用实例中，主要利用了该材料的哪种物理性质？
（1）用铜制成导线：导电性
（2）用金刚钻做玻璃刀的刀头：硬度
（3）古人用竹片制成弓：弹性
（4）用弹簧片做成机械钟表的发条：弹性
12．铅笔是通过在石墨中加入不同比例的黏土制成的。加入黏土的比例超高，铅笔的硬度就越高；HB、2H、2B、4B、3H五种不同型号的铅笔，按硬度从大到小的顺序是3H、2H、HB、2B、4B。
13．利用半导体材料制成的条形码扫描器已广泛用于商业、邮政、交通等领域。条形码扫描器的工作原理是：当发光二极管照射条形码时，光敏二极管便测量反射回来的光，并将光信号变为电信号，电脑根据获取的电信号信息进行分析，检测物品。
三、简答题
14．冬天，为了保温，新洲中学常在校门口的公用开水桶外裹上一层棉被，后来学校想用一种新型材料替代棉被，为了比较它们的保温性能，张老师带着同学们设计完成了如下实验：取厚度相同的这两种材料，分别包着装有质量相等、温度相同的热水的烧瓶，并将两瓶放入同一环境之中，定时测量两烧瓶中的温度，实验测得数据如下表：
时间t/min 0 5 10 15 20 25 35 45 55 60 80 95 110 125 140 155
新型材料T1/℃ 80 72 64 59 55 51 46 41 37 34 30 26 24 22 21 20
棉被 T2/℃ 80 65 56 48 43 38 32 28 26 24 22 22 21 21 20 20
根据实验数据，你认为是否可用新型材料替代棉被？为什么？
答案：可以，因为在相同时间内，用新型材料包着的烧瓶降低的温度少，所以新型材料更不容易散热。
15．用人造大理石做厨房的橱柜台面，其环保性优于天然大理石，但人造大理石的硬度不如天然大理石，因此台面容易造成划痕。你观察过生活中的这种现象吗？如何对它们的硬度进行比较？这种台面应该怎样保护？
答案：可以用金属类的清洁球摩擦小块天然大理石和人造大理石，通过比较它们的表面划痕情况来比较硬度。使用这种环保型的台面，不宜用金属球之类的清洁物品进行擦拭，适合于使用清洁液以及软布对台面进行清理。
六、备考资源库
超导世界的奥秘
　
在电能传输过程中，由于导线电阻的存在，都要产生热效应，白白地消耗了电能，还会给机器、设备造成损害，科学爱为此伤透了脑筋，千方百计地探索电阻很小甚至为零的导体输送电能。在人类以自己的智慧和劳动踏入从未进入的低温奇异世界时，1911年科学爱发现在4.2K附近，水银的电阻消失了，这就是通常所说的超导现象。这时水银进入了一种新的状态，电阻变为零，这种特殊的导电性质的物质状态，科学爱称为超导态。从此揭开了研究超导的第一页。超导现象这一伟大发现，促使人们挖掘物质世界中超导电性所隐藏的最神秘的宝藏。
　　具有超导电性的物质叫超导体，超导体电阻突然变为零的温度叫超导临界温度至今已发现有28种元素、几千种合金和化合物是超导体。超导体进入超导状态时，不仅其内的电阻为零，而且体内的磁场也为零，表现出完全的抗磁性。请看一个有趣的实验：把由三条铜腿支撑着的铅碗浸入液氦中，这时温度为4K，铅进入超导状态，当永久磁棒靠近铅碗表面时，奇怪的现象发生了，磁棒悬空漂浮在碗的上面。这是由于铅碗的完全抗磁性产生了足够大的排斥力，与磁棒受到的重力相平衡的缘故。
　　长期以来，人们发现的超导体只能低温液氦区（4K左右）工作，这就需要许多低温设备和技术，费用很高且不方便，因而限制了超导体的应用。60年代开始，人们一直在探索把超导临界温度提高到液氮温区（77K）以上的办法，这就是高温超导研究。1986年高温超导研究取得了突破性的发展，科学家相继发现了许多高温超导物质。现在高温超导体的临界温度已达到130K左右，使超导体已走出了液氦的阴影，为人类挖掘超导电性所隐藏的宝藏开辟了广阔的前景。
　　现在超导的应用已闯入许多重要领域，如超导磁体、超导加速器、超导电动机等。但超导的广泛应用还要克服许多障碍，超导世界的奥秘有待进一步揭示。有位超导专家说过："如果在常温下，例如300K左右能实现超导电现象，则将使现代文明的一切技术发生变化"科学家正在超导世界中探索性能更好的高温超导材料，研究高温超导在技术上的应用。可以预见，超导奖在能源、通信、计算机、医疗、交通各个领域中大显身手，为人类造福。
液晶体世界
1888年，奥地利植物学家弗里德里希·雷尼泽尔在研究植物胆固醇生物功能时，发现了一种新物质，其性能从不为人所知（后被确认为胆固醇苯酸类物质）。这种物质在145.5℃时，由固体变为不透明的液体，而在178.5℃时，就变成完全透明的液体。一年后，法国人奥托·莱曼发现，这种物质即便在不透明的液体状态时，也保持一种晶体结构，于是就为其取名“液晶体”。这种物质在60年代前期，还一直被看成是实验室里的一种普通的新奇东西，但在这以后，研究深入一步，就开始发现它能应用在图像的显示方面。
数字手表、电子记事本、便携式电脑，今天我们处于这些物品的包围之中。这些东西都有一个显示器，也就是小屏幕，人们将其命名为液晶显示器。但究竟液晶体为何物，我们所看到的数字，字母和图像是以什么方式形成的呢？
　　液晶体是这样一种物质，在不同的温度不，它可以呈现出固态或液态的特征。事实上，它的形状好似盛液体的容器，但它的分子（像拉长的小棍）排列得很规则，是典型的结晶体式的排列。它有两种可熔温度：在第一个熔温度下，晶体由固体变“不透明”的液体，而当温度升高之后，它就达到了第二个可熔点，成为正常的透明液体。
　　液晶体有着不同的特性。最常用的是被称为向列相或称丝状的晶体。它的功能是使数字和字母形象化的出现在显示器上。如数字手表的小屏幕就是在两层玻璃之间置入一层极薄的（约千分之二毫米）丝状晶体而制成的。在其中一块坡璃的内侧，覆盖着一层传导材料，上面附有印刷线路。当电流通过时，分子的排列顺序受到干扰，晶体就失掉了它的透明度。那些变成了不透明的点就形成了字母或数字。为使图像在液晶体小屏幕上形象化，就需要利用由一个金属层（一般为铝层）反射的自然光，这个金属层被安置在小屏幕上。为了能够在光线不足的情况下使用液晶体，还需要在屏幕内安装一个小灯泡（背光）。