《新材料及其应用》培优练习
一、单项选择题
1. 悉尼科技大学的研究小组研发了一种独特的复合材料——石墨纸，如图所示。其成分以石墨为主，薄如纸张，比钢要坚硬 倍且轻巧，还可以回收利用。未来应用非常广泛。下列说法错误的是 ?
A. 石墨纸是绝缘体，不易导电
B. 与钢相比，石墨纸的硬度较大
C. 石墨纸是一种环保材料
D. 与同体积的钢相比，石墨纸的质量较小
2. 浙江大学制造出一种由碳元素组成的超轻物质，其内部像海绵一样多孔隙，故名“碳海绵”。碳海绵可用于处理海上原油泄漏事件，处理时，先用它吸收浮在水面上的原油，再通过挤压，将碳海绵内的原油进行回收。此过程没有应用到下列“碳海绵”性质中的 ?
A. 保温性能好 B. 易被压缩
C. 能吸油由但不吸水 D. 密度很小，能浮于海面上
3. 2015年3月9日，全球最大太阳能飞机“阳光动力 号”（如图所示）环球飞行．将用时四到五个月穿越海洋陆地，完成人类史上首次太阳能环球飞行计划．“阳光动力 号”的机身和机翼均采用极轻的碳纤维材料．它的翼展达到 ，比波音 型的翼展还要宽 ，机长 ，接近一个篮球场的长度，而质量仅有 ，跟一辆中型轿车相差无几．它的起飞速度为 ，最大速度约 ．“阳光动力 号”的机身和机翼均采用极轻的碳纤维材料．极轻的物理含义是 ?
A. 材料的质量B. 材料的体积C. 材料的密度 D. 材料的重量
4. 如图是某科技馆的一台“永动机”．由 根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有形状记忆合金制成的叶片，进入热水后因叶片伸展“划水”而转动，离开热水后叶片形状迅速复原．关于该“永动机”的说法正确的是 ?
A. 科技发展制造出了永动机 B. 转动会使水温升得更高
C. 记忆合金是一种新型化合物 D. 水的内能转化为转轮的机械能
二、实验题
5. 一天饭后，小明同学帮妈妈收拾桌上的碗筷时不小心将一杯水碰倒。他忙拿干抹布去擦，却很难将水擦干。妈妈见状拿了另一块干抹布擦，很快就将桌上的水擦干了。他感到有些奇怪。忙问妈妈是怎么回事?妈妈只是告诉他：“我拿的抹布是棉布做的，你手里的抹布是涤纶的”。他很想知道抹布的吸水能力与哪些因素有关，于是他进行了如下的实验探究。
（1）实验目的： ?。
（2）所需的器材：三个形状和大小相同的烧杯，质量相同的棉布，麻布和涤纶布各一块，足够的水。
主要步骤：将三个烧杯中倒入 ? 的水，分别将三块布放入各个烧杯中让水浸透，然后将三块布分别取出。从方便和准确的角度看，应观察和比较 ?。将现象记入下表。
（3）结论： ?。
（4）应用：炎热的夏天，如果人体皮肤被汗浸渍，会让人觉得很不舒服。因此，从吸水多少这个角度说，应尽量采用 ? 类的布料来制作夏装。
三、科普阅读题
6. 阅读《气凝胶，改变世界的神奇材料》，回答问题。
气凝胶，改变世界的神奇材料如图甲所示，把花朵隔着一层气凝胶放在 的火焰上，几分钟后依然芬芳如故，保护它的神奇材料就是气凝胶。
气凝胶——它身轻如烟，是世界上最轻的固体材料之一，有一种“全碳气凝胶”密度仅为 ，比氦气还要轻。如图乙所示为 的“全碳气凝胶”压在花蕊上，花蕊几乎没有变形的情景。气凝胶还是很好的吸音材料，它可以在 频段内高效吸音，大多数人能够听到频率为 的声音，因此它是很好的降噪材料。科学家们研制出的一种称为“飞行石墨”气凝胶，是由多孔的碳管在纳米尺度下交织在一起三维的网状结构，它虽然极轻，但弹性却非常好，它几乎能吸收所有颜色的光。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 倍左右的液体，但气凝胶能吸收其自身质量 倍左右的液体，最高的可达 倍，而且只吸油不吸水，因此气凝胶的这一特性可用来处理海上原油泄漏事件。
根据上述材料，回答下列问题：
（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 ?（选填选项前的字母，符合题意的选项多于一个）
A．质量小
B．体积小
C．密度小
D．单位体积的质量小
（2）“飞行石墨”气凝胶几乎能吸收所有颜色的光，所以它看起来就呈现 ?（选填选项前的字母）
A．黑色
B．白色
C．无色
D．彩色
（3）下列关于对气凝胶的说法，正确的是 ?（选填选项前的字母，符合题意的选项多于一个）
A．气凝胶是一种质量很小的固体材料
B．气凝胶对超声波、次声波都有很强的吸音降噪效果
C．利用气凝胶的隔热性能可以制成建筑物的保温层
D．利用气凝胶可以治理被石油污染的沙滩和海水
（4）请你展开想象，根据气凝胶的保温隔热特性，举例说明它的应用。
7. 纳米陶瓷
纳米陶瓷作为高新科技材料应用广泛。贴于“神舟七号”飞船外表面的“太空”纳米陶瓷，具有永久、稳定的防静电性能，且有耐磨、耐腐蚀、耐高温、防渗透等特点 采用氧化锆材料精制而成的纳米陶瓷刀，具有金属刀无法比拟的优点：刀刃锋利，能切割钢铁等物质。能削出如纸一样薄的肉片；硬度高，其耐磨性是金属刀的 倍；完全无磁性；不生锈变色，健康环保；可耐各种酸碱有机物的腐蚀；为全致密材料，无孔隙、不沾污、易清洁，纳米陶瓷充分体现新世纪、新材料的绿色环保概念是高新技术为现代人奉献的又一杰作。
（1）“神舟七号”飞船与空气摩擦呈炽热状态时，飞船舱不至于被烧毁的原因之一是飞船外表面的陶瓷具有 ?的特点。
（2）纳米陶瓷刀的耐磨性好，是因为它的 ?大
（3）如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）。
答案和解析
1. A
【解析】石墨属于导体，故A的说法错误；
石墨比钢要坚硬 倍，所以石墨纸的硬度较大，故B的说法正确；
石墨纸可以回收利用，所以石墨纸是一种环保材料，故C的说法正确；
由于石墨比钢轻巧，即石墨的密度小于钢，故与同体积的钢相比，石墨纸的质量较小，故D的说法正确。
2. A
3. C
【解析】“阳光动力 号”的机身和机翼均采用极轻的碳纤维材料．“极轻”表示体积一定时，材料的质量非常小，也就是密度很小．所以物理含义是密度极小．
4. D
【解析】从能量守恒定律可知，科技再发展也不可能制造出“永动机”，故A错误；“永动机”转动时，不断从热水中吸收热量，热水的温度会降低，故B错误；记忆合金是一种混合物，不是新型化合物，故C错误；轻杆的末端装有形状记忆合金制成的叶片，其具有热胀冷缩的性质，当其进入热水后受热膨胀而伸展，在水的反作用力作用下而转动，水的内能转化为机械能，故D正确。
5. （1） 探究抹布的吸水能力与其布料之间的关系
【解析】实验目的：探究抹布的吸水能力与其布料之间的关系；
????（2） 质量相等；杯中所剩下的水量
【解析】只有三杯水的质量相等时，才能通过杯中所剩下的水量来探究抹布的吸水能力；
????（3） 棉质抹布的吸水能力最强
【解析】分析记录的数据表格可以观察到：布的吸水能力跟布料的种类有关系，棉质抹布的吸水能力最强；
????（4） 棉质
【解析】因为棉质抹布的吸水能力最强，因此炎热的夏天，如果人体皮肤被汗浸渍，会让人觉得很不舒服。因此，从吸水多少这个角度说，应尽量采用棉质类的布料来制作夏装。
6. （1） CD
????（2） A
????（3） CD
????（4） 可利用保温隔热特性制作航天服，这样航天员在太空穿上用气凝胶制造的航天服，就能抵御太空中巨大的温度变化。
7. （1） 耐高温
【解析】由于飞船在炽热状态下都不会烧毁，即是由于飞船外表面的陶瓷具有耐高温的特点造成的；
????（2） 硬度
【解析】纳米陶瓷刀耐磨性是由于硬度高造成的；
????（3）
【解析】分析上面的曲线，在相同的时间时， 被磨损的程度最小，即其硬度最大，所以它代表的就是纳米陶瓷刀磨损过程；
《新材料及其应用》基础练习
一、单项选择题
1.如图是某大学研究小组研发的一种独特的复合材料“石墨纸”。其成分以石墨为主，薄如纸张，比钢还要硬 倍且轻巧，还可以回收利用。下列说法错误的是 ?
A. 与同体积的钢相比，石墨纸质量较小
B. 与钢相比，石墨纸硬度较大
C. 石墨纸是一种环保材料
D. 石墨纸是绝缘体，不易导电
2. 浙江大学制造出一种由碳元素组成的超轻物质，其内部像海绵一样多孔隙，故名“碳海绵”.碳海绵可用于 处理海上原油泄漏亊件，处理时，先用它吸收浮在水面上的原油，再通过挤压，将碳海绵内的原油进行回收. 此过程没有应用到下列“碳海绵”性质中的 ?
A. 保温性能好 B. 易被压缩
C. 能吸油但不吸水 D. 密度很小，能浮于海面上
3. 羽毛球拍的材质主要有一下几种：钢制、铝合金、碳纤维，一般比赛球拍都用碳纤维的，那么关于碳纤维，以下说法正确的是 ?
A. 碳纤维的密度比其他材质都大 B. 碳纤维比其他材质的硬度大
C. 碳纤维比其他材质成本低 D. 碳纤维比其他材质更容易损坏
4、下列电池对环境不会造成污染的是（ ）
A、干电池?? B、铅蓄电池?? C、锂粒子电池???? D、硅光电池
5、为了保证飞机能在在空中飞行，选用铝合金材料制作机身，因为这种材料（ ）
A、质量小 B、密度小
C、密度大 D、体积大
6、关于“绿色”能源和记忆合金中，理解正确的是（? ）
A、所谓“绿色”能源是指颜色是绿色的能源，如包装纸是绿色的锂电池等。
B、硅光电池比锂电池更优越绝对无污染。
C、记忆合金是一种有记忆，能记住原来形状的一种特殊金属。
D、一般金属合在一起，能制成记忆合金。
7．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
8．下列各种能源中，属于“绿色能源”的是（ ）
A．太阳能 B.煤炭
C.石油 D.天燃气
9、下列电池对环境不会造成污染的是（ ）
A、干电池?? B、 铅蓄电池?? C、锂粒子电池???? D、硅光电池
10、科学家设想利用道路来收集太阳能进行发电，供电动汽车和路灯使用。方法是在路基上先铺设覆盖有太阳能电池的水泥板，再在太阳能电池上覆盖透明的玻璃作为路面，这个设想要能实际使用，对玻璃的选择，下列哪一项不是主要需考虑的（ ）
A．玻璃表面粗糙程度 B．玻璃强度 C．玻璃颜色 D．玻璃的隔音效果
二、填空题
11. 国家大剧院的穹顶表面积达 万平方米，为使如此大面积的建筑外壳不至过重而又坚固，设计者选择了钛金属板作主材，这主要是因为钛的密度 ?，硬度 ?。（两空都选填“大”或“小”）
12. 记忆合金的特点是 ? ，它的主要成分是 ?。
13. 在你的日常生活中，见到过的新材料有 ?。
三、简答题
14. 请你在家中调查一下，你的爸爸和妈妈或者是周围你熟悉的人，在最近 年中家里用到了哪些新材料?它们有什么用途?
15. 根据你掌握的有关的科学知识和你在生活、学习中遇到的问题，说说你还想制造出什么样的新材料?这种新材料有什么特别的效果?
答案和解析
1. D
【解析】根据密度公式可得：，由于石墨纸的密度小，故与同体积的钢相比，石墨纸的质量较小。故 A 不符题意；
“成分以石墨为主，薄如纸张，比钢要坚硬 倍”，体现了与钢相比，石墨纸的硬度较大。故 B 不符题意；
“可以回收再利用”，体现了石墨纸是一种环保材料。故 C 不符题意；
石墨易导电，属于导体。故D符合题意。
2. A
【解析】根据碳海绵“内部像海绵一样多孔隙”可知其易被压缩，根据碳海绵是一种由碳元素组成的超轻物质，其内部像海绵一样多孔隙，用它吸收浮在水面上的原油等，可知其密度很小，能浮于海面上，根据碳海绵可用于处理海上原油泄漏争件，处理时，先用它吸收浮在水面上的原油，再通过挤压，将碳海绵内的原油进行回收．可知其能吸油但不吸水．综上分析可知，此过程没有应用到‘碳海绵’保温性能好的性质．故A符合题意，BCD不合题意．故选A.
3. B
4、D
5、B；
6、B；
7、C
8、A
9、D
10.D
11. 小；大
【解析】因为钛金属板硬度大，稳定性强，
再由公式 ，可知，体积相同，密度越小，质量就越小，
所以设计者选择了钛金属板作主材。
12 当温度达到某一数值时，材料内部的晶体结构会发生变化，从而导致了外形的变化；镍和钛。
13. 不粘锅的涂层
14. 新涂料，不粘锅的涂层，可以减少油烟，防止食物烧焦。
纳米表面织物，用来做衣服的布料，使衣服不容易弄脏，脏了也容易洗，而且不容易滋生细菌。
记忆金属，眼镜镜架，变形之后很容易恢复。
15. 想造出新型的保温材料，可以用来制作羽绒服。
《新材料及其应用》提高练习
一、单项选择题
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. 用银做电器开关的触点——良好的导电性
B. 用胶木制作热水壶的手柄——良好的导热性
C. 用复合材料制作撑杆跳高的撑杆——良好的塑性
D. 用特殊合金制作飞机的机翼——较大的密度
2. 关于密度的应用，下列相关说法正确的是 ?
A. 航天飞机用密度较大的新材料制成，减轻质量
B. 拍摄影视剧房屋倒塌镜头，常选用密度大的材料做道具，更形象逼真
C. 气象工作者利用密度小的气体制造探空气球，采集气象资料
D. 食品工业中无法通过测量牛奶的密度鉴别牛奶的优劣
3. 石墨烯是目前世界上最薄最坚硬的纳米材料，它的熔点超过 ，它具有优良的导电性和导热性，根据石墨烯的性质，你认为石墨烯不适合用来制成 ?
A. 高压输电线 B. 冲击钻的钻头
C. 家用保险丝 D. 电饭锅的锅胆
4. 不同物质有不同物理属性，下面应用中所选物质需要考虑耐磨属性有关的是 ?
A. 用钨作为白炽灯泡灯丝的材料 B. 用橡胶作为汽车轮胎的材料
C. 用铝合金作为制作飞机的材料 D. 用塑料作为插座外壳的材科
5. 浙江大学制造出一种由碳元素组成的超轻物质，其内部像海绵一样多孔隙，故名“碳海绵”。碳海绵可用于处理海上原油泄漏事件，处理时，先用它吸收浮在水面上的原油，再通过挤压，将碳海绵内的原油进行回收。此过程没有应用到下列“碳海绵”性质中的 ?
A. 保温性能好 B. 易被压缩
C. 能吸油由但不吸水 D. 密度很小，能浮于海面上
6. 科学家设想利用道路来收集太阳能进行发电，供电动汽车和路灯使用。方法是在路基上先铺设覆盖有太阳能电池的水泥板，再在太阳能电池上覆盖透明的玻璃作为路面，这个设想要能实际使用，对玻璃的选择，下列哪一项不是主要需考虑的 ?
A. 玻璃表面粗糙程度 B. 玻璃强度
C. 玻璃颜色 D. 玻璃的隔音效果
7. 纳米陶瓷作为高新科技材料应用广泛，它具有坚硬、耐磨、耐腐蚀、耐高温、完全无磁性等特点，它不能应用于 ?
A. “嫦娥二号”外表涂层 B. 切割硬物的刀具
C. 公交 卡 D. 装浓硫酸的容器
8. 羽毛球拍的材质主要有一下几种：钢制、铝合金、碳纤维，一般比赛球拍都用碳纤维的，那么关于碳纤维，以下说法正确的是 ?
A. 碳纤维的密度比其他材质都大 B. 碳纤维比其他材质的硬度大
C. 碳纤维比其他材质成本低 D. 碳纤维比其他材质更容易损坏
二、填空题
9. 列车的车身材料与飞机的相同，采用轻但坚固的优质铝合金材料。物质的物理属性有很多，如密度、磁性、导电性、导热性、硬度等，上述属性中，“轻”反映了铝合金材料的 ?物理属性，“坚固”反映了铝合金材料的 ?物理属性。
10. 纳米材料具有广泛的应用，纳米铜在室温下可以拉长达50多倍而不出现裂纹，所以它具有很好的 ? 性，用纳米陶瓷粉制成的陶瓷，坚硬，“不怕火”，所以硬度 ? 熔点 ?
三、科普阅读题
11. 阅读《新型材料》，回答问题。
《新型材料》
如图所示是科技馆内展示的新型材料：纳米材料、复合材料和双向记忆合金。
纳米材料是指由颗粒尺寸在 之间的超微颗粒组成的材料。纳米是一个极小的长度单位，当材料颗粒小至纳米级别时，会赋予该材料很多特有的性质，是普通材料无法比拟的。
复合材料是两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观（微观）上组成具有新性能的材料。从古至今沿用的稻草增强粘土和已使用上百年的钢筋混凝土均由两种材料复合而成，也是复合材料。由于复合材料的重量轻、强度高、加工成型快、耐腐蚀性能好等特点，不仅广泛应用于汽车、健身器材、建筑、家居等方面。随着现代科技的发展，复合材料在航空工业上也起到十分重要的作用。
用酒精灯给双金属片加热，双金属片发生弯曲，原来这个受热弯曲的金属片是由两种不同的金属贴合而成的，各种金属都有热胀冷缩的特性，而不同的金属随着温度变化热胀冷缩的程度不同，金属片于是就会发生弯曲。例如铁片和铜片组成的双金属片，铜片的膨胀系数比铁片大，温度高时，膨胀得比铁片多，就会弯曲。双金属片的这种性质在生活中有很多应用。
（1）纳米材料是指由颗粒尺寸在 ? 之间的超微颗粒组成的材料；
（2）复合材料广泛应用于汽车、健身器材、建筑、家居等方面，主要因为复合材料 ? 的特点；
（3）给双金属片加热双金属片发生弯曲，这主要是利用了 ? 的特性。
答案和解析
1. A
【解析】A、银具有良好的导电性，可用银做电器开关的触点，选项正确；
B、用胶木做电水壶的把手是利用了胶木的隔热性好和绝缘性强，选项错误；
C、复合材料制作的撑杆在撤去外力作用时，能很好的恢复原状，具有良好的弹性，选项错误；
D、特殊合金密度较小，用来制作飞机的机翼，选项错误.
2. C
【解析】航天飞机的体积一定，由 可知，材料的密度越小，航天飞机的质量越小，故为了减轻质量，航天飞机用密度较小的新材料制成，故A错误；
真实的砖瓦石块质量很大，会把人砸伤甚至砸死，而拍电影时不可能牺牲演员，要换用质量小、体积相同的假砖瓦石块作道具，所以选择密度小的材料做道具，故B错误；
探空气球可以飘在空中，是因为气球内部气体的密度比空气小，因此气象工作者利用密度小的气体制造探空气球，采集气象资料，故C正确；
密度是物质的一种特性，不同的物质的密度一般不同，食品工业中可以通过测量牛奶的密度鉴别牛奶的优劣，故D错误。
3. C
【解析】高压输电线利用了石墨烯导电性好的特点，故A不符合题意；
冲击钻的钻头利用了石墨烯硬度大的特点，故B不符合题意；
石墨烯熔点高不能用来做保险丝，故C符合题意；
电饭锅的锅胆，利用了它的导热性好，故D不符合题意。
4. B
【解析】用钨作为白炽灯泡灯丝的材料要考虑钨丝的熔点，故A错误；
用橡胶作为汽车轮胎的材料要考虑材料的耐磨性，故B正确；
用铝合金作为制作飞机的材料，要考虑材料的密度，故C错误；
用塑料作为插座外壳的材科，要考虑材料的绝缘性，故D错误。
5. A
6. D
【解析】因为发生镜面反射还是漫反射与反射面的粗糙程度有关，所以玻璃表面的粗糙程度直接影响它对太阳光线的反射情况，影响对太阳光线的收集。所以应该考虑玻璃表面粗糙程度，A不符合题意。
由于将玻璃覆盖在太阳能电池上作为路面，所以要考虑玻璃的强度，B不符合题意。
物体颜色的深浅影响对太阳光线的吸收，颜色越深的物体对太阳光线的吸收效果越好。所以要考虑玻璃颜色，C不符合题意。
所用玻璃的隔音效果与科学家利用它收集太阳能进行发电的目的无关，不需考虑，D符合题意。
7. C
8. B
9. 密度；硬度
【解析】“轻”是说物体的质量小，一般是指在体积一定时，质量小，密度小；“坚固”是说物体不易发生形变，指的是硬度大。
10. 延展性；大；高
【解析】由于纳米铜可以被拉得很长，说明具有良好的延展性，纳米陶瓷坚硬，“不怕火”，说明硬度大，熔点高
11. （1）
??????（2） 重量轻、强度高、加工成型快、耐腐蚀性能好
【解析】由于复合材料的重量轻、强度高、加工成型快、耐腐蚀性能好等特点，不仅广泛应用于汽车、健身器材、建筑、家居等方面．随着现代科技的发展，复合材料在航空工业上也起到十分重要的作用。
??????（3） 热胀冷缩
【解析】铁片和铜片组成的双金属片，铜片的膨胀系数比铁片大，温度高时，膨胀得比铁片多，就会弯曲。双金属片的这种热胀冷缩的性质在生活中有很多应用。
