物理沪科版九年级下册 第20章第三节 材料的开发和利用 同步习题 含答案

第三节 材料的开发和利用
一、单选题
1.???石墨烯是一种由碳原子组成的二维碳纳米材料，新能源电池是石墨烯最早商用的一大重要领域，我国科学家研制出一种高性能超级电容器电极材料氮掺杂有序介孔石墨烯，该材料具有极佳的电化学储能特性，可用作电动车的“超强电池”，充电只需7秒钟，即可续航35公里，2018年平昌冬奥会闭幕式上，现场气温低至3℃，舞台上演员衣服轻薄，脚踩轮滑鞋，动作舒展流畅，演员身着超薄保暖服采用了超级新型纳米材料石墨烯发热膜，上场前对服饰内的电池进行充电，确保了演员穿着舒适和保暖要求。关于石墨烯的叙述不正确的是（　　）
A.?石墨烯发热膜的韧性很好
B.?因为石墨烯发热膜是制作演员的服饰材料之一，所以它是一种绝缘体
C.?“超强电池”充电只需7秒钟，因此充电功率大
D.?石墨烯是一种由碳原子组成的二维碳纳米材料，因此它是一种环保材料
2.???2019年3月2日《环球文摘》报道，中国的“天才少年”曹原（23岁）荣登世界顶级科学期刊《自然》，成为2018年度十大科学家之首!他解决了困扰全世界107年的难题，他发现常温下把两层石墨烯旋转到特定的“魔法角度”叠加时，它可以在零阻力的情况下传导电子，成为超导体；以手机为例，一旦安装石墨烯电池，手机充电时间将被缩短为16min，请同学们分析一下，这种超导材料不适合用做（　　）
A.?新能源充电汽车的电池?????????????????????????
B.?电动自行车的“电动机”?????????????????????????
C.?电炉子中“电热丝”?????????????????????????
D.?输电导线
3.???我国年仅23岁的优秀青年科学家曹原研究发现：当两层石墨烯以一个“魔角”叠加在一起时，再加入一定数量的电子，“魔角”石墨烯的电阻突然消失，如果把这一技术应用于生产，它不可以制作的是（　　）
A.?电饭锅?????????????????????????
B.?电磁铁?????????????????????????
C.?电风扇?????????????????????????
D.?导线
4.???金属导体的电阻随温度的增加而增大，在半导体材料的学习中，有些同学很自然地联想到半导体的电阻值与温度的关系这个问题，下面同学们对于这个问题的不同表述，其中最有利于科学探究顺利进行的表述是（　　）
A.?半导体的电阻值与温度有什么关系????????????????????????????????????????
B.?温度改变后，半导体的电阻值相应会发生怎样的变化????????????????????????????????????????
C.?半导体的电阻值与温度真的有关吗????????????????????????????????????????
D.?温度改变后，半导体的电阻值也会改变
5.???华为手机是我们国人的骄傲。华为P40系列智能手机所搭载的国产7纳米制造工艺麒麟990芯片。“在指甲盖大小的尺寸上塞进103亿个晶体管”，实现了性能与能效提升的新突破。计算机芯片，智能手机芯片等体积的微型化及性能的代际提升，都得益于一种新型材料的研发。这种新型材料是（　　）
A.?超导材料?????????????????????????
B.?磁性材料?????????????????????????
C.?纳米材料?????????????????????????
D.?半导体材料
6.???LED灯是一种新型的高效节能光源，它的核心元件是发光二极管。二极管是由下列哪种材料制成（　　）
A.?纳米材料?????????????????????????
B.?金属材料?????????????????????????
C.?半导体材料?????????????????????????
D.?超导材料
7.???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
8.???物理学家发现，将两层只有原子厚的石墨烯以特别的角度堆叠在一起，当碳原子的排列呈1.1度的角度偏移时，就会使材料变为超导体（如图所示）。超导材料应用前景广阔，最适合做（　　）
A.?白炽灯的灯丝?????????????????????????
B.?输电导线?????????????????????????
C.?电吹风的电热丝?????????????????????????
D.?滑动变阻器的电阻线
二、多选题
9.???下列关于材料的说法正确的是（　　）
A.?利用半导体材料可以制作二极管、三极管????????????????????????????????????????
B.?用超导体作为电饭锅的主要部件可以减少热损失????????????????????????????????????????
C.?导体的电阻由其两端的电压和通过导体的电流共同决定?????????
D.?输送电能若能采用超导材料，可以大大降低电能损耗
10.???物质的世界多姿多彩，材料的世界前景广阔，下列关于物质和材料的说法中，正确的是（　　）
A.?原子核带正电，几乎集中了原子的全部质量????????????????????????????????????????
B.?纳米科学技术的研究对象是比夸克更小的微粒????????????????????????????????????????
C.?物质是由分子组成的，分子是不可以再分的????????????????????????????????????????
D.?二极管属于半导体元件，具有单向导电的性能
11.???石墨烯只有一个碳原子厚度的二维材料，如图所示。它具有许多奇特的属性：极强的抗拉力、优良的导电性和导热性、极高的硬度、高熔点、高透光性等，这种高新材料有可能代替硅成为新的半导体材料，发现石墨烯的两位俄裔科学家因此获2010年诺贝尔物理学奖。根据石墨烯的特性，你认为石墨烯可以用来制成（　　）
A.?超级输电线?????????????????????????
B.?保温隔热材料?????????????????????????
C.?超级计算机?????????????????????????
D.?手机显示屏
12.???精细陶瓷以硬度大、耐高温、绝缘性好、透光性高等特点成为当代新材料之一。下列陶瓷制品中主要利用硬度大这一物理属性的是（ ）
A.?陶瓷制成的汽油机火花塞??????????????????????????
B.?陶瓷刀具???????????????????????????
C.?陶瓷制成的光导纤维?????????????????????????????
D.?陶瓷制成的人工膝关节
13.???通过我国科学家的研究发现锶镧铜在-120℃时电阻为0Ω，这种现象叫做超导现象，说明影响导体的电阻大小的因素是（　　）
A.?导体的材料?????????????????????????
B.?导体的长度?????????????????????????
C.?导体的横截面积?????????????????????????
D.?导体的温度
14.???物理来源于生活，生活中蕴含着物理，关于生活中的物理下列说法中正确的是（　　）
A.?手机、笔记本电脑、智能电视等电子产品是利用半导体材料制成的
B.?超导材料可应用于电饭锅和远距离输电线
C.?包裹金属导线的绝缘材料不能导电，是因为绝缘材料中没有电子
D.?家庭电路中用铜导线而不用铁导线，是因为铜的导电性能比铁好
15.???下列关于材料及其应用表述正确的是（　　）
A.?目前正在运营的磁浮列车都是根据超导磁悬浮制成的
B.?条形码扫描器核心构件光敏二极管主要材料是半导体
C.?利用超导材料制成的输电导线，可以实现远距离输电
D.?纳米材料的出现为人们制造微小机器提供了物质基础
三、填空题
16.???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。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，电流从负极流向正极时，LED不发光，这说明发光二极管具有______导电性。
17.???两只水果点亮了一只发光二极管（如图），金属片A是水果电池的______（填“正极”或“负极”），发光二极管主要是由______材料制成的（选填“导体”、“半导体”、“超导体”或“绝缘体”），现将二极管正负极接线对调，二极管不发光，此时水果电池的正负极之间______（填“有”或“没有”）电压。
???如图是由一个小灯泡、一个发光二极管LED、两节干电池、一个开关组成的电路。闭合开关，小灯泡和LED发光，说明LED的正极是较______的引脚（选填“长”或者“短”）。金属导线中的电子移动方向从______（选填“A到B”或者“B到A”）。用一根导线接在小灯泡的两端，观察到小灯泡______以及LED______（均选填“发光”或者“不发光”）。
19.???锗、硅材料的导电性能介于导体和绝缘体之间，这种材料常常称作______（选填“半导体”或“超导体”），这种材料制作成的二极管具有______导电性。
20.???下列物品属于绝缘体的是______（选填序号）①铅笔芯 ②铜线 ③陶瓷 ④盐水。笔记本电脑中的集成芯片是利用锗、硅等______材料制成的二极管、三极管等集成的。
四、综合题
21.???阅读下面材料完成答题。
轰动国际学界石墨烯“魔角”让石墨烯变超导体
世界顶尖学术期刊、英国《自然》杂志（Nature）在北京时间2018年12月19日零时发布了2018年度影响世界的十大科学人物，发现石墨烯超导角度的“神童”曹原出现在榜单的第一位。
2018年3月5日，《自然》背靠背发表了两篇以曹原为第一作者的石墨烯重磅论文。这名中科大少年班的毕业生、美国麻省理工学院的博士生发现当两层平行石墨烯堆成约1.1°的微妙角度，就会产生神奇的超导效应。这一发现轰动国际学界，直接开辟了凝聚态物理的一块新领域。
2014年，当曹原加入实验室的时候，美国麻省理工学院的PabloJarillo-Herrero课题组就已经在用不同的角度堆叠、旋转碳原子层了。曹原的工作是研究垒在一起的两层石墨烯彼此间轻微偏转会发生什么，按照理论预测，轻微的偏转就会让材料行为产生剧变。许多物理学家对此心存怀疑。但曹原着手搭成微妙偏转的石墨烯层后，他发现了奇怪的东西。置于一个小型电场，温度降至绝对零度以上1.7°C，通常会导电的石墨烯成为了绝缘体。这就够令人吃惊了。“我们知道它会在学界引起轰动。”曹原说道。不过，更好的还在后面：稍微调整一下电场，偏转的石墨烯层就变成了超导体，电流可无阻流动。
要使平行的两层石墨烯旋转成约1.1°的“魔角”，需要一些试误，但曹原很快就能可靠地完成。“他的实验技巧至关重要。”Jarillo-Herrero说道。曹原开创了一种撕出单层石墨烯的方法，以制出具有相同角度的双层堆叠。接着微调校准，他还调整了低温系统的温度，使超导性得以更清晰地显现。
在超导方面的应用，目前大部分还只是处于研究实验中，并不能广泛的运用于现实。
当然，也并不是说就没有超导的应用，超导应用目前最成功的是超导磁体和超导微波器件等，也是极为有限。医院里的核磁共振成像大都采用超导磁体，其磁场一直存在线圈中，所以进入检测室需要摘除所有金属物件。
基础科学研究采用的稳恒强磁场、大型加速器磁体、高能粒子探测器以及工业中采用的磁力选矿和污水处理等，也利用了场强高的超导磁体。发展更高分辨率的核磁共振、磁约束的人工可控核聚变、超级粒子对撞机等，都必须依赖强度更高的超导磁体，也是未来技术的可能突破口。超导微波器件在一些军事和民用领域都已经走向成熟甚至是商业化了，为信息爆炸的今天提供了非常有效的通讯保障。
当然，超导的应用也不仅仅只有这些，超导在磁悬浮列车、量子应用、可控核聚变等重要领域都有着巨大的发展空间。
（1）当两层平行石墨烯堆成约1.1°的微妙角度，就会产生神奇的______效应。
（2）置于一个小型电场，温度降至绝对零度以上1.7℃，通常会导电的石墨烯成为了______。稍微调整一下电场，偏转的石墨烯层就变成了______。
（3）去医院做核磁共振需要摘除所有金属物件的原因是______。
???《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1--100nm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；
（4）再写出一种你了解的新型材料的名称______。
第三节 材料的开发和利用
【答案】
1.??B???????2.??C???????3.??A???????4.??B???????5.??C???????
6.??C???????7.??B???????8.??B???????9.??AD???????10.??AD???????
11.??ACD???????12.??BD???????13.??AD???????14.??AD???????15.??BCD???????
16.??单向???????
17.??负极? 半导体? 有???????
18.??长? B到A? 不发光? 发光???????
19.??半导体? 单向???????
20.??③? 半导体???????
21.??超导? 绝缘体? 超导体? 超导磁体的磁场一直存在线圈中???????
22.??1--100nm? 重量轻、强度高、加工成型快、耐腐蚀性能好? 不同金属热膨胀程度不同? 石墨烯???????
【解析】
1.??
解：
A、超薄保暖服采用了超级新型纳米材料石墨烯发热膜，这表明石墨烯发热膜的韧性很好，故A正确；
B、石墨烯发热膜能产生热量，这说明石墨烯发热膜中有电流通过，是导体，故B错误；
C、上场前对服饰内的电池进行充电时，消耗的电能一定，时间越短，则充电的功率越大，故“超强电池”充电功率大，故C正确；
D、石墨烯是一种由碳原子组成的二维碳纳米材料，属于环保材料，故D正确；
本题选错误的；
故选：B。
（1）根据石墨烯能制作衣服分析其韧性的大小；
（2）石墨烯发热膜能产生热量，利用的是电流的热效应；
（3）根据W=Pt分析功率的大小；
（4）根据石墨烯的特点分析。
本题考查了石墨烯的特点及其在生活中的应用，难度不大，要掌握。
2.??
解：超导体的电阻为0，超导体通过电流时，不会产生热量；电池、电动机、输电线不需要产生热量，所以可以利用超导体；而电炉子中“电热丝”是需要产生热量的，利用的是电流的热效应，故C符合题意。
故选：C。
生活中不需要电热的地方可以用超导材料，而需要电热的地方不能用超导材料。
解答本题的关键是超导体是零电阻，所有利用电流热效应工作的电器设备都不能用超导材料制作。
3.??
解：
在“魔角”石墨烯中加入一定数量的电子，“魔角”层叠石墨烯的电阻突然消失，这就是超导现象；
电饭锅是利用电流的热效应工作的，当电流通过超导体时，因为电阻为零，产生的热量为零；
电磁铁、电风扇工作不需要热能，利用超导体能够工作；导线电阻越小，电能的损耗越少，导线可以使用超导体，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选：A。
（1）有些材料的电阻变为零，这即为超导现象；
（2）当电流通过导体产生热量，将电能转化为内能，叫电流的热效应。
假设导体没有电阻，利用电流热效应工作的电器都不能工作，利用电流的磁效应和化学效应工作的用电器不受影响。
4.??
解：半导体的电阻随温度的升高而减小，所以温度改变后，半导体的电阻值相应会发生怎样的变化是对金属导体的电阻随温度的增加而增大最合理的表述。
故选：B。
半导体的阻值随温度、光照和杂质等外界因素的不同而发生变化，故可以利用半导体制作成光敏电阻、热敏电阻以及二极管三极管等。
本题考查半导体的特点，半导体的电阻随温度变化明显，是现代科学中必不可少的元件之一，也是考试的热点之一。
5.??
解：由“在指甲盖大小的尺寸上塞进103亿个晶体管”知，这些零件所占空间体积极小，空间尺度在纳米级，所以属于纳米材料。
故选：C。
纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于尺寸（0.1nm～100nm）或由它们作为基本单元构成，这大约相当于10～100个原子紧密排列在一起的尺度。
此题考查了纳米材料的应用，解题过程中既能感受到科技的神奇，也为我国科学技术的发展感到自豪。
6.??
解：制造发光二极管的主要材料是半导体材料。
故选：C。
二极管是由半导体做成的器件，它具有单向导电性。二极管是由P型半导体和N型半导体组成的，这两种半导体相互接触时，其交接区域称为PN结，PN结具有单向导电性。
本题考查了二极管由什么材料制成，考查方式简单，是一道基础题，学习时要注意积累关于二极管方面的知识。
7.??
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、碳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。
根据碳纳米管的性质进行逐个判断。
本题考查了材料的特性和应用，属于基础知识，要掌握。
8.??
解：
A、超导体电阻为0，灯丝必须在白炽状态下才能正常发光，电阻为零无法将电能转化为内能，无法放热，故A不符合题意；
B、根据焦耳定律Q=I2Rt，可知，远距离输电，当电阻为零时，可使导线损耗为零，便可提高传输效率，故B符合题意；
C、电吹风的电热丝是利用电流热效应工作的，它不能使用超导体，故C不符合题意；
D、滑动变阻器滑动变阻器是通过改变连入电路的电阻丝长度来改变电阻大小，它不能使用超导体，故D不符合题意。
故选：B。
超导现象是电阻为零的现象，超导体适合制作输电导线和电动机线圈等。
利用超导体进行远距离输电，在输电过程中不会由于电流流过导体产生焦耳热而损失电能，可以减少电能的损失，具有很大的优越性。
9.??
解：A、导电能力介于导体和绝缘体之间的材料叫半导体，半导体是制作二极管、三极管的材料，故A正确；
B、超导材料的电阻为零，根据Q=I2Rt知，电流通过时不会发热，所以不能应用于电饭锅的电热丝，故B错误；
C、导体电阻是导体本身的一种性质，由导体的材料、长度、横截面积和温度决定，与导体两端的电压与流过导体的电流无关，故C错误；
D、超导体的电阻为零，有电流通过时不会发热，若用在输电线上，可以减少由于发热而产生的电能损耗，故D正确。
故选：AD。
（1）二极管、三极管有半导体制作而成，二极管：具有单向导电性。三极管：具有将电信号放大的作用；
（2）超导体的电阻为0，根据Q=I2Rt分析；
（3）导体电阻由导体的材料、长度、横截面积和温度决定，与导体两端的电压与流过导体的电流无关；
（4）超导材料的电阻为零，若有电流通过时，不会发热而损耗电能，据此分析。
此题主要考查对半导体、超导体以及影响电阻因素的理解，属于基础知识。
10.??
解：A、原子由原子核和核外电子组成，原子核由带正电的质子和不带电的中子组成，原子核几乎集中了原子的全部质量，故A正确；
B、纳米科学技术的研究对象是原子，其尺度比夸克大得多，故B错误；
C、物质是由分子或原子组成的，分子是由原子组成的，分子是可以再分的，故C错误；
D、二极管是由半导体材料制成的，具有单向导电性，故D正确。
故选：AD。
（1）物质是由分子或原子组成的，分子是由原子组成的。原子是由原子核和核外电子组成的，原子核又是由带正电的质子和不带电的中子组成的；
（2）纳米技术是以0.1～100nm这样的尺度为研究对象的前沿科学，纳米科学技术的研究对象是原子；
（3）导电能力介于导体和绝缘体之间的是半导体，二极管是半导体材料的应用，具有单向导电性。
此题考查了原子结构、纳米技术及半导体材料的应用，包含的知识点较多，难度不大，属于基础知识的考查。
11.??
解：A、超级输电线，利用了它的导电性好的特点，故A正确；
B、保温隔热材料，要求导热性能差，而石墨烯具有优良的导电性和导热性，故B错误；
CD、超级计算机、手机显示屏都利用了它的半导体特性，故CD正确。
故选：ACD。
石墨烯是一种新发现的材料，它的物理性质是拉力好、导电性和导热性好、硬度大、熔点高等，根据它的这些特性我们就能知道它的用途。
这是一道关心科技发展的一道较简单的基础题。解题时一定要从题目中给出的材料的特性入手。
12.??
解：
A、陶瓷制成的汽油机的火花塞是利用陶瓷耐高温的特点，故A不符合题意；
B、用纳米陶瓷材料制成切割硬物的刀具利用坚硬、耐磨的特性，故B符合题意；
C、光导纤维不能导电，但可以导光是利用了高透光性的特点，故C不符合题意；
D、用纳米陶瓷制成的人工膝关节是利用了其坚硬、耐磨的特性，故D符合题意。
故选：BD。
根据材料的特性及各选项的材料是否适合这一特性来判断。
要会根据材料的特性来判断应用的场合，是一道基础题，学生易于解答。
13.??
解：导体锶镧铜在-120℃时电阻为0Ω，与导体的长度，导体的横截面积无关；与导体的材料，导体的温度有关。
故选：AD。
导体锶镧铜在-120℃时电阻为0Ω，这种现象叫做超导现象，说明部分导体在温度降到足够低的情况下可以变成超导体。
本题考查超导现象，难度不大。
14.??
解：
A、手机、笔记本电脑、智能电视等电子产品是利用半导体材料制成的，故A正确；
B、超导材料的电阻为零，根据焦耳定律可知，当电阻为零时，不会产生热量，所以不能利用超导材料制成电饭锅的电阻丝，但可以应用于远距离输电线，故B错误；
C、包裹金属导线的绝缘体不导电，是因为绝缘材料中几乎没有自由电子，而不是没有电子，故C错误；
D、铜的导电性能比铁的导电性能好（即铜的电阻率小），所以，家庭电路中用铜导线而不用铁导线，故D正确。
故选：AD。
（1）声音和电磁波都能传递信息；
（2）超导现象是导体零电阻现象；
（3）物质的性质决定了它的用途，物质的用途又能反映出它的性质。电阻率的大小是选择导线首先要考虑的；
（4）导体导电是因为含有大量的自由电荷，绝缘体不导电是因为几乎没有自由电荷。
本题是一道综合电磁波知识点的题目，做题时要对照相关的物理知识，仔细分析每一种情况的对错。
15.??
解：A、目前世界上使用的磁浮列车都是根据磁极间的相互作用使车身悬浮起来的，故A错误；
B、当光照发生变化时，由半导体材料做成的光敏电阻的阻值可发生变化，则可以感知条形码，故B正确；
C、超导材料是一种电阻为零的材料。人们可以利用超导体的电阻为零特性实现远距离大功率输电，故C正确；
D、纳米是一种长度单位，它用来表示最小的长度，1纳米=10-9米，纳米材料的出现为人们制造微小机器提供了物质基础，故D正确。
故选：BCD。
（1）磁悬浮列车是一种采用无接触的电磁悬浮、导向和驱动系统的高速列车，它依靠电磁吸力或斥力将两次悬浮于空中实现列车与轨道间的无机械接触，再利用线性电机驱动列车运行，其运行速度可达500km/h以上。
（2）条形码扫描器广泛应用于商业、邮政、交通等领域，扫描器中光敏二极管的主要材料是半导体；
（3）超导是超导电性的简称，它是指金属、合金或其它材料在低温条件下电阻变为零，电流通过时不会有任何损失的性质。
（4）纳米材料是指构成物质的单元在1nm以内时，就会出现奇异的性质。
本题考查了学生对半导体、磁悬浮列车、超导体和纳米材料的了解，属于基础知识的考查，比较简单。
16.??
解：由题意可知，电流由正极经过LED流向负极时，LED发光；反之，电流从负极流向正极时，LED不发光，这说明发光二极管具有单向导电性。
故答案为：单向。
二极管具有单向导电性，据此可做出解答。
本题主要考查了对二极管单向导电性的了解，属基本电学常识之一。
17.??
解：
图中二极管发光，说明二极管的连接是正确的，因此水果电池组的A极是负极；
二极管是由半导体材料组成的；
此时水果电池的正负极之间仍然有电压。
故答案为：负极；半导体；有。
二极管具有单向导电的性质。二极管是由半导体材料制成的，有两根引线，一根为正极，另一根为负极；二极管的导电性能很特殊，它只允许电流从它的正极流向负极，不允许从负极流向正极；电源的两端存在电压。
本题考查了二极管的导电性和电路的连接方式，属于基础知识的考查，比较简单。
18.??
解：（1）闭合开关，小灯泡和LED发光，说明电流从电源的正极流出，经过开关和LED灯、灯泡后流入电源的负极，故灯泡中电流的方向是从LED的较长的引脚流入，从短的引脚流出；由于二极管具有单向导电性，所以此时LED的正极是较长的引脚；
同时电流从A到B；由于电路中移动的电荷是自由电子，自由电子定向移动的方向和电流的方向是相反的，故灯泡中自由电荷移动的方向是从B到A；
（2）用一根导线接到小灯泡两端，此时电流不会经过小灯泡，而是通过导线直接回到负极，故小灯泡不能发光，原因是小灯泡被短路了，此时由于通过LED灯有电流，LED灯仍然发光。
故答案为：长；B到A；不发光；发光。
（1）二极管是由半导体做成的器件，它具有单向导电性；根据电路中电流的方向分析；
（2）将用电器两端用导线直接连接，会造成用电器短路，用电器不能工作。
本题考查了半导体的应用、串联电路的电流规律、电流的方向、短路现象，都属于基础知识。
19.??
解：
锗、硅导电性能介于导体和绝缘体之间，常常称做半导体；半导体材料制成的二极管具有单向导电性。
故答案为：半导体；单向。
（1）容易导电的物体称为导体，例如金属、人体、大地、石墨、酸碱盐的水溶液等；不容易导电的物体称为绝缘体，例如玻璃、橡胶、塑料、陶瓷等；导电能力介于导体和绝缘体之间的是半导体，例如锗、硅等；
（2）半导体材料有许多独特的功能，根据半导体材料的特殊性质制成了特殊的元件。
本题考查半导体，以及半导体的应用，是一道基础题。
20.??
解：）①铅笔芯?②铜线?③陶瓷?④盐水中，铅笔芯的材料是碳属于导体，铜线的材料是金属铜，属于导体，盐水是食盐溶液，属于导体，陶瓷是很好的绝缘体。故填序号③。记本电脑中的集成芯片是利用锗、硅等半导体材料制成的二极管、三极管等集成的。
故答案为：③；半导体。
（1）容易导电的物体叫导体，不容易导电的物体叫绝缘体；常见的导体包括：人体、大地、各种金属、酸碱盐的溶液等。常见的绝缘体有陶瓷、塑料、玻璃、橡胶、油等；导体和绝缘体没有绝对的界限。
（2）锗和硅是很好的半导体材料，常用做制造二极管和三极管。
知道生活中常见的导体和绝缘体，知道常见的半导体材料在生活中的应用，可解答此题。
21.??
解：（1）中科大少年班的毕业生、美国麻省理工学院的博士生曹原发现，当两层平行石墨烯堆成约1.1°的微妙角度，就会产生神奇的超导效应；
（2）根据文中的内容可知，置于一个小型电场，温度降至绝对零度以上1.7°C，通常会导电的石墨烯成为了绝缘体；稍微调整一下电场，偏转的石墨烯层就变成了超导体，电流可无阻流动；
（3）由于超导磁体的磁场一直存在线圈中，所以进入检测室需要摘除所有金属物件。
故答案为：（1）超导；（2）绝缘体；超导体；（3）超导磁体的磁场一直存在线圈中。
（1）曹原发现当两层平行石墨烯堆成约1.1°的微妙角度，就会产生神奇的超导效应。这一发现轰动国际学界，直接开辟了凝聚态物理的一块新领域；
（2）置于一个小型电场，温度降至绝对零度以上1.7°C，通常会导电的石墨烯成为了绝缘体；
（3）医院里的核磁共振成像大都采用超导磁体，其磁场一直存在线圈中，所以进入检测室需要摘除所有金属物件。
本题是一道材料分析题，仔细阅读原文，从原文中获得有用的知识是解题的关键。
22.??
解：（1）纳米材料是指由颗粒尺寸在 1--100nm 之间的超微颗粒组成的材料。
（2）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）金属虽然具有热胀冷缩的特点，但在受热程度相同时，不同金属的膨胀程度是不同的。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；
（4）高密度复合材料、石墨烯、高温超导材料等，都是新型材料。
故答案为：（1）1--100nm； （2）重量轻、强度高、加工成型快、耐腐蚀性能好；（3）不同金属热膨胀程度不同；（4）石墨烯。
仔细阅读材料内容，根据材料提供的信息及自己对新材料的了解作答。
本题考查了纳米材料的特点和在生活中的应用，是一道联系科技成就的应用题。