初中物理四 新材料及其应用精品课后复习题

2.4新材料及其应用同步练习北师大版初中物理八年级上册

一、单选题（本大题共10小题，共20.0分）

1. 关于记忆合金的说法中，正确的是

A. 记忆合金的形状变化属于化学变化
B. 记忆合金的主要成分是镍和钛，它具有记忆效果，能恢复原来的形状
C. 记忆合金是一种能记住很多知识的合金
D. 以上说法都不正确

2. 下列有关纳米材料所特有的性能及应用的说法不正确的是

A. 任何物质的尺度只要加工到时都是纳米材料
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. 纳米机器人“医生”能进入人体杀死癌细胞

3. 关于纳米材料的说法，正确的是

A. 尺度很小的材料就是纳米材料
B. 当一物质成为纳米材料后，发生了异常的变化，产生了神奇的效果，是因为这一物质已经变成了另一种物质
C. 普通衣服如果经过纳米方法处理后，将会不沾水、油，经常光洁如新
D. 陶瓷耐磨损、耐高温、易碎，用纳米陶瓷粉制成的陶瓷，破碎后会自动修复成原样

4. 下列材料中不属于新材料的是

A. 纳米材料 B. 记忆合金 C. 锂离子电池 D. 钢铁

5. 下列现象中不属于纳米技术应用的是

A. 纳米防水布 B. 纳米抗菌奶瓶
C. 陶瓷硬度高、耐磨损、耐高温 D. 领带不沾水也不沾油

一般分子的直径约为。碳纳米管内部是空的，外部直径只有几纳米到几十纳米，密度远小于钢，而强度远大于钢，下列说法正确的是A. 纳米是体积单位
B. 碳纳米管是一种万能的材料
C. 碳纳米管可以作为制造防弹背心的材料
D. 碳纳米管可以制造尺寸小于一般分子的器件

6. 如图所示是记忆合金制成的“花朵”，根据记忆合金的性质，下列选项中说法正确的是

A. 甲图是灯照射时的情况，乙图是灯不照射时的情况
B. 甲图是灯不照射时的情况，乙图是灯照射时的情况
C. 甲、乙两图都是灯照射时的情况
D. 甲、乙两图都是灯不照射时的情况
 

7. 纳米技术是现代科学技术的前沿，下面有关其应用的说法错误的是

A. 在电子和通信方面，用纳米薄层和纳米点制造纳米电子元件
B. 在医疗方面，制造纳米结构药物以及生物传感器，研究生物膜和DNA的精细结构
C. 在制造业方面，可以利用纳米机械制造蜜蜂大小的直升机
D. 纳米技术只能用来测量微小颗粒的直径

8. 自从扫描隧道显微镜发明后，世界上就诞生了一门以至100纳米这样的单位为研究对象的前沿科学，这就是纳米技术，它以空前的分辨率为人类揭开了更加开阔的微观世界。这里所说的纳米是指

A. 长度单位 B. 面积单位 C. 体积单位 D. 温度单位

9. 纳米材料被誉为21世纪最有前途的新型材料。当材料的晶粒或微粒的大小处于纳米级时，其性质就会出现奇异的变化。如陶瓷，它的硬度高、耐磨损、耐高温、却易碎，但用纳米陶瓷粉制成的陶瓷不但有普通陶瓷的特性还有一定的韧性。下列说法中，你认为正确的是

A. 纳米是体积单位
B. 纳米材料的基本单元比“夸克”小
C. 利用纳米陶瓷可以制作发动机的缸体
D. 利用纳米陶瓷可以制作公交IC卡

二、填空题（本大题共4小题，共8.0分）

10. 目前，我国在对纳米技术的研究方面已经跻身世界前列，尤其是对“超级纤维”碳纳米管的研制上走在世界前沿。已知我国已研制成的碳纳米管的强度可理解为“单位面积能承受的最大拉力”是钢的100倍，而碳纳米管的密度仅为钢的。假设有两根足够长的细绳，一根由上述碳纳米管制成，一根由钢制成，将它们分别在地面附近竖直悬挂起来，设它们能承受自身重力而不断裂时的最大长度分别为与，则          。
11. 如图所示，科普展览会上有一种神奇的金属花，制作时先将花瓣制成开放状态，然后在低温下将花瓣闭合，它的花瓣是用          制成的。当灯光一照它会          选填“打开”或“闭合”，如          选填“左”或“右”图所示。
12. 记忆合金的主要成分是          ，它独有的物理特性是：当温度达到某一数值时，材料内部的          会发生变化，从而导致          变化。
13. 用形状记忆合金弹簧，可打通被血栓堵塞的冠状动脉。使用时，先将形状记忆合金弹簧          ，插入内充冷水的导管里，用导管将它送入冠状动脉血栓中，由于体内热量使形状记忆合金弹簧          ，恢复          ，可将血栓撑开，打通冠状动脉。

三、实验探究题（本大题共1小题，共6.0分）

14. 阅读下面短文，回答问题
    纳米陶瓷
    纳米陶瓷作为高新材料应用广泛．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60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，不玷污，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．
    “神舟七号”飞船发射升空过程中，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．
    纳米是1m的十亿分之一，糖分子的直径约为 ______
    纳米陶瓷刀的耐磨性好，是因为它的______ 高．
    如图所示是陶瓷纳米刀、合金钢刀、普通菜刀磨损程度随磨损时间变化的曲线，其中能反映纳米陶瓷刀特点的是曲线______ 填表示曲线的字母．

四、计算题（本大题共1小题，共8.0分）

15. 阅读题
    纳米陶瓷
    纳米陶瓷作为高新科技林料应用广泛。贴于“神舟八号”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，采用氧化锆材料精袆而成的纳米陶瓷刀，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60倍：完全无磁性；不生锈变色，健康环保：可耐各科碱、有机物的腐蚀；为全致密材料，无孔隙、不沾污、易清洁。纳米陶瓷充分体現新世紀、新材料的绿色环保概念，是高新技木为现代人奉献的又一杰作。
    “神舟八号”飞船与空气摩擦呈炽热状态时，飞船船舱不至于被烧毁的原因之一是飞船外表面的陶瓷具有
    ______高的特点。
    纳米陶瓷刀______选填“能”或“不能”被磁化。它的耐磨性好，是因为它的______高。
    如图是纳米陶瓷刀、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。
    
    
    
    
    
    
     

五、综合题（本大题共2小题，共20.0分）

16. 阅读材料，回答问题。

有记忆功能的合金材料是在一次实验中被偶然发现的。1963年，美国海军军械实验室奉命研制一种新式装备。在一次实验中他们需要一些镍钛合金丝，他们领回来的镍钛合金丝是弯曲的，使用不方便，于是他们就将这些细丝拉直。实验中，当温度升到一定值的时候，这些已经被拉直的镍钛合金丝突然又全部恢复到原来弯曲的形状，而且和原来的一模一样，如图所示。他们反复进行了多次实验，结果都一样。

科学家们进行深入研究和实验后发现很多合金都有这种本领，他们把这种现象叫作“形状记忆效应”。目前发现的有“记忆”能力的金属都是合金，在这种金属里，金属原子受到一定的外力时，可以离开自己原来的位置而到另一个地方去。将这些金属加热后，由于获得了一定的能量，这种金属里的原子又会回到原来的地方。这就是这种金属在加热到一定的温度后又恢复原状的原因。

在实验中，发现镍钛合金丝全部又恢复到原来弯曲的形状时，为什么还要反复进行多次实验？__________________________________。

记忆合金为什么具有记忆功能？______________________________________________________________________________。

试写出一种利用记忆合金改善自己生活、学习的例子：____________________________。

17. 阅读材料，回答问题：

日常生活中使用的普通打印机可以打印电脑设计的平面物品，而所谓的3D打印机与普通打印机工作原理基本相同。普通打印机的打印材料是墨水和纸张，而3D打印机内装有粉末状的金属、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”，是实实在在的原材料。

现在，航空发动机的重要零部件，用3D打印机已经可以成功“打印”出来。利用相同原材料打印好的零件可以直接替代原来的零件。原来零件的制作工艺一般是把已经变成液态的材料变成固态的符合各种要求的零部件。医疗行业，一位83岁的老人由于患有慢性的骨头感染，因此换上了由3D打印机“打印”出来的下颚骨，这是世界上首位使用3D打印产品做人体骨骼的案例。

与传统制造相比，这一技术将使零件成本缩减、制造周期缩短。前不久，一则全球首支3D打印手枪的CAD制作文件在网络上被下载了超过10万次的消息引起了人们的恐慌。据报道，手枪的打印设备是Stratasys公司的DimensionSST型3D打印机。人们之所以恐慌，是因为按照这个道理，只需一台3D打印机就可以把枪制造出来，安全如何保障？目前3D打印技术急需要解决的问题还有管理问题。

打印机与普通打印机的工作原理基本相同，在“打印材料”上是__________的。选填“相同”或“不同”

传统制作航空发动机零部件一定包含的物态变化是__________。

打印技术与传统制造相比的优势是______________________________________________________________________________。

答案和解析

1.【答案】B
 

【解析】略
 

2.【答案】A
 

【解析】略
 

3.【答案】C
 

【解析】略
 

4.【答案】D
 

【解析】略
 

5.【答案】C
 

【解析】略
 

6.【答案】C
 

【解析】 纳米是长度单位，不是体积单位；碳纳米管是一种纳米材料，但不是万能的材料；碳纳米管密度小、强度大，可以作为制作防弹背心的材料；碳纳米管的尺寸大于一般分子的尺寸。故选C。
 

7.【答案】A
 

【解析】解：当灯照射在“花朵”上时，“花朵”的温度就会升高，就会引起记忆合金内部结构的变化，于是“花朵”绽放开来，当灯不照射时，花朵又闭合，故本题选A。
 

8.【答案】D
 

【解析】解：纳米材料在力、热、声、光、电等方面都表现出许多特殊的性能。在电子和通信方面，制造储存器、显示器、传感器等，使器材尺寸小、运行速度快；在医疗方面，制造纳米结构药物以及生物传感器，研究生物膜和DNA的精细结构；在制造业方面，可以利用纳米机械制造蜜蜂大小的直升机等。
 

9.【答案】A
 

【解析】解：纳米技术是一种微观技术，即，所以nm是一种长度的单位。
故选：A。
纳米技术是一种微观技术，即当物体的数量级达到纳米后，即达到人的肉眼是不能直接看到的级别，即。
知道纳米是一种长度的单位是解决该题的关键。
 

10.【答案】C
 

【解析】解：A、纳米是长度单位，故A错误；
纳米材料的基本单元比“夸克”大，故B错误；
纳米陶瓷粉制成的陶瓷不但有普通陶瓷的特性还有一定的韧性，并且陶瓷硬度高、耐磨损、耐高温，可以利用纳米陶瓷可以制作发动机的缸体，故C正确；
制作公交IC卡的材料应是导体，陶瓷是绝缘体。故D错误。
故选：C。
纳米是长度单位；
纳米材料的基本单元比“夸克”大；
纳米陶瓷粉制成的陶瓷不但有普通陶瓷的特性还有一定的韧性；
制作公交IC卡的材料应是导体。
考查了纳米技术的应用，信息就在题干当中，难度较低。
 

11.【答案】
 

【解析】略
 

12.【答案】记忆合金

打开

 左

【解析】略
 

13.【答案】镍和钛 

晶体结构 

外形

【解析】 记忆合金的主要成分是镍和钛，它有自己独特的物理特性，温度达到某一数值时，材料内部的晶体结构会发生变化，从而引起外形变化。
 

14.【答案】拉直

  升温 

原弹簧形状

【解析】解：人体内温度较高，会使记忆合金的形状发生变化，因而可以先将记忆合金弹簧拉直，当它顺利到达血栓处后由于温度升高，弹簧恢复原状，从而把血栓撑开。
 

15.【答案】耐高温；；硬度；c
 

【解析】解：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；
因为纳米是1m的十亿分之一，所以；
由于该刀“完全无磁性”，即其不能被磁化，且耐磨性是由于硬度高造成的；
分析上面的曲线，在相同的时间时，c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；
故答案为：耐高温；；硬度；．
由于飞船与空气摩擦呈炽热状态时都不会烧毁，所以联系题目中的“有耐磨、耐腐蚀、耐高温、防渗透等特点”分析即可判断出此时所用到的纳米陶瓷所具有的特点；
根据纳米是1m的十亿分之一知：；
据原题中的“完全无磁性”即能判断出纳米陶瓷刀能否被磁化，据题目中“硬度高，其耐磨性是金属刀的60倍”即可判断其耐磨性好的原因；
由于原题中提到“纳米陶瓷刀的耐磨性好”，所以只需在相同的时间的情况下，分析哪一曲线的磨损程度最小即为该种材料所制的刀．
对于新信息题目的处理，应特别注意要看清题意，找到所要回答的问题所对应的原题信息，正确分析即可利解决．
 

16.【答案】熔点  不能  硬度  c
 

【解析】解：因为纳米陶瓷耐高温的特点，“神舟七号”飞船与空气摩擦所产生的热量达不到陶瓷的熔点，即熔点高，所以飞船舱不至于被烧毁；
由材料可知：采用氧化锆材料精制而成的纳米陶瓷刀，完全无磁性，所以无法被磁化；硬度高，其耐磨性是金属刀的60倍；
观察图象知：在磨损时间相同的情况下，曲线c所显示的磨损程度小，这与纳米陶瓷刀的耐磨性好相符合。
故答案为：熔点；不能；硬度；。
认真阅读题目所该材料，结合纳米陶瓷的具有永久、稳定的防静电性能，且有耐磨、耐腐蚀、耐高温、防渗透等特点逐一分析即可。
本题考查了学生对纳米陶瓷物理属性的认识及学生的阅读理解能力。阅读材料题是近几年中考中的热点题型。
 

17.【答案】解：
反复进行多次实验是为了避免偶然性，使结果经得起实践的检验  在这种记忆合金的金属里，金属原子是按一定的方式排列起来的，当金属原子受到一定的外力时，可以离开自己原来的位置而到另一个地方去。但将这些金属加热后，由于获得了一定的能量，这种金属里的原子又会回到原来的地方，从而自动恢复到原来的形状  用记忆合金自动调节暖气的气温；自动开启房间空调等答出一点即可
 

【解析】略
 

18.【答案】不同  凝固  成本缩减，制造周期缩短
 

【解析】解：由文中的内容可知，普通打印机的打印材料是墨水和纸张，而3D打印机内装有粉末状的金属、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”，故材料是不同的。

原来零件的制作工艺一般是把已经变成液态的材料变成固态的符合各种要求的零部件，这是凝固现象。

由文中的内容可知，与传统制造相比，3D打印将使零件成本缩减、制造周期缩短。