搜索
第三节材料的开发和利用一二三四五六七一、形形色色的材料材料可分为、、及四大类。①金属材料是由(如金、银、铜、铁、铝)或(如青铜、钢)制成的材料;其特点是、、、。②无机非金属材料有、、、。③有机高分子材料是指以为基础构成的材料。④复合材料是将、能互补的材料复合在一起,取长补短,制造出性能优良的新材料。金属材料无机非金属材料有机高分子材料复合材料金属元素以金属元素为主耐高温导电性好硬度高便于加工陶瓷玻璃金刚石半导体有机高分子优缺点一二三四五六七二、材料的物理性质一般说来,不同的材料具有的物理性质,如、、、、、、、等是不相同的。导热性导电性磁性密度比热容弹性硬度延展性一二三四五六七三、材料的导电性1.分类:根据导电性的不同,材料可分为、及三大类。2.材料的导电性是由决定的。金属材料的电阻较小,是导电性能较好的良导体,如、;绝缘体的电阻很大,电流几乎不能通过,绝缘体常常被用来带电物体,如、;半导体材料的导电性介于之间,具有一些特殊的物理性质,如、和。导体半导体绝缘体材料内部电子的运动状况铜铝隔离玻璃橡胶导体与绝缘体硅锗砷化镓一二四三五六七四、半导体元件用半导体材料可以制造、和等多种半导体元件。半导体二极管具有,半导体三极管可以用来。二极管三极管集成电路单向导电性放大电信号一二五四三六七五、半导体的应用半导体的运用极大地提高了生产力,开阔了人类的视野,促进了科学、技术及社会的大发展。应用有、、、等。太阳能电池条形码扫描器微处理器机器人一二六四五三七六、超导材料超导材料是一种的材料。利用超导体的零电阻特性可以实现。1933年,迈斯纳和奥森菲尔德发现了现象,利用这种现象可以实现交通工具的。电阻为零远距离大功率输电超导磁浮无摩擦运行答案:当电灯或电炉接入电路时会造成短路。一二七四五六三七、纳米材料纳米材料统指制成材料的基本单元大小限制在范围内的材料。纳米材料有许多特殊的性能,如可以大大提高,降低,提高等。1~100nm材料的强度和硬度烧结温度材料的磁性2131.材料的物理性质材料的物理性质很多,不同材料的物理性质是不同的。如导热性、导电性、磁性、密度、比热容、弹性、硬度、延展性等是不相同的。弹性:材料受力会产生拉长、压缩或弯曲等形变,除去外力后材料往往又自动回复原状的性质。硬度:即材料的坚硬程度,阻止其被刮破、刮伤或产生凹陷能力的物理量。延展性:可被锻打成片或拉成丝的性质。213【例题1】小璇按照物理属性的不同将六种物品分成了甲、乙两组,其中甲组有铝条、铅笔芯、水银,乙组有玻璃、陶瓷片、干木棒。小璇这样分类所依据的物理属性是()A.密度B.导电性C.硬度D.磁性点拨:本题考查物质的物理属性,要明确物质的物理属性是物质分类的依据,根据物质的导电性可以把物质分为导体、绝缘体和半导体三大类。解析:根据分组可以看出,甲组中的铝条、铅笔芯、水银都是导体,而乙组中的玻璃、陶瓷片、干木棒都是绝缘体,所以这样分类所依据的物理属性是导电性。答案:B1232.材料的导电性导体内部有大量自由电荷(在金属中的自由电荷是电子,在溶液中的自由电荷是阴、阳离子),所以导电性能良好。常见的导体有金属,各种酸、碱、盐的水溶液,石墨、人体、大地等。绝缘体中几乎没有自由电荷,所以不容易导电。常见的绝缘体有玻璃、陶瓷、塑料、橡胶等。半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间。半导体材料大部分都是晶体,还有氧化物半导体、玻璃半导体及有机半导体等。常见的半导体有硅、锗、砷化镓等。如按特性来分,有磁性、压敏、气敏等半导体材料。半导体材料的重要特性之一,就是它的导电能力受光、温度、杂质的影响很大,主要体现在:热敏性(制成各种温度敏感元件,如热敏电阻)、光敏性(制成各种光敏器件,如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光控晶闸管和光电池等)。掺入微量杂质的半导体的导电能力将大大增强。123【例题2】如图所示的电子体温计通过流过半导体制成的感温头的电流来反映人的体温,这利用了半导体()A.良好的导电特性B.良好的绝缘特性C.电阻随温度变化而变化的特性D.电阻随光照变化而变化的特性点拨:本题考查半导体的特性,半导体有热敏性、光敏性和压敏性等,注意根据题中的情景进行判断。123解析:半导体材料有许多特性,如电阻随温度变化而变化的特性,电阻随压力变化而变化的特性及电阻随光照强度变化而变化的特性等,从题意知,电子体温计的半导体是用来测量体温的,因此是利用了其电阻随温度变化而变化的特性。答案:C1323.超导体超导体具有零电阻的特性,人们根据超导体的这一特性,发现了磁浮现象。1911年,荷兰物理学家昂尼斯在研究汞电阻随温度的变化时,观察到在温度降低到4.2K时,其电阻降低到测量不到的微小值,从而发现超导电性;1933年,迈斯纳和奥森菲尔德发现了超导磁浮现象。普通材料如何在常温下才能表现其“超导性”是解决超导技术广泛应用的难题。超导技术的困难在于“低温技术”的攻破。纳米技术是很前沿的技术,可以利用纳米材料在某一特性方面的变化来改变原材料的性能,使纳米新技术在常温下就具有超导性,磁浮现象就可以广泛应用了。132【例题3】超导体若能应用到社会生活中,会给人类带来很大的好处。各国科学家一直在努力寻找能够在室温下工作的超导材料,假如科学家已研制出室温下的超导材料,你认为它可作下列哪种用途()A.电炉中的电阻丝B.白炽灯泡的灯丝C.保险丝D.远距离输电线点拨:本题考查超导体在实际生活中的应用,当温度降低到足够低时,超导体的电阻为零。解析:超导体的电阻为零,而电阻丝、灯丝、保险丝都是利用电流的热效应工作的,所以电阻不能为零;超导体用于远距离输电可减小能量的损耗。答案:D答案解析解析关闭大理石不是金属;沥青不是晶体;水银是液体。答案解析关闭D1234567知识点1材料的分类1.通常情况下,对下列物质分类正确的是()A.锌、铅、锰、大理石都是金属B.沥青、食盐、铁、冰都是晶体C.铜、铁、铝、水银都是固体D.干燥的木棒、纯水、橡胶、塑料都是绝缘体答案解析解析关闭从表中的材料性质可以看出,小丽是按导电性进行分类的,第一类均不易导电,第二类都能导电。答案解析关闭C12345672.现有塑料、玻璃、铁、盐水、橡胶、炭笔、陶瓷、湿木8种物质,小丽将它们分成两类,如下表所示。则她是按照物质的哪种物理属性进行分类的()第一类第二类塑料、玻璃、橡胶、陶瓷盐水、炭笔、铁、湿木A.密度B.磁性C.导电性D.比热容答案解析解析关闭硬度是物体的坚硬程度,硬度高的物体在相互碰撞时不易有划痕。根据生活经验可知,刀片可切割其他选项中的物体,故A项硬度最大。答案解析关闭A1234567知识点2物质的物理属性3.下列物品中,物质硬度最大的是()A.刀片B.塑料尺C.铅笔芯D.粉笔答案答案关闭B1234567知识点3导体与绝缘体4.图中标出了制成铅笔的几种材料,通常条件下属于导体的是()A.木材、橡皮B.石墨、金属C.木材、金属D.石墨、橡皮1234567知识点4半导体5.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。二极管由下列哪种材料制成()A.陶瓷材料B.金属材料C.半导体材料D.超导材料答案答案关闭C答案解析解析关闭超导材料指的是当温度降到足够低时电阻为零、导电性能很好的一种材料,其强度和硬度并不一定很高,其组成也不一定是很小的基本单元。答案解析关闭C1234567知识点5超导材料6.下列材料属于超导体的是()A.导电性能在导体和绝缘体之间的材料B.强度和硬度都很高的材料C.温度降到足够低时电阻为零的材料D.由很小的基本单元制成的材料答案解析解析关闭半导体的导电性能介于导体与绝缘体之间,不适合做远距离输电导线;超导体的电阻为零,不能用到利用电流的热效应原理工作的用电器上,如电炉丝,但可以做远距离输电导线等,减小电能输送过程中能量的损耗。答案解析关闭A12345677.下列关于半导体、超导体的说法中,正确的是()A.半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间,可制作二极管B.半导体的导电性能良好,可制作远距离输电导线C.超导体的导电性能最好,可制作电炉丝D.超导体的电阻为零,没有实际用途