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首页 初中物理知识 导体，绝缘体 新材料及其应用（半导体、超导体、纳米材料、绿色能源、记忆合金等） 核能，裂变，聚变 试题正文
  • 单选题
    下列关于新材料、新技术及其应用的说法正确的是（　　）
    A．现代计算机中（CPU元器件）不需要应用半导体材料
    B．当前的核电站都是利用核聚变来获取核能的
    C．纳米技术是纳米尺度内的科学技术，纳米材料具有某些特殊性能
    D．超导体主要应用在电饭锅、热水器和高压输电线上

    本题信息：2009年湛江物理单选题难度一般 来源:未知
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本试题 “下列关于新材料、新技术及其应用的说法正确的是（ ）A．现代计算机中（CPU元器件）不需要应用半导体材料B．当前的核电站都是利用核聚变来获取核能的C．纳米技...” 主要考查您对

导体，绝缘体

新材料及其应用（半导体、超导体、纳米材料、绿色能源、记忆合金等）

核能，裂变，聚变

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  • 导体，绝缘体
  • 新材料及其应用（半导体、超导体、纳米材料、绿色能源、记忆合金等）
  • 核能，裂变，聚变
定义：
（1）容易导电的物体叫做导体，例如：石墨、人体、大地以及酸、碱、盐的水溶液；

（2）不容易导电的物体叫做绝缘体，例如：橡胶、玻璃、塑料等；

（3）导体和绝缘体在一定条件下可以相互转化。
导体和绝缘体的比较：
导体 绝缘体
导电能力 容易导电 不容易导电
原因 有大量的自由电荷 电荷几乎都被束缚在原子的范周内
常见材料 金属、人体、大地、石墨、酸碱盐的水溶液等 玻璃、橡胶、陶瓷、塑料、油等
用途 输电线等 电器外壳等

导体容易导电，绝缘体不容易导电的原因：
 (1)导体容易导电是冈为导体中有大量的自由电荷，它们受原子核的束缚力很小，能够从导体的一个部分移到另一个部分；

(2)绝缘体中，电荷几乎都束缚在原子的范围之内，不能从绝缘体的一个部分移到另一个部分。
半导体：
   半导体材料的导电能力介于导体和非导体之间，比导体差、比非导体强，具有一些特殊的物理性质，温度、光照、杂质等因素都对它的性能有很大影响。常见的半导体材料有硅、锗和砷化镓等。用半导体材料可以制造半导体二极管、二三极管和集成电路等多种半导体元件。
(1)半导体二极管具有单向导电性，即只允许电流由一个方向通过元件。

(2)半导体三极管可以用来放大电信号。

(3)应用：
①太阳能电池：当光照到某些半导体时，在半导体内会产生电流。太阳能电池是一种不用燃料、不污染环境、对人类健康无害的电源。
②条形码扫描仪：条形码扫描仪由发光二极管、光敏二极管等元件构成。当发光二极管照射条形码时，光敏二极管便测量被条形码反射回来的光，并将光信号变为电信号，电脑则依据获取的电信号进行分析、检测物品。条形码扫描仪广泛应用于商业、邮政、交通等领域：
③微处理器：微处理器集成了成千上万个半导体元件。
④机器人：机器人内有由大量半导体元件构成的电路.智能机器人将成为工业生产活动的好帮手。

超导体：
1．超导现象：某些物质在很低的温度下，电阻就变成了零，这就是超导现象。

2．应用：
 (1)利用超导体的零电阻特性可实现远距离大功率输电。超导输电线可以无损耗地输送较大的电流，这意味着用细电线就可以输送大电流。
 (2)超导磁悬浮现象，使人们可以用超导体来实现交通工具的“无摩擦”运行。

新型材料：
新材料之一：纳米材料
①纳米定义：纳米是长度单位,1nm＝10-9m即:十亿分之一米；
②当材料的微粒小到纳米尺寸时，材料的性能就会发生显著变化．如：黄金在正常情况下呈金黄色，而它的纳米颗粒却变成了黑色，且熔点显著下降；

新材料之二：超导材料
①超导材料：是一种电阻为零的材料 
②超导材料的应用：
a、利用超导零电阻特性实现远距离大功率输电可无损耗输送强电流。
b、超导材料种类多，应用广泛。（如：超导磁悬浮列车）

新材料之三：半导体材料
有些材料，它的导电性能介于导体和绝缘体之间，这类材料称为半导体，锗、硅、砷化镓等都是半导体材料。

新材料之四：形状记忆合金
①形状记忆合金:形状记忆合金：加热后能随意拉长和扭曲，冷却后形状不变；再次加热可恢复到原来形状。
②主要成分是：镍和钛；
③物理特性：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.

新材料之五：隐性材料
隐性材料：能吸收电磁波、弹性好、耐拉而压硬度大


超导材料的特性：
1.零电阻
超导材料处于超导态时电阻为零，能够无损耗地传输电能。如果用磁场在超导环中引发感生电流，这一电流可以毫不衰减地维持下去。这种“持续电流”已多次在实验中观察到。

2.抗磁性
超导材料处于超导态时，只要外加磁场不超过一定值，磁力线不能透入，超导材料内的磁场恒为零。

3.同位素效应
超导体的临界温度Tc与其同位素质量M有关。M越大，Tc越低，这称为同位素效应。例如，原子量为199.55的汞同位素，它的Tc是4.18开，而原子量为203.4的汞同位素，Tc为4.146开。


记忆合金的应用：
1. 记忆合金已用于管道结合和自动化控制方面，用记忆合金制成套管可以代替焊接，方法是在低温时将管端内全扩大约4％，装配时套接一起，一经加热，套管收缩恢复原形，形成紧密的接合。美国海军飞机的液压系统使用了10万个这种接头，多年来从未发生漏油和破损。船舰和海底油田管道损坏，用记忆合金配件修复起来，十分方便。在一些施工不便的部位，用记忆合金制成销钉，装入孔内加热，其尾端自动分开卷曲，形成单面装配件。

2. 记忆合金特别适合于热机械和恒温自动控制，已制成室温自动开闭臂，能在阳光照耀的白天打开通风窗，晚间室温下降时自动关闭。记忆合金热机的设计方案也不少，它们都能在具有低温差的两种介质间工作，从而为利用工业冷却水、核反应堆余热、海洋温差和太阳能开辟了新途径。现在普遍存在的问题是效率不高，只有4％～6％，有待于进一步改进。

3. 记忆合金在医疗上的应用也很引人注目。例如接骨用的骨板，不但能将两段断骨固定，而且在恢复原形状的过程中产生压缩力，迫使断骨接合在一起。齿科用的矫齿丝，结扎脑动脉瘤和输精管的长夹，脊柱矫直用的支板等，都是在植入人体内后靠体温的作用启动，血栓滤器也是一种记忆合金新产品。被拉直的滤器植入静脉后，会逐渐恢复成网状，从而阻止95％的凝血块流向心脏和肺部。

4. 人工心脏是一种结构更加复杂的脏器，用记忆合金制成的肌纤维与弹性体薄膜心室相配合，可以模仿心室收缩运动。现在泵送水已取得成功。

4. 由于记忆合金是一种“有生命的合金”，利用它在一定温度下形状的变化，就可以设计出形形色色的自控器件，它的用途正在不断扩大。


核能和获得核能的途径：
核外电子：带负电
1．原子结构
2．核能：质子、中子依靠强大的核力紧密地结合存一起，一旦使原子分裂或聚合，就可能释放出惊人的能量，这就是核能。
3．目前获得核能有两条途径：核裂变、核聚变。

核裂变：
1．核裂变：把重核分裂成质量较小的核，释放出核能的反应称为核裂变。
2．核裂变的原理——链式反应：原子核持续裂变，并释放出大量的核能。如图：
 
3．应用：原子弹、核电站的能量都来源于核裂变，下图为我国第一颗原子弹爆炸图。


核聚变（热核反应）
1．核聚变是产生核能的另一种方式。核聚变是较轻的原子核结合成为较重的原子核的一种反应。
2．如图所永的是氘核和氚核结合成为氦核的聚变过程。这种核反应也伴随着释放巨大的能量。
3．利用核聚变反应也能制造核武器。氢弹就是利用核聚变原理制造的一种威力比原子弹还要大的核武器(如图)。

4．核聚变需要超高温度，因此核聚变也被称作热核反应。在太阳中，发生的就是热核反应。

核电站及核反应堆：
1．构成核反应堆是产生核反应的装置，是核电站的核心。核反应堆一般由铀棒(核材料)、减速剂、控制棒、冷却剂、热交换器和屏蔽物(水泥)等组成(如图)。


2．原理它的基本工作原理是这样的：核材料在反应堆内部发生核反应产生热量；用石墨或其他材料制成的减速剂使核反应产生的中子减速以提高核裂变的效率；控制棒的下部为阻挡中子的材料，用来控制链式反应的速度，如果希望加快反应速度就把控制棒拉出来一点，希望降低反应速度则推进控制棒；冷却剂在反应堆中循环以将热量带入热交换器；水在热交换器中被加热成为蒸汽以输出用于推动汽轮机，再带动发电机发电。

3．能量转化过程核能→水和水蒸气的内能→蒸汽轮机的机械能→电能。

4．提示原子弹和核反应堆巾发生的都是核裂变，它们的区别是：原子弹爆炸时发生的链式反应是不加控制的；而通过核反应堆，可将链式反应的速度加以控制，使其平稳地释放出大量核能。
发现相似题
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