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科普阅读题 适中0.65 引用1 组卷61
请阅读《超导体》,回答下列问题。

超导体


1911年,荷兰莱顿大学的H·卡茂林·昂内斯意外地发现,将水银冷却到-268.98℃时,水银的电阻突然消失;后来他又发现许多金属和合金都具有与水银相类似的低温下失去电阻的特性,由于材料的这种特殊导电性能,昂内斯称其为超导态。昂内斯由于他的这一发现获得了1913年诺贝尔奖。
科学家在研究过程中,将一个铅制的圆环,放入温度低于Tc=-265.97℃的空间,利用电磁感应使环内产生感应电流。结果发现,从1954年3月16日始,到1956年9月5日止,在两年半的时间内电流一直没有减小;当温度上升到高于Tc时,圆环由超导状态变成正常状态,感应电流立刻消失,这就是著名的昂内斯持久电流实验。
物质的温度低于它的临界温度(转变为超导的温度),这种物质才会有超导性。一般金属或合金的临界温度都很低,例如铅的临界温度是-265.97℃。要维持这么低的温度也是很困难的,这就使超导体目前只能应用在科学实验和高新技术中,而不能在日常生活和生产中普遍应用。近几十年来,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。在这方面,我国的研究走在了世界的前列。
请根据上述材料,回答下列问题:
(1)超导现象是指导体在温度降低到足够低时,有些材料的___________变为零的特性。
(2)“昂内斯持久电流实验”中铅制圆环由超导状态变成正常状态后,感应电流立刻消失,这个过程中电能转化成了___________能。
(3)假如电熨斗内部的电热丝、电动车内电动机的线圈、白炽灯的灯丝都处于超导状态,其中仍能正常工作且减少了能量损失的是___________(选填“电熨斗”、“电动车”或“白炽灯”)
22-23九年级上·北京·期中
知识点:超导现象和超导材料焦耳定律的公式及简单应用能量的转化 答案解析 【答案】很抱歉,登录后才可免费查看答案和解析!
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阅读短文,回答文后问题

常温超导


各种金属导体中,银的导电性能是最好的,但还是有电阻存在。在1911年,物理学家首次在低于-268.8℃的环境中发现汞的超导现象,即电能可以在超导材料中零电阻通过,这种超导效应一直是在超低温的温度下才能观察到。但在2020年10月14日,罗彻斯特大学在《自然》发表其研究人员首次在高达15℃的温度下,观察到常温超导现象。这是高温超导材料的全新记录,但这次研究人员创造的常温超导材料,也存在严重的限制,他们观察到的超导现象,是在2670亿亿帕的压强条件下实现的,这是和地心处压强相当的超高压条件。
如果把超导现象应用于实际,会给人类带来很大的好处。在发电厂发电、输送电能等方面若能采用超导材料,就可以大大降低由于电阻引起的电能损耗。如果用超导材料来制造电子元件,由于没有电阻,电流通过电子元件时不会发热,不必考虑散热的问题,元件尺寸可以大大缩小,进一步实现电子设备的微型化。
(1)超导材料达到一定条件时,其电阻就能降到______Ω;此时电流通过超导体时,超导体两端电压为______V;
(2)在低于-268.8℃的环境中的汞的内能______(选填“是”或“不是”)为零;
(3)设想一下,如果“常温常压超导”进入工业化,为了节能,超导材料______(选填“可以”或“不可以”)用于制造电热水壶。
阅读短文,回答问题。
超材料体素
超材料体素具有轻量化、高性能、易制造、组装速度快等特性。简单来说,超材料体素就像是一块网格状乐高积木,以它为材料来排列组合,可以组建赛车、机器人等各类复杂事物。如图是目前已经研发出来的一款由超材料体素组成的赛车,当撞上障碍物后,赛车网格状的内部结构发生变形后反弹吸收冲击力,使得赛车几乎不受到损坏。已有资料显示,超材料体素运用在风力涡轮机的叶片上,可实现叶片现场组装拆卸乃至回收利用。用超材料体素制作的飞机机翼可以在具有高强度特性的同时更加灵活,更贴近鸟类翅膀,可以顺势、持续改变形状来应对气压或风速的变化。超材料体素运用在机器人领域,可使机器人完成各类灵活动作,多个机器人甚至可以重组成一座桥。

(1)超材料体素组成的赛车在撞上障碍物后,几乎不受到损坏的原因是____________
(2)超材料体素运用在风力涡轮机的叶片上,可实现叶片现场组装拆卸乃至回收利用。小明由此设想:可以利用超材料体素制成风力发电永动机,通过回收的叶片来储存能量以实现循环使用。你认为小明的设想____________(选填“能”或“不能”)实现,理由是____________
(3)结合文中信息,提出一个可研究的物理问题:____________。[不得与(1)(2)小问重复]
阅读《中国“人造太阳”》回答问题。

中国“人造太阳”


同学们都听说过核电站吧?目前所有的核电站都是核裂变电站,通俗点讲就是把原子弹的爆炸反应速度减慢,大幅度减慢;剧烈的爆炸就变成了稳定的燃烧;再用燃烧的热烧水;烧水形成的水蒸气推动发电机转动。于是我们就有核电啦!但大家也听说过历史上核泄漏事故吧?传统核裂变技术有放射性核废料的产生,这些废料的放射性能持续很多年。
自然界还有一种核反应叫核聚变,也就是氢弹所用到的原理。简单点说就是把两个氢原子核撞一块形成一个氯原子核,这个过程会释放能量。那对应的发电技术自然就叫核聚变发电了。与核裂变相比,核聚变有很多优点。第一核聚变产能效率高;第二地球上核聚变燃料氘和氚储量丰富;第三核聚变更为安全、清洁。
但是可控核聚变发电太难了!超乎人们想象的难。第一是可控核聚变需要的核燃料密度极大,温度极高,大约是1亿摄氏度;第二这么高的温度,燃料肯定不能接触容器的对吧?有一种叫磁约束装置,就是通过磁场把带电的等离子束缚在一个空间区域内,不与容器直接接触,这样反应堆容器外壁的温度也就是1000摄氏度的样子,在人类材料所能承受的范围内。人们把这样的核聚变装置叫托卡马克如图所示。由于磁约束需要的磁场很强,就需要大电流。如果线圈存在电阻的话,大电流会带来很高的能量消耗。因此,咱们的线圈得是用超导材料做成的,知道难在哪了吧!目前还不存在常温超导材料,都是要很低的温度才能实现超导。所以托卡马克就是一个冰火两重天的装置。核心是1亿摄氏度的等离子体核燃料,外圈是超低温超导线圈。
   
等离子体的稳定约束非常非常难,磁约束聚变装置方面做的最好的便是中国的EAST,全名叫Experimental   Advanced   Superconducting   Tokamak,即全超导实验性托卡马克装置。2021年5月,中科院合肥物质科学研究院有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置创造新的世界纪录,成功实现可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒运行,这20秒钟,是无数科研人员背后辛勤工作的成果,也是我们向往星辰大海的真实写照。
请根据上述材料,回答下列问题:
(1)“人造太阳”是通过___________(选填“核裂变”或“核聚变”)反应释放能量的;
(2)相比核裂变,核聚变具有的优点是:___________
(3)请你根据所学知识,解释超导材料制作的导体线圈可以产生强大电流的原因。___________

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