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题型:科普阅读题 难度:0.65 引用次数:552 题号:15877702
请阅读《超导体的发现》并回答题

超导体的发现

导体虽然能够导电,但都具有一定的电阻,而有一类导体的电阻为零,我们称之为超导体。因为没有电阻,所以电流通过超导体不会产热,电能损失很小,具有很大的应用前景。
1911年,荷兰科学家昂内斯研究低温下各种金属电阻变化时,首先在水银中发现了超导现象,他通过灵敏的电压表测量样品,发现水银的电阻在4.2K的温度左右陡然下降到零,灵敏的电压表没有示数就可以判定所测量的导体电阻为零吗?会不会存在一种可能是导体的电阻太小,测量工具精度不够而无法测出呢?这当然是可能的,这个问题也无法只通过升级更精密的测量工具来解决。

为了解决这个难题,昂内斯团队通过不懈努力,终于设计出了一套能够精确验证超导体电阻是否为零的装置:将一根磁针放置在装置中间,磁针静止时两极分别指向南北方向,在磁针的正西方不远处放置超导体制成的线圈,在磁针正东方相同距离放置一个和超导体线圈相同的铜线圈,如图所示。实验时,用永磁体在超导体线圈中感应出电流,将永磁体移出后,在铜线圈中通入相同的恒定电流,然后观察磁针是否发生偏转。
如果超导体电阻确实为零,则超导线圈中的电流不会随时间衰减,磁针两侧的线圈中的电流均不变,所产生的磁场也不会发生变化,因此磁针也不会发生偏转。昂内斯团队经过几个小时的观察,磁针指向确实完全没有任何变化。
通过这个巧妙的实验,昂内斯团队严格的证实了超导体的电阻确实为零。由于对低温物理所作出的突出贡献,卡末林·昂内斯被授予1913年的诺贝尔物理学奖。
请根据上述材料,回答下列问题:
(1)在实验中,能够使超导线圈中产生电流的原理是___________(填写正确选项前的字母)
A.通电导体周围存在磁场        B.通电导体在磁场中        C.电磁感应
(2)物理实验中,常常将不易测量(或观察)的物理量(或现象)转换为其他物理量(或现象)进行观测。昂内斯团队的实验将“超导体电阻的变化情况”经过多次转换最终转换为“小磁针的偏转情况”。请将该转换过程中,所涉及到的相关变化关系补充完整:
①超导体的电阻变化→②___________→③___________→④小磁针的偏转情况。
(3)超导体具有很大的应用前景,请你列举一实例。(        )
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科普阅读题 | 适中 (0.65)
【推荐1】阅读下列材料,回答下列问题.
1911年 荷兰物理学家昂尼斯(1853﹣1926)发现,水银的电阻率(表示单位长度单位横截面积的某种材料类的电阻)并不象预料的那样随温度降低逐渐减小,而是当温度降到4.15K附近时,水银的电阻突然降到零.某些金属、合金和化合物,在温度降到绝对零度附近某一特定温度时,它们的电阻率突然减小到无法测量的现象叫做超导现象,能够发生超导现象的物质叫做超导体.
超导体由正常态转变为超导态的温度称为这种物质的转变温度(或临界温度)TC.现已发现大多数金属元素以及数以千计的合金、化合物都在不同条件下显示出超导性.如钨的转变温度为0.012K,锌为0.75K,铝为1.196K,铅为7.193K.20世纪80年代初,米勒和贝德诺尔茨开始注意到某些氧化物陶瓷材料可能有超导电性,他们的小组对一些材料进行了试验,于1986年在镧﹣钡﹣铜﹣氧化物中发现了Tc=35K的超导电性.1987年,中国、美国、日本等国科学家在钡﹣钇﹣铜氧化物中发现Tc处于液氮温区有超导电性,使超导陶瓷成为极有发展前景的超导材料.2009年10月10日,美国科学家合成物质(Tl4Ba),将超导温度提高到254K,仅比冰的熔点低19℃,对于推广超导的实际应用具有极大的意义.
(1)通过本文的描述,“电阻率”是描述材料_____(选填“导电性能”或“导热性能”)的物理量.
(2)超导体由正常态转变为超导态的温度称为这种物质的_____,通常用符号TC来表示.
(3)2009年10月10日,美国科学家合成的物质(Tl4Ba)若温度在_____℃以下,电阻率几乎为零.
2019-02-02更新 | 148次组卷
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【推荐2】20世纪初,科学家发现,某些物质在很低的温度时,如铝在271.76℃以下,铅在265.95℃以下,电阻就变成了零,这就是超导现象,用具有这种性能的材料可以做成超导材料。目前已经开发出一些“高温”超导材料,它们在100K(173℃)左右电阻就能降为零。
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,不必考虑散热问题,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。在低于271.76℃的环境中的铝的内能__________(选填“可能”或“不可能”)为零;
(2)导体的电阻是导体本身的一种性质,它的大小与导体的__________、长度和横截面积有关。阅读上述材料可知,导体的电阻还受__________的影响。
2023-12-23更新 | 39次组卷
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【推荐3】阅读短文,回答问题

石墨烯−−改变世界的神奇新材料

一片碳,看似普通,厚度为单个原子,却使两位科学家获得诺贝尔奖。这种全新材料名为“石墨烯”,密度仅为2.2×10−3kg/m3石墨烯是目前世上最薄、最坚硬的纳米材料,作为导电体,它有着和铜一样出色的导电性;作为热导体,它比目前任何其他材料的导热效果都好,而且它几乎是完全透明的。利用石墨烯,科学家能够研发一系列具有特殊性质的新材料。比如,石墨烯晶体管的传输速度远远超过目前的硅晶体管,因此有希望应用于全新超级计算机的研发;石墨烯还可以用于制造触摸屏、发光板,甚至太阳能电池。如果和其他材料混合,石墨烯还可用于制造更耐热、更结实的电导体,从而使新材料更薄、更轻、更富有弹性,从柔性电子产品到智能服装,从超轻型飞机材料到防弹衣,甚至未来的太空电梯都可以以石墨烯为原料。因此,其应用前景十分广阔。
(1)这种新材料和铜一样有非常好的___________性;
(2)最近国外研究人员通过引入由多层石墨烯制成的交替散热通道,解决了在交通信号灯和电动汽车中使用半导体材料散热的难题,这是利用石墨烯的___________
A.透光性好       B.硬度大       C.导热性好       D.导电性强
(3)科学家造出“石墨烯”的密度比空气的密度___________(大/小);
(4)石墨烯是目前世上至今发现的最薄、最坚硬的纳米材料。针对这一发现同学们提出了以下几个问题,你认为最有价值且可探究的问题是___________
A.石墨烯为什么很薄
B.如何提取石墨烯这种物质
C.石墨烯在生活中有什么用处
D.石墨烯的硬度与石墨烯的厚度、面积有什么关系
(5)石墨烯有希望应用于全新超级计算机的研发,是因为_________
2024-04-04更新 | 61次组卷
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