题目内容

3．阅读《碳纳米管》．
碳纳米管
小雨在中国科技馆内看到了对“碳纳米管”材料的介绍后（如图1所示），想更加详细的了解，于是就上网搜索．她了解到碳纳米管作为一维纳米材料，重量轻，六边形结构连接完美，具有许多异常的力学、电学和化学性能．如图2所示，它是由一些柱形的碳管同轴套构而成，直径大约在1 到30nm 之间，长度可达到1μm（1μm=103nm）．这种管完全由碳原子构成，并可看成是由单层石墨六角网面以其上某一方向为轴，卷曲360°而形成的无缝中空管，相邻管子之间的距离约为0.34nm．碳纳米管的抗拉强度最大可达到2×1011Pa，是钢的100倍，密度却只有钢的$\frac{1}{6}$，它是最强的纤维，在强度与重量之比方面，这种纤维是最理想的．如果用碳纳米管做成绳索，是迄今唯一可从月球挂到地球表面而不会被自身重量拉折的绳索，如果用它做成地球--月球载人电梯，人们来往月球和地球便方便了．用这种轻而柔软、结实的材料做防弹背心那就更加理想了．
碳纳米管可用于锂离子电池负极材料．碳纳米管的层间距为0.34nm，略大于石墨的层间距0.335nm，这有利于Li+的嵌入与迁出，它特殊的圆筒状构型不仅可使Li+ 从外壁和内壁两方面嵌入，又可防止因溶剂化Li+嵌入引起的石墨层剥离而造成负极材料的损坏．碳纳米管掺杂石墨时可提高石墨负极的导电性，消除极化．实验表明，用碳纳米管作为添加剂或单独用作锂离子电池的负极材料均可显著提高负极材料的嵌Li + 容量和稳定性．
碳纳米管对接触它的人的眼睛、皮肤会引起不适，可能会引起呼吸系统的疾病，对某些水生生物来说是有毒的．因此研究人员表示，在碳纳米管未来发展前景问题上，必须慎重和有准备地进行权衡．人们还没有充分了解其对环境和人类健康的影响，应防止它作为大规模生产材料进入环境中．

请根据上述材料，回答下列问题：
（1）两个Li+之间有相互排斥（选填“吸引”或“排斥”）的作用．
（2）请写出碳纳米管的优点抗拉强度大（写出一条即可）；请设想一种碳纳米管材料在未来生产生活中的应用做成耐拉的绳索、做成防弹背心、用于电池．
（3）小雨在对碳纳米管的资料进行整理后，提出了以下几个问题，你认为可探究的问题是D（选填选项前的字母）．
A．碳纳米管容易导电吗？
B．碳纳米管为什么这么薄？
C．碳纳米管在生活中有什么用处？
D．碳纳米管的抗拉强度与它的直径有什么关系？

分析 （1）同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引；
（2）碳纳米管密度小、强度大，可以作为制作防弹背心的材料；
（3）在依据情景提出问题时，首先要找出情景所提出的问题是什么，然后要找出问题与生活中的应用之间的关系，提出较有价值的探究问题．

解答 解：（1）两个Li+之间有相互排斥的作用．
（2）碳纳米管的优点是抗拉强度大重量轻等，碳纳米管材料在未来生产生活中的应用实例有做成耐拉的绳索、做成防弹背心、用于电池．
（3）碳纳米管是一种神奇的物质，要探究有价值的问题，碳纳米管的抗拉强度与它的直径有什么关系属于有价值的问题，故D正确．
故答案为：（1）排斥；
（2）抗拉强度大；做成耐拉的绳索、做成防弹背心、用于电池；
（3）D．

点评 本题是一道信息给予题，给出物理课外知识的材料，要认真阅读材料，结合物理知识用材料内容回答问题，在中考中出现在频率较高．提出问题是科学探究过程的首个重要环节，也是物理科学研究中关键的一个环节．

练习册系列答案
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3．掷实心球是某市的中考体育加试项目之一．掷出去的实心球从a处出手后，在空中运动的轨迹如图所示，球最终停在水平地面e点处（不计空气阻力）．则实心球（　　）
A．在a处重力势能最小B．在b处动能为零
C．在a、b、c三处的机械能相等D．在d处动能为零
14．如图甲所示，电源电压恒为18V，灯泡L上标有“10V 5W”字样，电流表量程为（0-0.6A），电压表量程为（0-15V），滑动变阻器R的最大阻值为200Ω，当只闭合S和S1，移动滑动变阻器的滑片P时，它两端的电压与其接入电路的电阻关系如图乙所示，当滑动变阻器接入电路的阻值由R1增大到4R1时，定值电阻R0的电功率变化了5.4W，求：
（1）灯泡L正常发光时通过的电流；
（2）只闭合S和S2，且滑动变阻器的滑片P置于中点位置时，灯泡的实际功率（忽略温度对灯丝电阻的影响）；
（3）只闭合S和S1，在保证电路安全的情况下，电路消耗总功率的最小值．
11．在“伏安法测电阻”实验中，小明同学将电路连成如图甲电路．

（1）请你用笔画线代替导线将实物电路连接完整．（要求：滑动变阻器滑片P向右滑动时，电阻变小．）
（2）连接电路时，开关必须是断开，滑动变阻器滑片P置于C端（选填“C”或“D”）．
（3）实验中，闭合开关后，移动滑片，电流表无示数，电压表有较大示数，经检查，导线连接完好，则故障可能是电阻开路．
（4）排除故障后，小明进行实验记录数据，并根据数据绘制出图象（如图乙），由图乙可知，该定值电阻阻值是5Ω；利用图象法处理数据的作用是形象直观地反映物理量之间的关系、减小实验中的偶然误差．
（5）小华设计了另一个测量电阻的电路（如图丙），在MN之间接入待测电阻，可以在电流表表盘上直接读出电阻阻值，小华已经标出了部分电阻值（如图丁），由电表表盘数据可知：该电路电源电压是6V，定值电阻R0是2Ω，该电表测量电阻的最小值是8Ω．
18．甲、乙两个相同的烧杯都装满液体，将两个相同的压强计的金属盒分别放在两杯中，如图所示，以下说法不正确的是（　　）
A．利用该装置可以探究液体压强的特点
B．将放在乙烧杯中的橡皮膜下移，压强计U型管中的液面高度差将减小
C．液体在金属盒橡皮膜所在的位置产生的压强p甲＜p乙
D．甲、乙两个烧杯中所装液体的密度关系是ρ甲＜ρ乙
8．如图是张华同学测量小灯泡电功率的部分实验电路，电源电压恒为4.5V，小灯泡额定电压是2.5V．
（1）请用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整．
（2）闭合开关后，发现灯泡不亮，电压表有示数，电流表无示数．若电路中仅有一处故障，这个故障可能是：灯所在的支路断路了．
15．一起重机的钢绳吊着8×104N的重物，以0.2m/s速度匀速上升1min，重物被提高了12m，此时起重机的功率是1.6×104W．
12．人们都说：“被100℃的水蒸气烫伤，要比被100℃的热水烫伤严重得多”．小柯认为这是因为100℃的水蒸气和100℃的热水温度虽然一样，但100℃的水蒸气变成100℃的热水时，还需放出热量．对此，小柯设计了以下实验证明自己的观点．
【实验过程】（实验中的热损失及热胀冷缩对实验的影响忽略不计）
①将一定置量温度为t1的冷水装入一个双层玻璃真空保温杯中，液面如图甲所示位置，标记为A．②向杯中插入导管，将100℃的水蒸气通人保温杯的冷水中（水蒸气全部被圾收），发现杯中水面明显上升．
③一段时间后，停止通人水蒸气，移出导管后，杯中液面位置如图乙所示，标记为B，再测出此时杯中水的温度为t2，比较发现t2高于tl．（1）杯中水面上升是通入的水蒸气发生液化（填物态变化名称）的结果．
（2）t2高于tl的原因是液化放热．
（3）小江认为因未设置对照，小柯的实验还不足以证明他的观点，请你帮助小柯设计后续实验方案（要求简要叙述实验过程和证明小柯观点的应有实验结果）：再取一个相同的保温杯，在保温杯中倒入与第一个保温杯中质量相同，温度为t1的冷水，然后再倒入100℃的开水直至与第一个保温杯中水面相平，摇匀后测出此保温杯中水温t并与t2比较，t2高于t，得出水蒸气液化放热．．
13．小李同学利用如图所示的滑轮组匀速提升重物．第一次提升的重物A的重力为GA，加在绳子自由端的拉力为F1．重物上升的速度为v1，运动时间为t1；第二次提升的重物B的重力为GB，加在绳子自由端的拉力为F2．重物上升的速度为v2，运动时间为t2．已知F1：GA=5：8，GB：GA=3：2，v1：v2=2：1，t1：t2=2：3．动滑轮的重力不能忽略．不计绳重与摩擦的影响．下列对两个过程的分析中，正确的是  （　　）
A．拉力之比为F1：F2=7：8B．拉力的功率之比为P1：P2=10：7
C．机械效率之比η1：η2=14：15D．额外功之比W1：W2=2：3

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