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超導材料

1911年,荷蘭科學家昂內(nèi)斯(Onnes)用液氦冷卻水銀時發(fā)現(xiàn),當溫度下降到4.2K(-268.98℃時)時,水銀的電阻完全消失。1913年昂內(nèi)斯在諾貝爾領(lǐng)獎演說中指出:低溫下金屬電阻的消失“不是逐漸的,而是突然的”,水銀在4.2K進入了一種新狀態(tài),由于它的特殊導電性能,可以稱為超導態(tài)。后來他發(fā)現(xiàn)許多金屬和合金都具有與上述水銀相類似的低溫下失去電阻的特性,這種現(xiàn)象稱為超導電性,達到超導時的溫度稱為臨界溫度,具有超導電性的材料稱為超導材料或超導體。

1933年,邁斯納和奧克森菲爾德兩位科學家發(fā)現(xiàn),如果把超導體放在磁場中冷卻,則在材料電阻消失的同時,外加磁場也無法進入超導體內(nèi),形象地來說,就是磁感線將從超導體中被排出,不能通過超導體,這種抗磁性現(xiàn)象稱為“邁斯納效應”。

根據(jù)臨界溫度的不同,超導材料可以被分為:高溫超導材料和低溫超導材料。但這里所說的“高溫”只是相對的,其實仍然遠低于冰點0℃,對常溫來說應是極低的溫度。20世紀80年代是超導電性探索與研究的黃金年代。1981年合成了有機超導體,1986年繆勒和柏諾茲發(fā)現(xiàn)了一種成分為鋇(Ba)、鑭(La)、銅(Cu)、氧(O)的陶瓷性金屬氧化物,其臨界溫度提高到了35K。由于陶瓷性金屬氧化物通常是絕緣物質(zhì),因此這個發(fā)現(xiàn)的意義非常重大,繆勒和柏諾茲因此而榮獲了1987年度諾貝爾物理學獎。后來包括中國在內(nèi)的世界上部分國家又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)臨界溫度100K以上的高溫超導材料。

高溫超導材料的用途非常廣闊,由于其具有零電阻和抗磁性,用途大致可分為三類:大電流應用(強電應用)、電子學應用(弱電應用)和抗磁性應用。大電流應用即前述的超導發(fā)電、輸電和儲能;電子學應用包括超導計算機、超導天線、超導微波器件等;抗磁性主要應用于磁懸浮列車和熱核聚變反應堆等。

請回答下列問題:

(1)許多金屬和合金具有在低溫下會失去電阻的特性,這種現(xiàn)象稱為超導電性,達到超導時的溫度稱為 溫度。

(2)超導體 (選填“可以”或“不可以”)用來制作電爐子的爐絲。

(3)如圖所示,在甲、乙兩圖中能表示“邁斯納效應”的是 圖。

(4)高溫超導材料的超導電性可以應用于

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小華利用假期來天門山游玩,在乘纜車勻速上山的過程中,小華的動能將____、勢能將 、機械能將 。(填“增大”、“減小”或“不變”);小華相對固定吊索的鐵塔是 的(填“運動”或“靜止”)。

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A.小車在斜面上下滑的過程中,小車的動能轉(zhuǎn)化為重力勢能

B.小車在斜面上下滑的過程中,小車的機械能增大

C.木塊對木板的壓力和木板對木塊的支持力是一對平衡力

D.若木板的表面光滑且足夠長,則被撞擊后的木塊所獲得的動能將保持不變

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關(guān)于物態(tài)變化,正確的是( )

A. 冬天的早晨經(jīng)常口中呼出“白氣”,這是液化現(xiàn)象,要放出熱量

B. 夏天用干冰給運輸中的食品降溫,這是應用干冰熔化吸熱

C. 秋天的早晨花草上出現(xiàn)的小露珠,這是液化現(xiàn)象,要吸收熱量

D. 春天的早晨會出現(xiàn)霧,這是汽化現(xiàn)象,要吸收熱量

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FT/N

1.2

2.4

3.6

4.8

5.2

6.4

FN/N

6.8

5.6

4.4

3.2

2.8

1.6

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(3)電路連接正確后,閉合開關(guān)S,小軍發(fā)現(xiàn)電壓表有示數(shù),但電流表無示數(shù)。由現(xiàn)象可判斷電路中出現(xiàn)的故障是________。

A.變阻器短路 B.電流表斷路

C.小燈泡L短路 D.小燈泡L斷路

(4)排除故障后,當電壓表示數(shù)為2.5V時,電流表的示數(shù)如圖乙所示,此時小燈泡L的電阻為_______Ω。

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