納米發電機問世閱讀題及答案

時間：2024-09-20 14:29:22 閱讀答案我要投稿

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納米發電機問世閱讀題及答案

　　試題內容：

納米發電機問世閱讀題及答案

　　閱讀下面的材料，完成1~8題。

　　材料一

　　華裔物理學家王中林和其博士生宋金會成功地在納米（十億分之一米）尺度下將機械能轉換成電能，在世界上首次研制成功納米發電機。這一最新成果開啟了納米科學和技術的新篇章。

　　近十年來，納米科學界對納米材料合成和應用的研究方興未艾。尺寸微小、功耗低、反應靈敏的納米器件和納米機器人，一直是納米學術界的前沿，因為它們可以完成微觀醫療以及遙感等普通人力難以啟及的使命。但對于全球眾多的研究者而言，最大的問題是：不管納米器械做到多小，仍然不得不依賴龐大的外接電源。如果真正讓這些微小器件工作起來，保持納米系統微小而且體內可植入等特性，小型化的供電系統必不可少。只有實現了自帶電源的納米器件才可視為真正的納米系統，也才能在多領域得到廣泛的應用。

　　王中林和宋金會巧妙地利用豎直結構的氧化鋅納米線的獨特性質，在原子力顯微鏡的幫助下，研制出將機械能轉化為電能的世界上最小的發電裝置---納米發電機。他們充分利用了氧化鋅納米線的半導體性能和壓電效應: 通過外界環境震動，無論是超聲波，還是人的行走、潮汐的運動，甚至心臟跳動(如果被植入人體內部的話)，使得納米線因機械運動所產生的動能傳導，而產生微小的共振、擺動、變形，從而在表面積累起電荷，再由納米線所附著的電極板輸出電流，從而完美地實現納米尺度的發電功能。據測算，當時這一納米發電機竟然能達到17％~30％的發電效率，為自發電的納米器件奠定了物理基礎。

　　王中林教授早在七年前就敏銳地認識到氧化鋅具有獨特的半導體、光學和生物特性等其他納米材料不可替代的作用。他帶領科研小組，一直致力于以氧化鋅為基礎的納米材料的合成和應用的研究，并且取得了令人矚目的成果。2001年，他們首次合成氧化鋅半導體納米帶，這一重大科研成果震動了整個納米學界。

　　王中林團隊的科研成果表明，納米發電機的發明勢必是納米科技界的重大科研里程碑，其應用前景不可估量。

　　（取材于《納米發電機問世》）

　　1.下列對“材料一”中加點字詞的解說，正確的一項是（2分）

　　A.方興未艾：艾，讀作“yì”，為“停止”之意。

　　B.“難以啟及”“潮汐”“附著”三詞書寫都正確。

　　C.電荷：“荷”字與“荷槍實彈”中的“荷”同音。

　　D.震動：意為“使人心不平靜”，可與“振動”替換。

　　2. 根據“材料一”，下列對“納米發電機”的解說，正確的一項是（3分）

　　A. 首次實現機械能與電能的相互轉換。

　　B. 具有功耗低、反應靈敏等特點。

　　C. 能為納米器械工作提供電源保障。

　　D. 在科技發展史中具有里程碑意義。

　　3.根據“材料一”，下列各項中，不屬于納米發電機實現發電所需條件的一項是（3分）

　　A.機械運動 B.氧化鋅納米線

　　C.原子力顯微鏡 D.電極板

　　材料二

　　摩擦運動產生的微小能量收集起來能不能發電?王中林教授的回答是“能”。2011年，王中林教授發現表面上修飾著納米結構的塑料薄膜，互相摩擦就有靜電產生，而且這種方式產生的電壓電流是過去用壓電產生的幾十倍。基于這樣的發現，王中林團隊研制出了摩擦納米發電機，并在2014年將其輸出功率提高了五個數量級。

　　從2006年開始，王中林團隊先后發明了壓電式納米發電機、熱勢納米發電機、混合型納米發電機、摩擦納米發電機，用單根氧化鋅納米線實現了從機械能到電能的轉化。此外，美國另一科學家與中國科學家聯合開發一種能從汽車車輪與地面的摩擦中收獲能量的納米發電機，將車輛的燃油效率提高10%。而中科院納米能源所2014年也成功研制出旋轉型摩擦納米發電機，首次實現了恒定電源的輸出。

　　納米發電機可以收集機械能，如人體運動、肌肉收縮等所產生的能量；還可收集震動能和流體能量，如聲波和超聲波產生的能量；體液流動、血液流動和動脈收縮產生的能量。然后將這些能量轉化為電能，提供給納米器件。

　　納米發電機在生物醫學、軍事、無線通信、無線傳感等方面具有廣泛的應用性。例如：每個人的衣服、鞋子里放置這樣的電源，肢體運動時就可以將機械能轉化為電能，從而為身上攜帶的電子設備（包括MP3、手機等）提供能量。還可用來植入皮下，利用肌肉活動來供電，不需要更換電池，就可以檢測血脂、血糖和心臟活動。甚至可應用到安保方面，將傳感器安裝到門把手上、地面上、屋子里，有人觸碰上就可產生信號，實現報警或啟動監視狀態。

　　目前，納米發電機可以預想的主要有三大應用領域：第一大領域是移動通訊、移動能源，也就是逐漸流行的可穿戴智能設備。第二個應用是自驅動的傳感，包括健康監測、物聯網、環境監測方面等等。第三大領域則較為長遠，利用大能源發電。比如現有的風力發電機，體積龐大，風力太小帶動不起來。而利用納米發電技術，在一堵墻上做出蜂窩狀的小洞，只要有風就可以發電，也就是說，納米發電機具有大規模收集和轉化自然界中機械能的潛力，有望成為綠色能源供給的全新途徑。

　　和傳統的電磁發電機相比，納米發電機具有諸多優勢。例如，摩擦發電機由薄膜高分子材料和薄膜電極材料制成，具有極輕的重量和極小的體積，特別適合于為小型電器提供電能；摩擦發電機的制作材料均為大規模工業化原料，其結構簡單，制作成型簡便，制作成本大大低于其他發電技術，為其廣泛應用提供極為有利的條件。

　　（取材于《可收集摩擦發電的納米發電機》）

　　4.根據“材料二”，下面的理解和推斷，正確的一項是（3分）

　　A. 2011年，王中林團隊發明摩擦納米發電機，并將其輸出功率提高五個數量級。

　　B. 摩擦納米發電機可以收集摩擦運動中產生的能量，來提高車輛的燃油效率。

　　C. 納米發電機可收集機械能、震動能、流體能等一切能量，并將其轉化為電能。

　　D. 納米發電機一旦裝上電池后，就可以根據需要隨時為手機等電子設備充電。

　　5.根據“材料二”，下列對“納米發電機應用性”特點的概括，不正確的一項是（3分）

　　A.廣泛 B. 永久 C. 便捷 D. 綠色

　　6. 根據“材料二”，與傳統電磁發電機相比，不屬于納米發電機優勢的一項是（2分）

　　A. 摩擦發電 B. 體積小、重量輕

　　C. 適合為電器提供電能 D. 制作成型簡便，成本低

　　材料三

　　如今，納米技術幾乎涉及到現有的一切基礎性科學技術領域，并已引起全球范圍內的工業、農業、科學技術等發生革命性變革，給人類社會帶來了巨大的變化。當人們憧憬著納米技術將給生活帶來的美好前景時, 也應該冷靜地考慮納米技術將對環境和人類社會產生的深遠影響。

　　負責任的發展納米技術，已經成為國際上發展納米技術的重要理念。日本于1990年就開展了工程納米材料毒理方面的研究。美國自2000年提出納米技術開發計劃的同時，就提出考慮納米技術的負面影響。中國自2005年以來，國家自然科學基金委開始資助研究納米科技的安全性和生態效應的項目。

　　研究表明，納米材料在其生產、運輸、使用、儲存的過程中不可避免地進入到環境中，從而對生態和人體都可能造成影響。首先，納米粒子通過肺呼吸、皮膚滲透、腸道系統以及醫療過程中被有意的注入(或由植入體釋放)進入人體，可能對肺部產生炎癥，可能會穿過血腦屏障向腦組織、血液或者其他組織遷移，并對機體組織造成一定程度的損傷。其次，人工納米材料由于其尺寸較小，具有極大的比表面積，因此人工納米材料進入環境之后，還可能與環境中的污染物發生相互作用，對環境中的微生物、植物、動物等產生生態毒性效應，從而導致生態系統的失穩，對環境造成不可逆轉的破壞。這方面的研究雖然剛剛開展，尚未形成完整的體系，但需引起足夠的重視。

　　除此之外，納米技術可能會完成許多超乎想象的工作，徹底地改變人們的生活，也對社會倫理道德存在潛在的威脅。如果利用納米技術改變基因和細胞結構，那么人類就可以根據自己的想法和目標去生育后代，從而改變傳統的生育方式和人類傳統的傳宗接代的方式，到時傳統的父母雙親的概念就不存在了。如果結合轉基因技術等新技術，也許未來人類的壽命將得到不斷的延長。如果每個人都可長生不老，那么必將導致地球有限的空間人滿為患，而且再也沒有人去珍惜時光，追求生命的價值，這樣的社會也必將衰落。這對人類的倫理道德將是一個很大的挑戰。

　　（取材于《納米技術的潛在風險研究進展》）

　　7.根據“材料三”，下面的理解和推斷，正確的一項是（3分）

　　A. 納米技術可以觸及到基礎性科學技術的各個領域，并給人類社會生活帶來巨大變化。

　　B. 研究納米科技的安全性和生態效應表明了中國在發展納米技術時具有負責任的態度。

　　C. 納米材料進入環境之后，就會與環境污染物發生相互作用，進而產生生態毒性效應。

　　D. 如果利用納米技術改變人類基因和細胞結構，那么傳統的父母雙親的概念就會消失。

　　8.納米技術將會在哪些方面給人類社會帶來影響？請根據以上三則材料加以概括。（5分）

　　試題答案：

　　1.C。【解析】A項“艾”讀作“ài”；B項應為“難以企及”；D項“震動”不能與“振動”替換。

　　2.C。【解析】A項原文為“首次”“相互轉換”表述錯誤；B項“具有功耗低、反應靈敏等特點”的是納米器件而非納米發電機；D項應為“在納米科技發展中具有里程碑意義”。

　　3. C。【解析】“原子力顯微鏡”是實驗所需條件，而非“納米發電機實現發電所需條件”。

　　4. B。【解析】A項“將其輸出功率提高五個數量級”是在2014年；C項可收集“一切能量”，表述錯誤；D項“納米發電機一旦裝上電池后”，表述錯誤。

　　5. B。【解析】文中沒有“永久”這一信息。

　　6. C。【解析】文中表述為“適合為小型電器提供電能”。

　　7. B。【解析】A項“觸及到基礎性科學技術的各個領域”，表述絕對；C項原文為“人工納米材料進入環境之后，還可能與環境中的污染物發生相互作用，對環境中的微生物、植物、動物等產生生態毒性效應”。D項邏輯錯誤。原文中說，如果人類“可以根據自己的想法和目標去生育后代，從而改變傳統的生育方式和人類傳統的傳宗接代的方式”，傳統的父母雙親的概念就會就消失。

　　8.【答案要點】

　　①開啟了納米科學和技術的新篇章。

　　②可以廣泛應用于生物醫學、軍事、無線通信、無線傳感等方面，給科研、生活等帶來便捷。

　　③可能對生態和人體造成影響。

　　④能夠完成超乎想象的工作，改變人們的生活。

　　⑤對社會倫理道德存在潛在的威脅。

　　【評分標準】共5個要點，答及1點1分，2點2分，3點3分,4點5分。答滿4點即給滿分。意思對即可。

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