Question

【題目】石墨烯具有非常好的熱傳導(dǎo)性能。純的無(wú)缺陷的單層石墨烯的導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)5300W/mK，是目前為止導(dǎo)熱系數(shù)最高的碳材料，銅的導(dǎo)熱系數(shù)常溫下才400W/mK。石墨烯具有非常良好的光學(xué)特性，看上去幾乎是透明的。石墨烯是己知強(qiáng)度最高的材料之一，同時(shí)還具有很好的韌性，可以彎曲，石墨烯的結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，石墨烯內(nèi)部的碳原子之間的連接很柔韌，當(dāng)施加外力于石墨烯時(shí)，碳原子面會(huì)彎曲變形。

2018年，22歲中國(guó)科學(xué)家——曹原，因?yàn)槭�墨烯正式成為�?/span>“2018年度世界十大科學(xué)家之首”。22歲的少年曾提出問(wèn)題，卻被很多的科學(xué)家無(wú)視，他的堅(jiān)持，最后得到結(jié)果“兩層石墨烯，旋轉(zhuǎn)到特定的‘魔法角度’1.1°疊加之后，零阻力的材料得出來(lái)了，可以在常溫下實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)”。請(qǐng)根據(jù)上述材料，回答下列問(wèn)題：

（1）石墨烯是一種導(dǎo)體，零阻力是指________為零，這種現(xiàn)象叫做超導(dǎo)現(xiàn)象。

（2）曹原研究的超導(dǎo)石墨烯最適合用來(lái)制作________

A.電動(dòng)機(jī)內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn) B.保險(xiǎn)絲 C.電爐絲 D.電熱毯內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn)

（3）用超導(dǎo)石墨烯制作成電纜輸電可以大大降低能量損耗，己知從A地到B地輸電導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)為10km，此導(dǎo)線(xiàn)電阻1Ω/km，輸電電流為200A，若用超導(dǎo)石墨烯代替輸電導(dǎo)線(xiàn)，輸電10min可節(jié)約________電能。

Answer 1

【答案】電阻 A 2.4×108J

【解析】

本題考查超導(dǎo)材料、新型材料

(1)[1]電阻是指導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用，而超導(dǎo)現(xiàn)象是導(dǎo)體的電阻變?yōu)榱悖�那么�?dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用為零，即電阻為零。

(2)[2]因?yàn)槌瑢?dǎo)材料的電阻為零，電流熱效應(yīng)就不會(huì)發(fā)揮作用了，故利用電流的熱效應(yīng)來(lái)工作的保險(xiǎn)絲、電爐絲、電熱毯內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn)都不能采用超導(dǎo)材料，而電動(dòng)機(jī)內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn)用超導(dǎo)材料，可避免電流熱效應(yīng)帶來(lái)的能耗，從而提高電動(dòng)機(jī)制輸出效率，所以A符合題意

(3)[3]由題意知，A、B段輸電導(dǎo)線(xiàn)的電阻

R=10km×1Ω/km=10Ω

輸電10min節(jié)約的電能