共23题,约9420字。
广东省清远市2024-2025学年高一下学期期末语文试题
一、现代文阅读
阅读下面的文字,完成小题。
从点亮灯泡到驱动高铁,电流的顺畅流动是社会生活的命脉。然而,铜、铝等传统导电材料总伴随着能量损耗,就像水管中的水流遭遇摩擦阻力。有没有一种材料能让电流“零阻力”奔跑?
答案是超导材料——这个凝聚人类百年智慧的科学奇迹,正在重塑能源与科技的版图。
我们为什么需要超导
导电性是材料传输电流的能力,材料的电阻小,材料的导电能力就强,反之亦然。铜、银和铝等金属因内部自由电子活跃,成为电线、芯片生产的主要材料。但即便是导电性最好的银,电阻也并非为零。电流流过时,由于电阻的存在,部分电能会以热量的形式耗散。据统计,全球每年因输电损耗的电量高达总发电量的5%~10%。
随着算力需求爆炸式增长,电力需求也逐步攀升,数据中心、超算中心的芯片发热已成为技术瓶颈。例如,传统半导体芯片中,约40%的电能转化为热量,既浪费能源,又需庞大的散热系统。如何把这部分能量节省下来?超导技术是答案之一。
1911年,荷兰物理学家卡末林—昂内斯发现,汞在零下269摄氏度时,电阻突然消失,电流可永续流动而不衰减,他将这一现象命名为“超导电性”。超导体的零电阻特性,如同为电子铺设了一条无摩擦的“高速公路”。
这一特性已悄然改变生活。医院中的核磁共振成像仪就是经典案例:其核心的超导线圈通电后产生强磁场,用于人体成像。若用普通铜线圈,不仅耗电量巨大,还需要持续供电制冷来抵消电阻发热,而超导线圈一旦通电,可永久维持磁场,能耗近乎为零。
更宏大的应用已经落地。广东深圳平安大厦于2021年启用了自主研发的三相同轴高温超导电缆,这是世界上首次将超导电缆应用于超大型城市中心区。这条电缆在零下196摄氏度的液氮保护环境下工作,电流承载量是同等粗细铜缆的5倍,输电损耗降低约80%。未来,城市电网若全面改用超导电缆,输电效率将跃升,停电事故或将大大减少。
寻找超导材料之路
早期超导体需依赖液氦(零下269摄氏度)维持低温,成本极高。1968年,科学家麦克米兰提出理论:传统超导体在常压下的临界温度不会超过40开尔文(约零下233摄氏度),这一“天花板”被称为“麦克米兰极限”。
然而,1986年,铜基氧化物超导体的发现打破了这一预言,它可以在液氮温区(大于77开尔文,即零下196摄氏度)工作,使超导应用成本降低许多。2008年,铁基超导体成为第二类突破“麦克米兰极限”的高温超导材料。
2025年2月,南方科技大学团队宣布最新科研突破:在常压环境下实现了镍氧化物薄膜超过“麦克米兰极限”(40开尔文以上)的超导电性,使镍基材料成为常压下继铜基、铁基之后的第三类高温超导材料体系。
这项发表于《自然》杂志的突破性研究,不仅刷新了超导材料家族图谱,更是在镍基体系中验证了高温超导的普适性,为破解高温超导机理提供了关键拼图。
“谁解开高温超导之谜,谁就掌握了21世纪能源革命的钥匙。”诺贝尔物理学奖得主安东尼•莱格特曾经这么预言。在铜基、铁基、镍基三类高温超导材料的发现和研究中,中国科学家正从跟跑变为领跑。如果最终实现了“超高温超导”即室温超导,将是人类科学史上最重大的发现之一。
超导的多样“魔力”
超导的“魔力”不止于零电阻。1933年,德国物理学家迈斯纳发现,超导体能完全排斥外部磁场,仿佛被无形之力托起。这一“完全抗磁性”现象被称为“迈斯纳效应”,它是磁悬浮技术的物理基石。
上海磁浮示范线已运行近20年,线上的列车依靠常规电磁铁悬浮,需持续供电维持磁场。而若采用超导磁悬浮,列车可“自发”悬浮于轨道之上,能耗可以大幅降低。2021年,中国在成都建成全球首条高温超导磁悬浮试验线,车辆在液氮温区实现自稳定悬浮,为下一代磁悬浮高铁奠定基础。
超导不仅是工程奇迹,更是量子物理的“宏观展厅”。在超导体中,无数的电子会结成“库珀对”,步调一致地运动,形成宏观尺度的量子态。这种特性让超导体成为量子科技的“核心元件”。例如,超导单光子探测器能捕捉单个光子的信号,是量子通信的“火眼金睛”;超导量子比特可长时间保持量子叠加态,科学家正在利用超导量子比特设计量子计算机,实现复杂超高速运算。如果可纠错的通用超导量子计算机最终被研制成功,它将提供比目前世界上最快的超级计算机还快百万倍以上的运算能力,并带来信息技术的重大变革。
(摘编自薛其坤《超导:让电流“零阻力”奔跑的奇迹》)
1.下列对原文相关内容的理解和分析,不正确的一项是( )
A.导电材料的电阻与导电能力成正比,材料的电阻越大,其导电能力就越弱。
B.电流流过传统导电材料时,电阻会使部分电能转化为热量,造成能源浪费。
C.中国科学家在高温超导材料的发现与研究中,后来者居上,取得重大突破。
D.超导体中电子会结成“库珀对”的特性使超导体成为量子科技“核心元件”。
2.根据原文内容,下列说法不正确的一项是( )
A.汞在零下269摄氏度时,会出现“超导电性”,即电阻突然消失,电流可永续流动而不衰减。
B.超导体又称超导材料,指在某一温度以下,具有“零电阻特性”或“完全抗磁性”的超级导体材料。
C.继铜基、铁基超导体之后,镍基超导体成为第三类常压下突破“麦克米兰极限”的高温超导材料。
D.超导体的“完全抗磁性”是由德国物理学家迈斯纳发现的,所以这一现象又被称为“迈斯纳效应”。
3.下列选项,没有运用到超导体的一项是( )
A.医院中的核磁共振成像仪 B.广东深圳平安大厦的电缆
C.上海磁浮示范线上的列车 D.多通道超导单光子探测器
4.为了便于读者理解,该科普文使用了哪些说明方法?请简要说明。
5.根据原文,简要概括超导技术的不断发展对当今社会有哪些重要意义。
阅读下面的文字,完成小题。
卖磨刀石的人
刘亮程①
房子一年年变矮,半截子陷进虚土。人和牲口把梁上的虚土踩瓷,房子也把墙下的虚土压瓷。那些地,一阵子长苞谷,一阵子又长麦子。这阵子它开始长草了,从虚土庄到天边,都是草。草木把大地连起来。
七月,走远的人回来说,东边是大片的铃铛刺,一刮风铃铛刺的响声铺天盖地,所有种子被摇醒,一次次走上遥远的播种之路。红柳和碱蒿把西边的荒野封死,秋天火红的红柳花
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