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納米發(fā)電機問(wèn)世閱讀題及答案
試題內容：
閱讀下面的材料，完成1~8題。
材料一
華裔物理學(xué)家王中林和其博士生宋金會(huì )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(fā)電機。這一最新成果開(kāi)啟了納米科學(xué)和技術(shù)的新篇章。
近十年來(lái)，納米科學(xué)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(xué)術(shù)界的前沿，因為它們可以完成微觀(guān)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(wèn)題是：不管納米器械做到多小，仍然不得不依賴(lài)龐大的外接電源。如果真正讓這些微小器件工作起來(lái)，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(shí)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(lǐng)域得到廣泛的應用。
王中林和宋金會(huì )巧妙地利用豎直結構的氧化鋅納米線(xiàn)的獨特性質(zhì)，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(fā)電裝置---納米發(fā)電機。他們充分利用了氧化鋅納米線(xiàn)的半導體性能和壓電效應: 通過(guò)外界環(huán)境震動(dòng)，無(wú)論是超聲波，還是人的行走、潮汐的運動(dòng)，甚至心臟跳動(dòng)(如果被植入人體內部的話(huà))，使得納米線(xiàn)因機械運動(dòng)所產(chǎn)生的動(dòng)能傳導，而產(chǎn)生微小的共振、擺動(dòng)、變形，從而在表面積累起電荷，再由納米線(xiàn)所附著(zhù)的電極板輸出電流，從而完美地實(shí)現納米尺度的發(fā)電功能。據測算，當時(shí)這一納米發(fā)電機竟然能達到17％~30％的發(fā)電效率，為自發(fā)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(xué)和生物特性等其他納米材料不可替代的作用。他帶領(lǐng)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(dòng)了整個(gè)納米學(xué)界。
王中林團隊的科研成果表明，納米發(fā)電機的發(fā)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。
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1.下列對“材料一”中加點(diǎn)字詞的解說(shuō)，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(zhù)”三詞書(shū)寫(xiě)都正確。
C.電荷：“荷”字與“荷槍實(shí)彈”中的“荷”同音。
D.震動(dòng)：意為“使人心不平靜”，可與“振動(dòng)”替換。
2. 根據“材料一”，下列對“納米發(fā)電機”的解說(shuō)，正確的一項是（3分）
A. 首次實(shí)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(diǎn)。
C. 能為納米器械工作提供電源保障。
D. 在科技發(fā)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(fā)電機實(shí)現發(fā)電所需條件的一項是（3分）
A.機械運動(dòng) B.氧化鋅納米線(xiàn)
C.原子力顯微鏡 D.電極板
材料二
摩擦運動(dòng)產(chǎn)生的微小能量收集起來(lái)能不能發(fā)電?王中林教授的回答是“能”。2011年，王中林教授發(fā)現表面上修飾著(zhù)納米結構的塑料薄膜，互相摩擦就有靜電產(chǎn)生，而且這種方式產(chǎn)生的電壓電流是過(guò)去用壓電產(chǎn)生的幾十倍�；谶@樣的發(fā)現，王中林團隊研制出了摩擦納米發(fā)電機，并在2014年將其輸出功率提高了五個(gè)數量級。
從2006年開(kāi)始，王中林團隊先后發(fā)明了壓電式納米發(fā)電機、熱勢納米發(fā)電機、混合型納米發(fā)電機、摩擦納米發(fā)電機，用單根氧化鋅納米線(xiàn)實(shí)現了從機械能到電能的轉化。此外，美國另一科學(xué)家與中國科學(xué)家聯(lián)合開(kāi)發(fā)一種能從汽車(chē)車(chē)輪與地面的摩擦中收獲能量的納米發(fā)電機，將車(chē)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(fā)電機，首次實(shí)現了恒定電源的輸出。
納米發(fā)電機可以收集機械能，如人體運動(dòng)、肌肉收縮等所產(chǎn)生的能量；還可收集震動(dòng)能和流體能量，如聲波和超聲波產(chǎn)生的能量；體液流動(dòng)、血液流動(dòng)和動(dòng)脈收縮產(chǎn)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(fā)電機在生物醫學(xué)、軍事、無(wú)線(xiàn)通信、無(wú)線(xiàn)傳感等方面具有廣泛的應用性。例如：每個(gè)人的衣服、鞋子里放置這樣的電源，肢體運動(dòng)時(shí)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(lái)植入皮下，利用肌肉活動(dòng)來(lái)供電，不需要更換電池，就可以檢測血脂、血糖和心臟活動(dòng)。甚至可應用到安保方面，將傳感器安裝到門(mén)把手上、地面上、屋子里，有人觸碰上就可產(chǎn)生信號，實(shí)現報警或啟動(dòng)監視狀態(tài)。
目前，納米發(fā)電機可以預想的主要有三大應用領(lǐng)域：第一大領(lǐng)域是移動(dòng)通訊、移動(dòng)能源，也就是逐漸流行的可穿戴智能設備。第二個(gè)應用是自驅動(dòng)的傳感，包括健康監測、物聯(lián)網(wǎng)、環(huán)境監測方面等等。第三大領(lǐng)域則較為長(cháng)遠，利用大能源發(fā)電。比如現有的風(fēng)力發(fā)電機，體積龐大，風(fēng)力太小帶動(dòng)不起來(lái)。而利用納米發(fā)電技術(shù)，在一堵墻上做出蜂窩狀的小洞，只要有風(fēng)就可以發(fā)電，也就是說(shuō)，納米發(fā)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(fā)電機相比，納米發(fā)電機具有諸多優(yōu)勢。例如，摩擦發(fā)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(fā)電機的制作材料均為大規模工業(yè)化原料，其結構簡(jiǎn)單，制作成型簡(jiǎn)便，制作成本大大低于其他發(fā)電技術(shù)，為其廣泛應用提供極為有利的條件。
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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(fā)明摩擦納米發(fā)電機，并將其輸出功率提高五個(gè)數量級。
B. 摩擦納米發(fā)電機可以收集摩擦運動(dòng)中產(chǎn)生的能量，來(lái)提高車(chē)輛的燃油效率。
C. 納米發(fā)電機可收集機械能、震動(dòng)能、流體能等一切能量，并將其轉化為電能。
D. 納米發(fā)電機一旦裝上電池后，就可以根據需要隨時(shí)為手機等電子設備充電。
5.根據“材料二”，下列對“納米發(fā)電機應用性”特點(diǎn)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(fā)電機相比，不屬于納米發(fā)電機優(yōu)勢的一項是（2分）
A. 摩擦發(fā)電 B. 體積小、重量輕
C. 適合為電器提供電能 D. 制作成型簡(jiǎn)便，成本低
材料三
如今，納米技術(shù)幾乎涉及到現有的一切基礎性科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，并已引起全球范圍內的工業(yè)、農業(yè)、科學(xué)技術(shù)等發(fā)生革命性變革，給人類(lèi)社會(huì )帶來(lái)了巨大的變化。當人們憧憬著(zhù)納米技術(shù)將給生活帶來(lái)的美好前景時(shí), 也應該冷靜地考慮納米技術(shù)將對環(huán)境和人類(lèi)社會(huì )產(chǎn)生的深遠影響。
負責任的發(fā)展納米技術(shù)，已經(jīng)成為國際上發(fā)展納米技術(shù)的重要理念。日本于1990年就開(kāi)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(shù)開(kāi)發(fā)計劃的同時(shí)，就提出考慮納米技術(shù)的負面影響。中國自2005年以來(lái)，國家自然科學(xué)基金委開(kāi)始資助研究納米科技的安全性和生態(tài)效應的項目。
研究表明，納米材料在其生產(chǎn)、運輸、使用、儲存的過(guò)程中不可避免地進(jìn)入到環(huán)境中，從而對生態(tài)和人體都可能造成影響。首先，納米粒子通過(guò)肺呼吸、皮膚滲透、腸道系統以及醫療過(guò)程中被有意的注入(或由植入體釋放)進(jìn)入人體，可能對肺部產(chǎn)生炎癥，可能會(huì )穿過(guò)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(jìn)入環(huán)境之后，還可能與環(huán)境中的污染物發(fā)生相互作用，對環(huán)境中的微生物、植物、動(dòng)物等產(chǎn)生生態(tài)毒性效應，從而導致生態(tài)系統的失穩，對環(huán)境造成不可逆轉的破壞。這方面的研究雖然剛剛開(kāi)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(shù)可能會(huì )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(huì )倫理道德存在潛在的威脅。如果利用納米技術(shù)改變基因和細胞結構，那么人類(lèi)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(lèi)傳統的傳宗接代的方式，到時(shí)傳統的父母雙親的概念就不存在了。如果結合轉基因技術(shù)等新技術(shù)，也許未來(lái)人類(lèi)的壽命將得到不斷的延長(cháng)。如果每個(gè)人都可長(cháng)生不老，那么必將導致地球有限的空間人滿(mǎn)為患，而且再也沒(méi)有人去珍惜時(shí)光，追求生命的價(jià)值，這樣的社會(huì )也必將衰落。這對人類(lèi)的倫理道德將是一個(gè)很大的挑戰。
�。ㄈ〔挠凇都{米技術(shù)的潛在風(fēng)險研究進(jìn)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(shù)可以觸及到基礎性科學(xué)技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域，并給人類(lèi)社會(huì )生活帶來(lái)巨大變化。
B. 研究納米科技的安全性和生態(tài)效應表明了中國在發(fā)展納米技術(shù)時(shí)具有負責任的態(tài)度。
C. 納米材料進(jìn)入環(huán)境之后，就會(huì )與環(huán)境污染物發(fā)生相互作用，進(jìn)而產(chǎn)生生態(tài)毒性效應。
D. 如果利用納米技術(shù)改變人類(lèi)基因和細胞結構，那么傳統的父母雙親的概念就會(huì )消失。
8.納米技術(shù)將會(huì )在哪些方面給人類(lèi)社會(huì )帶來(lái)影響？請根據以上三則材料加以概括。（5分）
試題答案：
1.C�！窘馕觥緼項“艾”讀作“ài”；B項應為“難以企及”；D項“震動(dòng)”不能與“振動(dòng)”替換。
2.C�！窘馕觥緼項原文為“首次”“相互轉換”表述錯誤；B項“具有功耗低、反應靈敏等特點(diǎn)”的是納米器件而非納米發(fā)電機；D項應為“在納米科技發(fā)展中具有里程碑意義”。
3. C�！窘馕觥俊霸恿︼@微鏡”是實(shí)驗所需條件，而非“納米發(fā)電機實(shí)現發(fā)電所需條件”。
4. B�！窘馕觥緼項“將其輸出功率提高五個(gè)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(fā)電機一旦裝上電池后”，表述錯誤。
5. B�！窘馕觥课闹袥](méi)有“永久”這一信息。
6. C�！窘馕觥课闹斜硎鰹椤斑m合為小型電器提供電能”。
7. B�！窘馕觥緼項“觸及到基礎性科學(xué)技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域”，表述絕對；C項原文為“人工納米材料進(jìn)入環(huán)境之后，還可能與環(huán)境中的污染物發(fā)生相互作用，對環(huán)境中的微生物、植物、動(dòng)物等產(chǎn)生生態(tài)毒性效應”。D項邏輯錯誤。原文中說(shuō)，如果人類(lèi)“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(lèi)傳統的傳宗接代的方式”，傳統的父母雙親的概念就會(huì )就消失。
8.【答案要點(diǎn)】
�、匍_(kāi)啟了納米科學(xué)和技術(shù)的新篇章。
�、诳梢詮V泛應用于生物醫學(xué)、軍事、無(wú)線(xiàn)通信、無(wú)線(xiàn)傳感等方面，給科研、生活等帶來(lái)便捷。
�、劭赡軐ι鷳B(tài)和人體造成影響。
�、苣軌蛲瓿沙跸胂蟮墓ぷ�，改變人們的生活。
�、輰ι鐣�(huì )倫理道德存在潛在的威脅。
【評分標準】共5個(gè)要點(diǎn)，答及1點(diǎn)1分，2點(diǎn)2分，3點(diǎn)3分,4點(diǎn)5分。答滿(mǎn)4點(diǎn)即給滿(mǎn)分。意思對即可。
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