《2025年同步测控优化设计九年级物理全一册人教版》

10. (2024·云南中考)20世纪初,科学家发现汞在温度降低至-269℃时,电阻值就变成了零,这种现象叫“超导现象”,具有这种特性的物质叫“超导体”。
低温为什么能发生超导呢？基于初中知识,我们建立一个简易模型进行理解,将导体原子的原子核与核外受到约束的电子(不能自由运动)组成“原子实”,可类比成小球。原子实做热运动,穿行其间的自由电子会与它发生碰撞,表现为导体对自由电子传导的阻碍作用,即电阻。导体温度降至极低时,它们的热运动都趋于消失,通电时自由电子就可以不受阻碍地定向通过导体,宏观上就发生了低温超导现象。
高压也能让材料发生超导。理论上,某种导体在相当于260万倍标准大气压的高压环境下,15℃的“高温”(相对于极低温)也能发生超导现象。在这样极高的压强下,原子实排列成紧密的堆垛形式,如图所示,原子实仅能在很小的范围内做热运动,就像热运动消失了一般。此时原子实堆垛间的间隙就成为稳定的自由电子通道。通电时自由电子就能在间隙中零阻碍地定向移动,宏观上就显示出超导现象。

常见输电过程中,约7%的电能因导线发热而耗散掉。若输电线缆选用超导材料,就可大大减少由于电阻引发的电能损耗。2021年12月,世界首条35千伏千米级液氮超导输电线工程在上海投运,实现了我国在高温超导输电领域的领先。
(1)实现超导现象的方式有低温和高压。
(2)极低温度下,原子实与自由电子的热运动都趋于消失,通电时自由电子在导体中通行无阻,发生低温超导现象。
(3)超高的压强限制了原子实的热运动,通电时自由电子在原子实间隙中定向移动所受到的阻碍为零,发生高压超导现象。
(4)超导技术的一大应用前景是制作输电线缆,这样可以减少由电阻而引发的电能损耗。

答案：
(1)高压
(2)热运动
(3)原子实
(4)电阻