《神奇的納米技術(shù)》閱讀訓(xùn)練題及答案2023年，某科研團(tuán)隊(duì)在《自然·材料》雜志上發(fā)表了一項(xiàng)突破性成果——他們成功研發(fā)出一種納米級(jí)藥物載體，能精準(zhǔn)定位并摧毀人體內(nèi)的癌細(xì)胞，且對(duì)健康細(xì)胞零損傷。這一成果引發(fā)全球關(guān)注，也讓“納米技術(shù)”這一曾被視為科幻概念的前沿科技，再次進(jìn)入公眾視野。閱讀材料：神奇的納米技術(shù)當(dāng)我們談?wù)摗凹{米”時(shí)，首先需要明確它是一個(gè)長(zhǎng)度單位。1納米等于10億分之一米，相當(dāng)于4個(gè)原子排列的長(zhǎng)度。如果將1納米放大到1米，那么原本1米長(zhǎng)的物體將變成1000公里——這大約是北京到上海的直線距離。這種極小的尺度，讓物質(zhì)展現(xiàn)出與宏觀世界截然不同的特性，而納米技術(shù)正是研究在0.1至100納米尺度范圍內(nèi)，通過(guò)對(duì)原子、分子的操縱，創(chuàng)造新物質(zhì)、開(kāi)發(fā)新功能的綜合性技術(shù)。一、納米材料的“超能力”在宏觀世界中，一塊普通的金屬塊呈現(xiàn)出穩(wěn)定的物理和化學(xué)性質(zhì)，但當(dāng)它被加工成納米級(jí)顆粒時(shí)，一切都改變了?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，納米材料具有三大“超能力”：表面效應(yīng)：納米顆粒的表面積與體積之比極大。例如，1克直徑為10納米的顆粒，其表面積可達(dá)300平方米，相當(dāng)于半個(gè)標(biāo)準(zhǔn)籃球場(chǎng)。這種特性讓納米材料成為高效的催化劑——在化學(xué)反應(yīng)中，更大的接觸面積能顯著提升反應(yīng)速率。工業(yè)上，納米級(jí)的鉑顆粒已被用于汽車尾氣處理，將有害的一氧化碳和氮氧化物轉(zhuǎn)化為二氧化碳和氮?dú)?，效率比傳統(tǒng)催化劑高10倍以上。小尺寸效應(yīng)：當(dāng)顆粒尺寸減小到納米級(jí)時(shí)，其熔點(diǎn)、磁性、光學(xué)性質(zhì)等會(huì)發(fā)生顯著變化。比如，金的常規(guī)熔點(diǎn)是1064℃，但5納米的金顆粒在300℃就會(huì)熔化；普通陶瓷堅(jiān)硬但易碎，而納米陶瓷卻能像橡膠一樣彎曲，甚至在斷裂時(shí)自我修復(fù)。這種“反常識(shí)”的特性，為材料科學(xué)帶來(lái)了革命性突破。量子效應(yīng)：在納米尺度下，電子的運(yùn)動(dòng)不再遵循經(jīng)典物理學(xué)規(guī)律，而是表現(xiàn)出量子特性。例如，半導(dǎo)體納米顆粒（量子點(diǎn)）能根據(jù)尺寸不同發(fā)出不同顏色的光——5納米的量子點(diǎn)發(fā)藍(lán)光，10納米的發(fā)紅光。這種特性被廣泛應(yīng)用于顯示技術(shù)，使屏幕色彩更鮮艷、能耗更低。二、納米技術(shù)的“民生圖景”如果說(shuō)納米材料的特性是理論基石，那么其在實(shí)際生活中的應(yīng)用則真正展現(xiàn)了技術(shù)的價(jià)值。醫(yī)療領(lǐng)域：精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的“微型部隊(duì)”癌癥治療是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的一大難題，傳統(tǒng)化療藥物在殺死癌細(xì)胞的同時(shí)，也會(huì)損傷快速分裂的健康細(xì)胞（如毛囊、胃腸黏膜細(xì)胞），導(dǎo)致脫發(fā)、嘔吐等副作用。納米技術(shù)為這一問(wèn)題提供了“精準(zhǔn)打擊”方案?？茖W(xué)家將化療藥物包裹在納米級(jí)的脂質(zhì)體或聚合物載體中，載體表面修飾能識(shí)別癌細(xì)胞表面特定蛋白的“靶向分子”。這些“微型導(dǎo)彈”隨血液流動(dòng)，遇到健康細(xì)胞時(shí)“隱身”而過(guò)，遇到癌細(xì)胞則“鎖定”并釋放藥物，將副作用降低90%以上。更前沿的研究是“納米機(jī)器人”。2022年，美國(guó)加州理工學(xué)院的團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出一種DNA納米機(jī)器人，其尺寸僅為20納米（約為紅細(xì)胞的1/4000）。它能攜帶特定的抗體分子，進(jìn)入人體后主動(dòng)尋找并結(jié)合腫瘤細(xì)胞表面的抗原，觸發(fā)免疫系統(tǒng)對(duì)腫瘤的攻擊。目前，這種機(jī)器人已在小鼠實(shí)驗(yàn)中成功縮小了80%的腫瘤體積，未來(lái)有望成為癌癥治療的“終極武器”。環(huán)保領(lǐng)域：污染治理的“超級(jí)清潔工”工業(yè)廢水和大氣污染是全球面臨的環(huán)境挑戰(zhàn)。納米技術(shù)為治理這些污染提供了高效工具。例如，納米級(jí)的二氧化鈦（TiO?）是一種光催化劑，在紫外線照射下能產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的自由基，將水中的有機(jī)污染物（如農(nóng)藥、染料）分解為二氧化碳和水。傳統(tǒng)的污水處理廠需要數(shù)小時(shí)甚至數(shù)天才能降解的污染物，使用納米光催化劑后，僅需幾十分鐘即可完成。在大氣治理方面，納米纖維制成的空氣過(guò)濾膜展現(xiàn)出驚人的性能。傳統(tǒng)的HEPA濾網(wǎng)能過(guò)濾直徑0.3微米以上的顆粒（如PM2.5），但對(duì)更小的病毒（直徑約0.1微米）和細(xì)菌（直徑約1微米）效率較低。而納米纖維膜的孔徑可控制在200納米以下，能有效攔截病毒，同時(shí)保持良好的透氣性——這正是新冠疫情期間高性能口罩的核心材料。能源領(lǐng)域：續(xù)航革命的“幕后推手”電動(dòng)汽車的續(xù)航里程一直受限于電池技術(shù)。傳統(tǒng)鋰電池的能量密度（單位體積存儲(chǔ)的電量）約為200瓦時(shí)/升，而納米技術(shù)正在突破這一瓶頸。科學(xué)家將正極材料（如磷酸鐵鋰）制成納米級(jí)顆粒，增大電極與電解液的接觸面積，使鋰離子的嵌入和脫嵌更高效，電池的充放電速度提升3倍，循環(huán)壽命（充放電次數(shù)）延長(zhǎng)至5000次以上（普通電池約1000次）。更令人期待的是“納米發(fā)電”技術(shù)。例如，將納米壓電材料（如氧化鋅納米線）集成到鞋底，人行走時(shí)的壓力會(huì)使納米線產(chǎn)生電流，這些電流可收集并儲(chǔ)存，為手機(jī)、智能手表等設(shè)備供電。未來(lái)，這種“行走發(fā)電”的方式可能成為可穿戴設(shè)備的重要能源補(bǔ)充。三、納米技術(shù)的“未來(lái)之問(wèn)”盡管納米技術(shù)已在多個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力，但它的發(fā)展仍面臨挑戰(zhàn)。安全性爭(zhēng)議：納米顆粒的極小尺寸使其能輕易穿透生物膜（如血腦屏障、胎盤屏障），可能在體內(nèi)積累并引發(fā)未知毒性。例如，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)顯示，某些碳納米管可能誘發(fā)肺部炎癥；納米銀顆粒（常用于抗菌材料）可能破壞腸道菌群平衡。因此，建立納米材料的安全性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，成為當(dāng)前研究的重點(diǎn)。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化：納米技術(shù)涉及材料制備、表征、應(yīng)用等多個(gè)環(huán)節(jié)，不同實(shí)驗(yàn)室的制備工藝差異可能導(dǎo)致材料性能參差不齊。例如，同樣是“5納米金顆粒”，不同方法制備的顆粒可能在形狀（球形、棒狀）、表面電荷（正電、負(fù)電）上存在差異，進(jìn)而影響其在藥物載體中的效果。制定統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，是推動(dòng)納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵。倫理與監(jiān)管：隨著納米機(jī)器人、腦機(jī)接口等技術(shù)的發(fā)展，“人機(jī)融合”的邊界逐漸模糊。例如，納米機(jī)器人能否被用于增強(qiáng)人類認(rèn)知能力？這種增強(qiáng)是否會(huì)加劇社會(huì)不平等？這些問(wèn)題需要科技界、倫理學(xué)界和政策制定者共同探討，確保技術(shù)發(fā)展符合人類整體利益。從實(shí)驗(yàn)室到日常生活，從醫(yī)療到環(huán)保，納米技術(shù)正以“潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲”的方式改變著我們的世界。它既是“微小”的科學(xué)，也是“宏大”的技術(shù)——在原子級(jí)的尺度上，人類正書(shū)寫著未來(lái)的可能。閱讀訓(xùn)練題一、基礎(chǔ)積累題（15分）1.根據(jù)材料內(nèi)容，解釋“納米”的定義。（3分）2.從文中找出三個(gè)體現(xiàn)納米材料特性的關(guān)鍵詞，并分別簡(jiǎn)要說(shuō)明其含義。（6分）3.文中提到“1克直徑為10納米的顆粒，其表面積可達(dá)300平方米”，這一數(shù)據(jù)說(shuō)明了納米材料的哪一特性？有何作用？（6分）二、內(nèi)容理解題（30分）4.閱讀“醫(yī)療領(lǐng)域：精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的‘微型部隊(duì)’”部分，概括納米技術(shù)在癌癥治療中的優(yōu)勢(shì)。（8分）5.分析“環(huán)保領(lǐng)域：污染治理的‘超級(jí)清潔工’”中，納米光催化劑和納米纖維膜的作用原理有何不同？（10分）6.文中提到“傳統(tǒng)鋰電池的能量密度約為200瓦時(shí)/升”，而納米技術(shù)改進(jìn)后的電池“充放電速度提升3倍，循環(huán)壽命延長(zhǎng)至5000次以上”。結(jié)合上下文，分析這組數(shù)據(jù)的作用。（12分）三、分析探究題（35分）7.材料在說(shuō)明納米技術(shù)的應(yīng)用時(shí)，為何選擇醫(yī)療、環(huán)保、能源三個(gè)領(lǐng)域？請(qǐng)結(jié)合材料內(nèi)容，從“與民生的關(guān)聯(lián)性”角度進(jìn)行分析。（12分）8.文中多次使用“例如”“比如”等舉例說(shuō)明的方法，請(qǐng)以“小尺寸效應(yīng)”部分為例，分析舉例說(shuō)明的表達(dá)效果。（10分）9.材料最后提到納米技術(shù)發(fā)展面臨“安全性爭(zhēng)議”“技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化”“倫理與監(jiān)管”三大挑戰(zhàn)。請(qǐng)結(jié)合生活實(shí)際，任選其中一個(gè)挑戰(zhàn)，提出一條可行的解決建議。（13分）四、拓展遷移題（20分）10.假設(shè)你是一名科普講解員，需要向小學(xué)生介紹“納米技術(shù)的神奇”。請(qǐng)結(jié)合材料內(nèi)容，用通俗易懂的語(yǔ)言，設(shè)計(jì)一段150字左右的講解詞。（要求：包含至少一個(gè)生活實(shí)例，避免專業(yè)術(shù)語(yǔ)。）（20分）參考答案一、基礎(chǔ)積累題1.納米是一個(gè)長(zhǎng)度單位，1納米等于10億分之一米，相當(dāng)于4個(gè)原子排列的長(zhǎng)度。（3分）2.關(guān)鍵詞及含義：-表面效應(yīng)：納米顆粒的表面積與體積之比極大，能提升化學(xué)反應(yīng)速率（如作為高效催化劑）。（2分）-小尺寸效應(yīng)：納米顆粒因尺寸極小，熔點(diǎn)、磁性等物理性質(zhì)發(fā)生顯著變化（如納米陶瓷可彎曲）。（2分）-量子效應(yīng)：納米尺度下電子表現(xiàn)出量子特性（如量子點(diǎn)根據(jù)尺寸發(fā)出不同顏色的光）。（2分）3.說(shuō)明納米材料的“表面效應(yīng)”（2分）。作用：通過(guò)極大的表面積，提升化學(xué)反應(yīng)速率（如汽車尾氣處理中，納米鉑顆粒的催化效率比傳統(tǒng)催化劑高10倍以上）（4分）。二、內(nèi)容理解題4.優(yōu)勢(shì)：①精準(zhǔn)定位：載體表面修飾靶向分子，能識(shí)別癌細(xì)胞并鎖定；②減少副作用：僅對(duì)癌細(xì)胞釋放藥物，對(duì)健康細(xì)胞損傷?。ǜ弊饔媒档?0%以上）；③前沿技術(shù)突破：如DNA納米機(jī)器人可觸發(fā)免疫系統(tǒng)攻擊腫瘤（小鼠實(shí)驗(yàn)中腫瘤體積縮小80%）。（每點(diǎn)2分，共8分）5.原理不同：-納米光催化劑（二氧化鈦）：在紫外線照射下產(chǎn)生強(qiáng)氧化性自由基，分解水中有機(jī)污染物為二氧化碳和水（降解速度快，傳統(tǒng)處理需數(shù)小時(shí)，納米材料僅需幾十分鐘）。（5分）-納米纖維膜：孔徑控制在200納米以下，通過(guò)物理攔截方式有效過(guò)濾病毒等微小顆粒，同時(shí)保持透氣性（如新冠口罩的核心材料）。（5分）6.數(shù)據(jù)作用：①通過(guò)對(duì)比突出納米技術(shù)對(duì)電池性能的提升：傳統(tǒng)電池能量密度低（200瓦時(shí)/升），而納米技術(shù)使充放電速度提升3倍、循環(huán)壽命延長(zhǎng)至5000次，體現(xiàn)技術(shù)改進(jìn)的顯著效果；②用具體數(shù)字增強(qiáng)說(shuō)明的可信度，讓讀者直觀感受納米技術(shù)在能源領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值；③為“續(xù)航革命的‘幕后推手’”這一分論點(diǎn)提供實(shí)證支持，使內(nèi)容更具說(shuō)服力。（每點(diǎn)4分，共12分）三、分析探究題7.選擇這三個(gè)領(lǐng)域的原因：-醫(yī)療領(lǐng)域與“生命健康”直接相關(guān)（如癌癥治療的精準(zhǔn)性），是公眾最關(guān)心的民生問(wèn)題之一；-環(huán)保領(lǐng)域涉及“生存環(huán)境”（如污水、大氣治理），與每個(gè)人的日常生活質(zhì)量緊密相連；-能源領(lǐng)域關(guān)系“生活便利”（如電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航、可穿戴設(shè)備供電），影響現(xiàn)代社會(huì)的運(yùn)行效率和個(gè)人生活方式。三者覆蓋了“健康-環(huán)境-生活”三大民生核心需求，體現(xiàn)納米技術(shù)對(duì)改善民生的全面影響。（每點(diǎn)4分，共12分）8.以“小尺寸效應(yīng)”部分為例，文中舉了“金顆粒熔點(diǎn)降低”（常規(guī)熔點(diǎn)1064℃，5納米顆粒300℃熔化）和“納米陶瓷可彎曲”兩個(gè)例子（2分）。作用：①通過(guò)具體案例將抽象的“小尺寸效應(yīng)”具象化，便于讀者理解納米材料與宏觀材料的差異；②用“金”“陶瓷”等常見(jiàn)材料的變化，增強(qiáng)說(shuō)明的貼近性；③兩個(gè)例子分別從金屬和陶瓷的角度舉例，覆蓋不同材料類型，使說(shuō)明更全面。（每點(diǎn)2.67分，共10分）9.示例（以“安全性爭(zhēng)議”為例）：建議：建立納米材料的“生物相容性數(shù)據(jù)庫(kù)”。由科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)和監(jiān)管部門合作，對(duì)不同類型的納米顆粒（如碳納米管、納米銀）進(jìn)行長(zhǎng)期毒性實(shí)驗(yàn)（如動(dòng)物體內(nèi)積累實(shí)驗(yàn)、細(xì)胞水平毒性測(cè)試），記錄其在不同器官的分布、代謝路徑及潛在危害。數(shù)據(jù)庫(kù)向公眾開(kāi)放，為產(chǎn)品研發(fā)（如納米藥物、抗菌材料）提供安全性參考，同時(shí)幫助監(jiān)管部門制定針對(duì)性的限制標(biāo)準(zhǔn)（如限制納米銀在食品接觸材料中的使用量）。（結(jié)合實(shí)際1分，建議具體可行6分，邏輯清晰6分，共13分）四、拓展遷移題10.示例：小朋友