初中物理新材料及应用实验题

探究半导体二极管单向导电特性  仪器与器材：电源、半导体二极管V、电阻R、灯泡、导线、接线板、接线柱．实验电路，如图所示．

步骤：
(1)取一个电阻R和一个半导体二极管V，分别接成如图中(a)、(b)所示电路．闭合开关，观察到a中灯泡______（填“亮”或“不亮”）、b中灯泡______（填“亮”或“不亮”）．
(2)把电池的正、负极互相调换后，将变成如图中(c)、(d)所示的电路．闭合开关，观察到c中灯泡______（填“亮”或“不亮”）、d中灯泡______（填“亮”或“不亮”）。
（3）分析得出结论：_______________________
____________________________。

阅读下面短文：
导体容易导电，绝缘体不容易导电。有一些材料，导电能力介于导体和绝缘体之间，称做半导体，除了导电能力外半导体有许多特殊的电学性能，使它获得了多方面的重要应用。
有的半导体，在受热后电阻迅速减小；反之，电阻随温度的降低面迅速的增大。利用这种半导体可以做成体积很小的热敏电阻。热敏电阻可以用来测量很小范围内的温度变化，反应快，而且精度高。
回答下列问题：
⑴、如果将热敏电阻与电源、电流表和其他元件串联成一个电路，其它因素不变，只要热敏电阻所在区域的温度降低，电路中电流将变          （填"大"或"小"）。
⑵、上述电路中，我们将电流表中的电流刻度换成相应的温度刻度，就能直接显示出热敏电阻附近的温度。如果刻度盘正中的温度刻度值为20℃（如图14—1—9所示），则25℃的刻度应在20℃的        边（填"左"或"右"）
⑶、为了将热敏电阻放置在某蔬菜大棚内能检测大棚内温度的变化，请用图中的器材（可增加元件）设计一个电路。

阅读短文，回答问题：
发光二极管的导电特性
如图1（a）是一种重要的电子元件：晶体二极管，在电路中符号如图1(b)．它是由半导体材料制成的，有两根引线，一根为正极，另一根为负极．有一种常见的二极管在导电时能发光，这种二极管叫做发光二极管,如图1(c）所示，其电路符号如图1（d）．二极管的导电性能很特殊，它只允许电流从它的正极流向负极，不允许从负极流向正极．这很像自行车气流从打气筒流向车胎．

下面通过简单的实验说明二极管的这一特殊导电性．方法是：将二极管与一个小灯泡、一个开关串联接在干电池两端，为了防止二极管被烧坏，在电路中串联一只滑动变阻器，在闭合开关前，将滑片置于阻值最大处．实验发现：①当电源反接时（如图2），无论怎么移动滑片，电流表都无无
示数；②当电源正接时（如图3），刚闭合开关，观察发现电流表无示数，二极管也不发光．移动滑片，发现电流表才逐渐有了示数，二极管也开始发光．

电源正接时二极管导电性能是不是与它两端的电压大小有关呢？将电压表接在c、d两根引线之间，移动滑片的位置，分别记录电压表和电流表的示数，如下表所示．

电压/V	1.4	1.5	1.7	1.9	2.0	2.1	2.2	2.3	2.4	2.5
电流/mA	0	0	2.0	4.0	12.0	22.0	32.0	42.0	52.0	60.0

（1）分析①和②现象，可知晶体二极管具有    单
（填“单”或“双”）向导电的特性；
（2）根据文中实验数据，用描点法在下图坐标纸上作出这个二极管的U-I图线；
  
（3）实验发现当二极管两端的正向电压达到1.9V后正常工作，则从U-I图线可以看出这种二极管正常工作后的电阻与正常工作前相比     （变大/变小/不变）正常工作后电阻小
；
（4）若电源电压为6V，当电流表示数为12.0mA时，滑动变阻器接入电路的阻值为     0.33×10³
Ω．
（5）使用发出两种色光的二极管，分别指示电动机正反两个转动方向，可以帮助操作人员及时发觉电动机转动方向是否符合需要．设计思路如下：a.接通开关，二极管甲导通，发红光，电动机正转．b.调换电池组正、负极，接通开关，二极管乙导通，发绿光，电动机反转．根据上面设计思路，请你将二极管甲填入右上图虚线框内．

法国科学家阿尔贝•费尔和德国科学家彼得•格林贝格尔由于发现了巨磁电阻（GMR）效应，荣获了诺贝尔物理学奖。小明设计了如图所示的电路，来研究巨磁电阻的大小与有无磁场的关系。请分析回答：
（1）断开S₁，闭合S₂，移动滑动变阻器R₂的滑片，测得两电表的四组数据如下表所示。由此可知，无磁场时GMR的电阻大小为       欧；再闭合S₁和S₂，保持R₁滑片位置不变，移动滑动变阻器R₂的滑片，测得两电表的四组数据如下表所示，可计算出有磁场时GMR的电阻大小；

实验序号	1	2	3	4
U/伏	1.00	1.25	2.00	2.50
I/安	2×10^-3	2.5×10^-3	4×10^-3	5×10^-3

 
（2）通过比较上述两次实验，得出的结论是       ；
（3）利用上述的电路并保持原有器材不变，你还可以进一步研究与巨磁电阻大小有关的问题是        。

(6分)发光二极管(LED)具有高亮度、低能耗等优点，将在我市推广使用．如图甲所示是LED的实物图和元件符号．把一个额定电压为3V的LED接入电源电压恒为4．5V的电路，如图乙所示．

(1)闭合开关S，LED发光；断开S，改变电源的正负极后闭合S，LED却不发光，可见，LED具有_________(填“单向”或“双向”)导电性；
(2)移动滑片P，测得电流表与电压表的示数变化关系如图丙所示．当该LED正常工作时，消耗的电功率和此时变阻器R′接入电路的阻值分别是多少?(要写出必要的公式和过程)