初中物理半导体的特点与作用试题

关于材料的性质及其应用，下列说法中错误的是

A．有的半导体对光比较敏感，可以用来制造光敏电阻

B．铜的导电性较好，可以用来制造保险丝

C．金刚石的硬度比较大，可以用来做钻头

D．超导材料在低于临界温度时电阻为零．将来可用于远距离输电

关于各种新材料的性能及其应用，以下说法正确的是   

A．半导体具有良好的导电性能

B．超导体是一种电阻很大的材料

C．纳米技术是大尺度范围内的科学技术

D．超导材料用于输送电力可以降低电能损耗

人类对能源的需求越来越大，世界能源危机日益突出。如何充分利用和开发新能源，实现低碳减排，已成为世界各国共同关注的问题。6月5日是世界环境日，2010年我国的主题是“低碳减排，绿色生活”。目前，我国在开发、利用太阳能方面发展最快、最具潜力。
(1)你认为利用太阳能有哪些好处？
(2)太阳能路灯已成为许多城镇、乡村的一道靓丽的风景线(如图所示)。太阳能路灯的太阳能电池板一般是由晶体态硅制成的，它能直接把太阳能转化成电能，其主要材料是 (     )

A．磁性材料

B．纳米材料

C．半导体

D．超导体

(3) 太阳能热水器是采用光转化为热的方式利用太阳能的。我国太阳能热水器已走进了千家万户。小明家的太阳能热水器的采光面积是2.1m²。若我市向阳的地方每平方米的面积1h得到的太阳辐射能平均为3×10⁶J，每天接收太阳能的时间以8h计算，热水器能把接收到的太阳能的50%转化成水的内能，则正常情况下，该热水器一天能把150kg、初温为20℃的水加热到多少℃？
(4)为了进一步利用太阳能，人们正在研发太阳能电动车。图是人们研制的太阳能电动三轮车，车子顶部的太阳能电池板将光能转化为电能储存在太阳能电池中，电池再给三轮车的电动机供电。

①小明同学设计的调节电动机转速的简化电路图如图所示，若太阳能电池的电压保持不变，调速电阻的最大阻值为50Ω。闭合开关S，当调速电阻的滑片P滑到最左端时车速最大，此时电流表示数5A，电动机电功率最大为1kW；当调速电阻的滑片P滑到最右端时车速最小，此时电流表示数为1A，求这时电动机的电功率是多少？

②制造太阳能电动三轮车车架有各种不同的新材料，部分材料的技术指标如下表所示：

材料 技术指标	锰钢	铝合金	钛合金	碳纤维
性能（强度）	强	较弱	较强	强
密度（kg·m^-3）	7.910^3	3.010^3	4.510^3	1.610^3

 
若让你设计制造强度高并且轻便的三轮车，你选择表中的哪种材料？若车架的体积约为5×10^-3m³，车架的质量是多大？
(5)今年的世界环境日，我国的主题是：“绿色消费，你行动了吗？”。联系生活实际，谈谈你应如何做？

现有一个电阻元件Z，可能是由金属材料制成的，它的电阻随温度的升高而增大，也可能是由某种半导体材料制成的，其电阻随温度的升高而减小．现用图示电路对其进行测试，其中R为定值电阻，电源电压可调，实验中从0开始逐渐增大电源电压，测得通过Z的电流与加在它两端的电压数据如下表所示：

U/V	0.0	0.2	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0
I/A	0.000	0.050	0.100	0.150	0.180	0.195	0.200	0.205

 
利用这些数据绘出Z的I－U曲线如图所示．请根据表中数据和图线解决下列问题：

（1）Z是由   (金属/半导体) 材料制成的．当Z两端电压为1.5V时，Z消耗的电功率 W；
（2）当电源电压为U=3.5V时，电流表的读数为0.20A，求定值电阻R的阻值；
（3）在z的I－U坐标图中作出电阻R的曲线图，并根据电阻元件Z和定值电阻R的图像分析，当电源电压调到某一适当值时，元件Z与定值电阻R消耗的电功率相等，求此时电源电压．

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．

人类正面临能源危机，为选用节能交通信号灯的灯源，实验室通过实验发现，下表中的LED灯和白炽灯在正常工作时光照强度相同。有关数据如下表：

二种灯	LED灯	白炽灯
发光原理	二极管发光	钨丝高温发光
额定电压	24伏	220伏
响应时间	10^-9秒	10^-3秒
额定功率	12瓦	100瓦

 
⑴请根据以上材料说明使用LED灯的两个优点：
①                              ______________       ；
②____________                   ____________________。
⑵LED灯正常工作时的电流是        A，每天正常工作10小时，使用LED灯比使用白炽灯可节约电能为         kW?h。

人类正面临能源危机，为选用节能交通信号灯的灯源，实验室通过实验发现下表中的LED灯利白炽灯在正常工作时，光照强度相同有关数据如下表

(1 )请根据以上材料说明使用LED灯的两个优点① ▲ ：② ▲ ；
(2)LED灯正常工作时的电流是 ▲ A．若每天正常工作10小时，使用LED灯比使用白炽灯在一天内可节约电能为 ▲ kW·h．