20.3材料的开发和利用基础训练知识点1材料与社会知识点2材料的导电性1.如图所示的物体中，制造它们的材料都是绝缘体的一组是（）2.图示为我省某高校学生设计的一款小夜灯，它的一侧是太阳能电池板，白天接受阳光照射，晚上给另一侧高效节能的LED灯板提供电能．关于小夜灯中所应用的物理知识，下列说法不正确的是（　　）A．太阳能是可再生能源B．太阳能电池板将电能全部转化为内能C．LED灯的发光物体是由半导体材料制成的D．LED灯将电能转化为光能的效率比白炽灯高知识点3开发新材料3.石墨烯又称单层墨，它仅由一层碳原子组成，具有许多奇特的属性，包括极强的拉力，优良的导电性和导热性，硬度最大，熔点超过3000℃等，这种高新材料有可能代替硅成为新的半导体材料．根据石墨烯的特性，你认为石墨烯不能用来制成（）A．高压输电线B．坚韧的防弹衣C．发光二极管D．保温隔热材料4.纳米是　　的单位．纳米材料是由纳米颗粒经过特殊工艺制造而成的，室温下外形相同的纳米铜比普通铜可多拉长50倍而不断裂，这一事例表明纳米铜具有较好的　　（选填“延展性”或“磁性”）．LED灯是一种新型的高效节能光源，其核心元件是发光二极管，它是用　　材料制成的．9\n综合训练5.高压输电网中的铁架与导线之间必须用绝缘材料连接，由于长期暴露在室外，要求这种材料的性质相当稳定。下列最适合用作这种材料的是（）A．铝合金B．橡胶C．干木材D．陶瓷6.纳米陶瓷是一种高新科技材料，具有耐磨、耐腐蚀、耐高温、防渗透、完全无磁性等特点，以下选项中哪项可以利用纳米陶瓷材料制造（）A．高压输电线B．装浓硫酸的容器C．银行储蓄卡D．LED发光二极管7.LED灯带在装饰材料中被广泛应用．芳芳同学在研究其内部结构时发现，灯带中的LED灯串联后经电流适配器接入照明电路，如图所示．她取下一只LED灯接在电池两端，灯不亮，对调电池正负极后灯亮了，但用手触摸几乎不发热．以下推断符合上述事实的是（　　）A.一只LED正常工作的电压是220VB.灯带中一只LED灯断路后其它灯还亮C.LED灯工作时主要是将电能转化为内能D.LED灯具有单向导电性8.固态物质在其形态为大尺寸时，其熔点是固定的，超细微化后却发现其熔点将显著降低，如在钨颗粒中附加0.1％～0.5％重量比的超微镍颗粒后，可使烧结温度从3000℃降低到1200～1300℃，以致可在较低的温度下烧制成大功率半导体管的基片，这表明在热现象方面具有的特殊性能。9.科学家们在研究导体的电阻与温度的关系时，观察到部分导体的电阻随温度升高而增大．然后猜想：导体的电阻随温度降低会不会减小呢？并且通过实验证实了自己的猜想．这里运用了思维，运用这种思维研究的成果还有．（举一例）10.硅、锗等半导体材料的导电能力比铜、铁等金属的导电能力（选填“强”或“弱”9\n)。某些物质在温度很低时，电阻变为，这就是超导现象。如果能制造出常温下的超导体，它可以在下列哪些情境得到应用____（选填序号）。①用作电吹风的电热丝②用作白炽灯的灯丝③用作输电线缆11.如图所示，老师将废弃灯泡的玻璃外壳小心打碎，留下灯头和固定两根引线的玻璃心，将与之相连的灯丝去掉，利用灯头把玻璃心与一盏“220V40W”的灯泡串联接入家庭电路中，此时灯泡_____（选填“能”或“不能”）发光。然后用酒精灯加热玻璃心，当玻璃心发黄变红时，灯泡_____（选填“能”或“不能”）发光。这时移走酒精灯，灯泡_____（选填“能”或“不能”）发光。这个实验说明常温下的玻璃是_________，高温下的玻璃变成了___________。12.请仔细阅读下文，并回答文后问题。纳米陶瓷纳米陶瓷作为高新科技材料应用广泛。贴于“神舟七号”飞船外表面的“太空”纳米陶瓷，具有永久、稳定的防静电性能，且有耐磨、耐腐蚀、耐高温、防渗透等特点。采用氧化锆材料精制而成的纳米陶瓷刀，具有金属刀无法比拟的优点：刀刃锋利，能切割钢铁等物质。能削出如纸一样薄的肉片；硬度高，其耐磨性是金属刀的60倍；完全无磁性；不生锈变色，健康环保；可耐各种酸碱有机物的腐蚀；为全致密材料，无孔隙、不沾污、易清洁。纳米陶瓷充分体现新世纪、新材料的绿色环保概念，是高新技术为现代人奉献的又一杰作。（1）“神舟七号”飞船与空气摩擦呈炽热状态时，飞船舱不至于被烧毁的原因之一是飞船外表面的陶瓷具有______________的特点。（2）如图是纳米陶瓷刀、合金钢刀、普通菜刀磨损程度随时间变化的曲线，其中反映纳米陶瓷刀磨损特点的是曲线______（填字母）。13.阅读下面短文，回答问题:二极管的导电特性9\n二极管是一种电学元件，它最重要的特性就是单向导电性。图甲所示是二极管的实物图和它的电路图符号。在电路中，电流只能从二极管的正极流入，负极流出。下面通过简单的实验说明二极管的单向导电性。方法：将二极管与一个小灯泡、一个开关串联接在干电池两端。二极管的连接方式如图乙所示，闭合开关后，若灯泡亮，表明这种连接方式相当电路中的通路状态；二极管的连接方式如图丙所示，若灯泡不亮，表明这种连接方式相当于电路中的断路状态。这个实验很直观地说明了二极管的单向导电性。（1）把二极管、小灯泡、电池、开关分别连接成如图所示电路，请分别说明闭合开关后甲、乙电路中的小灯泡是否发光?(2)请设计一个实验，利用二极管判断蓄电池的正负极(没有电压表、电流表，其他器材自选)。请在虚线框内画出电路图:（用表示蓄电池）。判断方法:。14.阅读下面的短文，回答问题半导体制冷半导体材料有P型半导体和N型半导体两种，除了可以用于各种电子元器件外，还可以用作制冷材料．如图是一个半导体制冷单元的原理图，P型半导体和N型半导体的上端和铜片A连接，下端分别与铜片B连接后接到直流电源的两端，此时电路的电路流方向是从N型半导体铜片A流向P型半导体，铜片A会从空气吸收热量，铜片B会向空气放出热量；反之，改变直流电源的正负极方向，使电流方向从P型半导体铜片A流向N型半导体，这时铜片A会向空气释放热量，铜片B会从空气吸收热量．由于半个制冷单元制冷量小，为了满足实际需要，需要多个制冷单元同时工作．请回答下列问题（1）如图，若要使一个电冰箱箱内的温度下降，铜片A置于电冰箱的　　9\n，铜片B置于电冰箱　　（前两空选填“箱内”、“箱外”），这就是半导体冰箱的工作原理，若将图中的电源换成交流电源，此时电冰箱能否正常制冷？答：　　．（2）若将图中P型半导体与N型半导体位置互换，其它条件不变，则铜片A上表面空气的温度将　　，若将图中电源正负极互换，其他条件不变，则铜片B表面空气的温度将　　．经典考题15.如表，小红将六种物品分成两类，她分类的依据是物质的（　　）第一类第二类金属刀片、2B铅笔芯、食盐水塑料直尺、玻璃杯、橡皮A.状态B.密度C.硬度D.导电性16.“新材料”是相对于传统材料而言的，新材料的使用对推动社会进步正在发挥着越来越大的作用，下列关于“新材料”描述不正确的是（　　）A．“超导材料”属于新材料B．“超导材料”可以应用于电饭锅并使其效率提高C．“半导体材料”的导电性会受温度、光照、杂质等外界因素的影响D．“半导体材料”广泛应用于手机、电视机、电脑的元件及芯片17.二极管由____________材料制成，在社会各领域应用广泛。小满在学习了二极管的相关知识后，将二极管与电流表串联起来（如图所示），对电流表起保护作用，这是利用了二极管的______________特性。18．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。9\n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，消耗的电功率多大?此时变阻器R'接入电路的阻值多大?9\n参考答案1.C2.B解析：“小夜灯”中能量转化过程为：白天储能时，太阳能转化为电能，电能再转化为蓄电池的化学能；夜晚工作时，蓄电池储存的化学能转化为电能，电能在半导体材料做成的LED灯中转化为光能和内能，由于白炽灯是利用电流的热效应工作的，电能先全部转化为内能，由于温度较高才发光转化为光能，其发光效率较LED灯低，故A、C、D正确，B错误。3.D解析：高压输电线，利用了它的导电性好的特点，故A不符合题意；坚韧的防弹衣，利用了它的拉力好的特点，故B不符合题意；发光二极管，利用了它的半导体特性，故C不符合题意；保温隔热材料，要求导热性能差，而石墨烯具有优良的导电性和导热性，故不适合做保温隔热材料，故D符合题意．4.长度延展性半导体解析：纳米（nm）是长度的单位之一。室温下外形相同的纳米铜比普通铜可多拉长50倍而不断裂，这一事例表明纳米铜具有较好延展性。LED灯是一种新型的高效节能光源，其核心元件是发光二极管由半导体材料制成．5.D6.B解析：高压输电线需要用导体材料；银行储蓄卡需要用磁性材料；发光二极管需要用半导体材料，故ACD均错误；装硫酸的容器需要用耐腐蚀的材料，纳米陶瓷符合要求。7.D解析：LED灯带经电源适配器接入照明电路中使用，说明一只LED灯的正常工作电压比220V小的多，A错;灯带中的LED灯是串联的，串联电路中的各元件不能独立工作，相互影响，故灯带中的一只LED灯断路后其它灯不亮,B错;LED灯发光时，用手触摸几乎不发热，说明LED灯工作时主要是将电能转化为光能，而不是转化为内能,C错;将LED灯接在电源两端不亮，对调电池正负极后灯亮了，说明LED灯具有单向导电性，D正确.故选D.8.纳米材料解析：其形态为大尺寸时，熔点是固定的，超细微化后却发现其熔点将显著降低，说的是纳米材料的应用。9.逆向电磁感应现象解析：由导体的电阻随温度升高而增大．然后猜想导体的电阻随温度降低而减小，这是一种逆向思维，由电生磁想到磁生电，因此运用这种思维研究的成果还有电磁感应现象。10.弱零③解析：硅、锗是半导体材料，它们的导电性能比导体的导电性能弱。超导材料的特点是，在温度很低时，导体的电阻变为零。常温下制成超导体，用做输电线缆，避免电流流经导线发热，可节约电能。而电热丝、白炽灯灯丝都是利用电流的热效应来工作的，电流要产生热量，导体的电阻就不能为零。9\n11.不能能不能绝缘体导体解析：常温下，玻璃是绝缘体，利用灯头把玻璃心与一盏“220V40W”的灯泡串联接入家庭电路中，此时灯泡不发光；被加热到白炽状态时，温度达到2000℃左右，玻璃处于高温时变为导体，使电路连通，灯泡能发光；移走酒精灯，灯泡不能发光，说明常温下的玻璃是绝缘体，高温下的玻璃变成了导体．12.（1）耐高温（2）c解析：（1）“神舟七号”飞船与空气摩擦呈炽热状态时，飞船舱不至于被烧毁的原因之一是飞船外表面的陶瓷具有耐高温的特点。（2）纳米陶瓷刀比合金钢刀、普通菜刀耐磨损，使用时间越长，纳米陶瓷刀的磨损程度就越小，观察图像，可知符合要求的是曲线c。13.（1）甲图中灯泡发光乙图中灯泡不发光（2）如图所示判断方法：如果小灯泡发光，则电源与二极管正极相接的是正极，若小灯泡不发光，则电源与二极管正极相接的为负极解析：（1）甲图中，电流从二极管的正极流入，负极流出，二极管的接线正确，开关闭合，电路连通，所以灯泡发光。乙图中二极管的两接线柱接反，电路开路，因此乙图中灯泡不发光。（2）把蓄电池、二极管、小灯泡、开关连接成电路，闭合开关，如果小灯泡发光，说明电源与二极管正极相接的是正极，若不发光，说明电源与二极管正极相接的为负极。14.（1）箱内箱外不能（2）上升下降解析：（1）由短文提供的信息可知，①电路的电路流方向是从N型半导体铜片A流向P型半导体，铜片A会从空气吸收热量，应置于冰箱的箱内，从冰箱内吸收热量，使电冰箱箱内的温度下降；铜片B会向空气放出热量，应置于冰箱的箱外；②铜片B会向空气放出热量，应置于冰箱箱外，把从箱内吸收的热量散发掉，达到制冷的目的；③交流电源的电流方向是变化的，这样吸热和放热的状态就会不断改变，不能使吸热的部分恒定保持吸热状态，不能使放热的地方恒定保持放热状态；（2）①将图中P型半导体与N型半导体位置互换，这时电流方向从P型半导体铜片A流向N型半导体，这时铜片A会向空气释放热量，使得铜片A上表面空气的温度上升；②若将图中电源正负极互换，其他条件不变，电流方向从P型半导体铜片A流向N型半导体，这时铜片A会向空气释放热量，铜片B会从空气吸收热量，铜片B表面空气的热量由于被吸收而下降．15.D解析：第一类，金属刀片、3B铅笔芯、食盐水都具有导电性，属于导体；第二类，塑料直尺、玻璃杯、橡皮都不容易导电，属于绝缘体．所以分类的依据是物质的导电性．16.B解析：“超导材料”属于新材料，9\n故A说法正确；超导体是零电阻，所有利用电流热效应工作的电器设备都不能用超导材料制作，所以超导体不能应用在电饭锅上，故B说法不正确；半导体的导电性能受温度、光照、杂质等外界因素的影响远比导体、绝缘体大得多，压敏电阻和光敏电阻就是利用半导体这一特性制成的．故C说法正确；手机、电视机、电脑的元件及芯片都应用了“半导体材料”，故D说法正确．17.半导体单向导电性解析：二极管由半导体材料制成；如图所示的二极管与电流表串联，利用二极管的单向导电性，可以防止电流表的正负接线柱接反，而引起电流表的指针被打弯或烧坏。18.（1）单向（2）0.06W75Ω解析：该LED正常工作时，通过的电流为20mALED消耗的电功率PLED=ULEDILED=3V×0.02A=0.06W，U'=U－ULED=4.5V－3V=1.5V，变阻器接入电路的阻值。9