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第一节 不同物质的导电性能
一、单选题
1．通常情况下，下列各组物品中均属于绝缘体的是（　　）
A．铅笔芯、塑料尺 B．橡皮、盐水
C．瓷碗、木质笔筒 D．铁钉、食用油
2．如图为某款新型折叠屏手机，折叠屏主要部件是柔性发光二极管。制成二极管的材料是（　　）
A．超导体 B．导体 C．半导体 D．绝缘体
3．各种新材料正在提高我们的生活品质，坚硬的纳米材料——石墨烯，就是其中的一种，它几乎是完全透明的，并有着出色的导电性和导热性。这种新材料有可能代替硅成为新的半导体材料。下列物体中不适合使用石墨烯制作的是（　　）
A．消防员的隔热手套 B．高压输电线
C．防弹衣 D．电脑中的芯片
4．2025年1月2日，菜鸟集团推出新款自动化无人配送车GT-PRo，替代人工投送快递，大大提升了投递效率和服务质量。如图是无人配送车和其做直线运动时路程随时间变化的图像，以下正确的是（　　）
A．配送车的轮子上有凹凸不平的花纹是为了减小摩擦力
B．内置的传感器芯片是由超导体材料制作成的
C．配送车5-8 min内做匀速直线运动
D．在水平路面空载时，配送车的重力与地面对配送车的支持力是一对平衡力
5．如图所示，试电笔的构造元件中通常情况属于绝缘体的是（　　）
A．笔尾金属体 B．电阻 C．弹簧 D．塑料外壳
6．2024年1月6日9时，我国第三代自主超导量子计算机“本源悟空”上线运行。该量子计算机搭载72位自主超导量子芯片“悟空芯”。制作该芯片的主要材料是（　　）
A．导体 B．绝缘体 C．半导体 D．超导体
7．下列对物质的分类正确的是（　　）
A．甲烷、乙醇、淀粉属于有机物
B．尿素、氨水、碳酸氢钠属于氮肥
C．干木头、金刚石、铅笔芯属于导体
D．酱油、黑芝麻糊、蒸馏水属于混合物
8．芳芳同学在研究LED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220V
B．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
9． 关于材料的性质及其应用，下列说法中正确的是（　　）
A．利用导体制成的发光二极管，具有单向导电性
B．铁丝的电阻比铜丝的电阻小
C．铜的导电性较好，可用来制作导线
D．超导体在极低的温度时电阻为零，是制作电阻的好材料
10． 关于导体和绝缘体，以下说法正确的是（　　）
A．银、铜、塑料都是导体
B．人体、大地、石墨都是导体
C．橡胶、玻璃、水都是绝缘体
D．金属、陶瓷、食盐水溶液都是导体
二、多选题
11．在物理学习中，我们经常用图像表示物理量之间的关系。如图所示的图象中，如果在横坐标和纵坐标加上适当的物理量及单位，可以用来描述的是（　　）
A．通电导体电阻与其两端电压的关系
B．在弹性限度内，弹簧的伸长与弹簧所受拉力的关系
C．物体所受重力与质量的关系
D．匀速直线运动中路程与时间的关系
12．当温度降低到一定程度时，某些物质的电阻会变为零，这种物质叫做超导体．电流通过超导体时不发热，因此超导体的应用十分广泛．假如有室温环境中的超导体，下列物体中，可能应用超导材料的是（　　）
A．发电机线圈 B．白炽灯灯丝 C．电炉丝 D．输电导线
13．关于材料的性质及其应用，下列说法中不正确的是（　　）
A．利用半导体之称的发光二极管，具有单向导电性
B．铁丝的电阻比铜丝的电阻大
C．铜的导电性较好，可用来制作导线
D．超导体在极低的温度时电阻为零，是制作电阻的好材料
三、填空题
14．科学家研制出一种新型陶瓷材料，可用作火箭等高速飞行器的表面覆盖层，可见其具有很好的　 　性。石墨烯企业生产过程中产生的石墨烯碎片，需要全部回收，否则，飘散的石墨烯碎片进入电器，会导致短路，可见石墨烯有很好的　 　性（以上两空均填物质的物理属性）。
15．阅读短文，回答问题
中国是一个银矿资源中等丰富的国家，银矿在我国大部分省区分布广泛。银在自然界中有单质存在，但绝大部分是以化合态的形式存在于银矿石中，它具有很好的延展性，其导电性和导热性在所有的金属中都是最高的，其反光率极高，可达99%以上。
纯银是一种美丽的银白色的金属，其熔点是961℃，沸点是2210℃，密度是10.5g/cm3。银常用来制作灵敏度极高的物理仪器元件，各种自动化装置、火箭、潜水艇、计算机、核装置以及通讯系统，所有这些设备中的大量的接触点都是用银制作的。
银是古代就已知并加以利用的金属之一，在古代皇帝和皇亲国戚都会用银器来盛放食物，比如用银杯银碗盛的牛奶半个月都不会变质，而用普通碗盛的牛奶两三天就变质。银还可以净化水质，用银杯喝水可解水中毒素，也可吸附水中的铅，减少预防和慢性铅中毒，有利于身体健康。
（1）导线多是用铜做的，重要的电气设备的导线用银来做，是因为银的　 　（选填“导电性”、“导热性”或“延展性”）好；
（2）新买的银手镯在阳光下闪闪发光，银手镯　 　（选填“是”或“不是”）光源；
（3）一枚用银铜合金制成的清代银币，若银和铜的质量之比为7：1，则银和铜的体积之比为　 　（ρ铜=8.9g/cm3）。用磁铁　 　（选填“能”或“不能”）吸起这枚银币。
16．为纪念德国物理学家 　 　的重要贡献，将他的名字作为电阻的单位。常见的材料有导体或绝缘体，比如学生使用的石墨铅笔芯，通常情况下属于 　 　。
四、复合题
17．雨天乘车时，小华发现小车前挡风玻璃上的刮水器随着雨的大小，刮动的速度相应地发生变化.雨停后，刮水器自动停止工作.小华查阅相关资料后，发现它的工作电路中安装有“雨水检测金属网”装置.小华想，该装置究竟在刮水器工作中起到了什么作用 于是他自制了如图甲所示的雨水检测金属网（以下简称检测网），并设计了如图乙所示的模拟电路进行探究.
（1）小华按照所设计的电路图连接电路，实验时，检测网未放入雨水中，电路处于断开状态，再将检测网放入雨水中，电路接通，表明雨水是　 　（选填“导体”或“绝缘体”）.小华通过观察电路中　 　的变化，来判断电动机转速的变化，从而反映刮水器刮水速度的变化.
（2）将检测网竖立并浸入雨水中不同深度处进行实验，记录如下数据：
检测网浸入雨水中部分 未浸入 1/3 浸入 2/3浸入 全部浸入
电流表的示数/A 　 　 0.16 0.20 0.32
①结合上述实验将表格中的数据补充完整.
②分析数据可知，检测网浸入雨水中深度越深，电流表示数越大.这说明a、b间接入电路的电阻在　 　（选填“变大”或“变小”）.根据影响导体电阻大小的因素可知：a、b间接入电路的电阻变化是由导体的　 　变化引起的.
（3）小华设计的电路在无雨水时，电动机不能转动，无法实现车窗的清洗.请你在不拆卸原电路的基础上，在该电路中加装一个电路元件，以解决此问题.
加装的元件是：　 　.
简述你的做法：　 　.
18．阅读短文，回答问题。
发光二极管
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，称为半导体。除了导电能力外，半导体有许多特殊的电学性能，使它在许多方面都有重要应用。有的半导体在受热后电阻迅速减小；反之，电阻随温度的降低而迅速增大。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。
发光二极管（LED）是半导体二极管中的一种，具有单向导电性。当二极管两端外加正向电压很小，正向电流也几乎为零，当正向电压大于某个值以后，二极管正向导通，电流随电压增大而迅速上升。当二极管两端外加反向电压不超过一定范围时，通过二极管的电流几乎为零，二极管处于截止状态。外加反向电压超过某一数值时，反向电流会突然增大，这种现象称为电击穿，因而使用时应避免二极管外加的反向电压过高。
如图甲是一种常见的LED手电筒的电路图，图乙所示为某发光二极管中的电流随它两端电压变化的曲线。在LED灯中，电能被直接转换为光能，这大大提升了发光的效能，因为在其他灯具技术中，电能首先是被转化为热，只有很小一部分转化成了光。
（1）以下元件不是由半导体材料制成的是 ____。
A．光敏电阻 B．白炽灯 C．热敏电阻 D．LED灯
（2）LED灯可以直接将电能转化成 　 　，而白炽灯、日光灯管都是先将电能转化成内能，再有很小一部分转化成光能，因此，LED灯的效率比传统照明灯要 　 　（填“高”或“低”）。
（3）如图乙所示为某发光二极管中的电流随它两端电压变化的曲线。
①由图像可知，当该二极管两端的正向电压为0.2V时，二极管处于 　 　（填“接通”或“截止”）状态；当该二极管两端的反向电压为50V时，二极管将会被击穿。
②该发光二极管两端的正向电压为0.5V时的电阻 　 　（填“大于”“等于”或“小于”）正向电压为0.7V时的电阻。
（4）在图甲电路中，若将LED灯换成热敏电阻，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℃（如图丙所示），则25℃的刻度应在20℃　 　（填“左”或“右”）边。
19．如图甲是定值电阻R1和标有“6V 3W”灯泡L的I﹣U关系图像。如图乙所示电路，滑动变阻器R2的最大阻值为20Ω，电流表量程为0～0.6A，电压表量程为0～15V。当开关S、S1闭合、S2断开，将滑动变阻器的滑片P滑到b端时，电流表的示数为0.3A。求：
（1）灯泡L正常发光时的电阻；
（2）电源电压；
（3）当闭合开关S、S2，断开S1，电压表示数为6V时，灯泡消耗的实际功率；
（4）若电源的电压可调，闭合开关S、S2，断开S1时，保证电路安全的情况下，电源电压的最大值。
20．阅读短文，回答问题
电子冰箱
电子冰箱是利用珀尔贴效应制成的．所谓珀尔贴效应，是指当两种不同的导体相连，并与一个直流电源连接成通路时，在两导体的结点处有吸热或者放热的现象发生（如图甲）．此效应是可逆的，即当电流方向改变时，原来的吸热端变为放热端，而原来的放热端变为吸热端（如图乙）．
该效应的物理解释是：电荷在导体中运动形成电流．由于电荷在不同的材料中处于不同的能级，当它从高能级向低能级运动时，便释放出多余的能量；相反，从低能级向高能级运动时，从外界吸收能量．能量在两材料的交界面处以热的形式吸收或放出．
科学家发现：P型半导体和N型半导体在应用中吸放热效果更明显． 电子冰箱简单结构为：将P型半导体、N型半导体、以及铜板、铜导线连成一个回路，铜板和导线只起导电作用，回路由 12V直流电供电（如图丙），接通电流后，一个接点变冷（冰箱内部），另一个接头散热（冰箱后面散热器）． 为了取得更大的制冷效果，实际的电子冰箱是把多对PN型半导体按图丁连接起来的．
（1）电子冰箱应该使用　 　 （直流/交流）电源供电．
（2）如果某种电荷从P型半导体通过结点至N型半导体时需要从外界吸收能量，则这种电荷是在　 　（P型/N型）半导体处于较高的能级．
（3）如果在丁图中加装可以改变电流方向的开关，则在必要时　 　 （也可以/不可以）将食物放在电子冰箱内加热．
（4）如图丁所示，多对PN型半导体对是　 　（串联/并联）连接的．
（5）如图丁所示，应该将　 　（上面/下面）的绝缘陶瓷片置于电子冰箱内部来制冷．
21．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，除了可以应用于各种电子元器件外，还可以用作制冷材料．如图所示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，此时电路中的电流方向是从N型半导体经铜片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型半导体经铜片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．由于一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）如图所示，若要使一个电冰箱箱内的温度下降，铜片A应置于电冰箱的　 　，铜片B置于电冰箱的　 　．（选填：“箱内”或“箱外”）
（2）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：　 　．
（3）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　 　．（选填“升高”、“不变”或“降低”）
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】导体与绝缘体
2．【答案】C
【知识点】半导体特点及作用
3．【答案】A
【知识点】物质的基本属性；导体与绝缘体；半导体特点及作用
4．【答案】D
【知识点】平衡力的辨别；增大或减小摩擦的方法；半导体特点及作用；时间速度路程的图像分析
5．【答案】D
【知识点】导体与绝缘体
6．【答案】C
【知识点】导体与绝缘体；半导体特点及作用
7．【答案】A
【知识点】导体与绝缘体
8．【答案】D
【知识点】半导体特点及作用
9．【答案】C
【知识点】导体与绝缘体
10．【答案】B
【知识点】导体与绝缘体
11．【答案】B,C,D
【知识点】速度公式及其应用；弹力；重力及其大小的计算；电阻
12．【答案】A,D
【知识点】半导体特点及作用
13．【答案】B,D
【知识点】半导体特点及作用
14．【答案】隔热；导电
【知识点】科学探索；导体与绝缘体
15．【答案】导电性；不是；623∶105；不能
【知识点】密度公式及其应用；光与光源；导体与绝缘体
16．【答案】欧姆；导体
【知识点】导体与绝缘体
17．【答案】（1）导体；电流表示数
（2）0；变小；横截面积
（3）开关；将开关与检测网并联(其他答案合理即可)
【知识点】导体与绝缘体
18．【答案】（1）B
（2）光；高
（3）截止；大于
（4）右
【知识点】半导体特点及作用
19．【答案】（1）解： 灯泡正常发光时的电阻；
答：灯泡L正常发光时的电阻为12Ω；
（2）解： 当S、S1闭合、S2断开时，定值电阻R1与滑动变阻器R2串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测通过电路的电流，
由图像可知，当电流为0.3A时，电阻R1两端的电压为U1＝3V，
根据欧姆定律可得滑动变阻器R2两端的电压U2＝IR2＝0.3A×20Ω＝6V，
串联电路总电压等于各部分电压之和，则电源电压U＝U1+U2＝3V+6V＝9V；
答：电源电压为9V；
（3）解： 当开关S、S2闭合、S1断开时，灯泡L和滑动变阻器R2串联，当电压表示数为6V时，即R2两端的电压为6V，
灯泡两端的电压U实＝U﹣U'2＝9V﹣6V＝3V，
由图像可知，灯泡中的电流为0.4A，则灯泡消耗的实际功率为P实＝U实I实＝3V×0.4A＝1.2W；
答：当闭合开关S、S2、断开S1，电压表示数为6V时，灯泡消耗的实际功率为1.2W；
（4）解： 灯泡正常发光时的电流，
串联电路各处电流相等，电流表的量程为0 0.6A，所以电路允许的最大电流为0.5A，
变阻器R2为最大阻值时，滑动变阻器两端的电压U2最大＝I最大R2＝0.5A×20Ω＝10V＜15V，
灯泡两端电压的最大值U'L＝U额＝6V，
电源电压的最大值U最大＝U2最大+U'L＝10V+6V＝16V。
答：若电源的电压可调，闭合开关S、S2、断开S1时，保证电路安全的情况下，电源电压的最大值为16V。
【知识点】电阻
20．【答案】（1）直流
（2）N型
（3）也可以
（4）串联
（5）下面
【知识点】半导体特点及作用；物理常识
21．【答案】（1）箱内；箱外
（2）不能
（3）下降
【知识点】半导体特点及作用
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