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神奇的二极管
二极管是一种重要的半导体电子元件,有着广泛的应用,2014年诺贝尔物理学奖被颁发给在蓝色发光二极管上做出巨大贡献的科学家.二极管可用符号表示,其具有单向导电性,当电流从“+”极流进二极管时,二极管导通,相当于一根导线;而电流从“—”极流入时,二极管断路,实际上不会有电流通过.发光二极管只是二极管中的一种,也具有单向导电性.与白炽灯泡相比,发光二极管具有节能、环保、安全、寿命长、低功耗、低热、高亮度、防水、微型、防震、易调光、光束集中、维护简便等优点,可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明等领域.
(1)二极管是由______(导体/绝缘体/半导体/超导体)材料制成,请列举出发光二极管在生活中的一个具体应用实例______;
(2)如图甲,已知电源电压为3V,则开关闭合后,灯泡L______(能/不能)发光,电压表的示数为______V;
(3)二极管单向导电性源自于构成材料P型半导体和N型半导体组成的晶片,受此启发,科研人员利用P型半导体元件和N型半导体元件串联,接上直流电源后,半导体材料的两端会产生温度差(珀尔帖效应),制成了电脑的散热器.如图乙,在电流方向是N→P的地方吸热,而在电流方向是P→N的地方放热,则靠近电脑发热体(CPU)的是图乙中______(上方/下方)的陶瓷片.
.(4分)在降落伞比赛活动中,小明将活动中的部分数据进行了记录,如下表所示:
实验 次数 |
降落伞 的形状 |
降落伞的 面积(m2) |
降落伞的 绳长(m) |
降落伞的 总质量(g) |
降落伞滞留 时间(s) |
1 |
圆形 |
0.5 |
1 |
20 |
3.67 |
2 |
圆形 |
1 |
1 |
20 |
5.82 |
3 |
圆形 |
1 |
1 |
30 |
4.91 |
4 |
正方形 |
1 |
1 |
20 |
5.81 |
5 |
正方形 |
1 |
1.5 |
20 |
5.83 |
由1、2两次实验可知。
该活动中用到的科学研究方法是
半导体和金属的导电能力随温度的变化特点是不同的.因此,利用它们制成的元件在生活中也各有各的用途.
(1)一个由某半导体材料制成的加热器,通电后,加热器在发热的同时,也在向外界放热.图甲为发热功率P发热和P散热散热功率与温度t之间关系的图象.
由图象可知.加热器工作时的稳定温度为℃,当温度稍高于稳定温度时,P发热
P散热(填“>”,“=”或“<”);此时发热功率继续减小,可推知,元件的电阻在继续.(选填“增大”、“减小”或“不变”)
(2)如图乙是由某金属材料制成的电阻R随摄氏温度t变化的图像,若用该电阻R与电源(电压为3 V)、电流表(量程为0~5 mA)、电阻R’串联起来,连接成如图丙所示的电路.用该电阻R做测温探头,把电流表的刻度改为相应的温度刻度,得到一个简单的“金属电阻温度计”,电流刻度较大处对应的温度刻度较(选填“高”或“低”);请通过计算说明,若R’=450Ω,则图丁中指针所指处对应的温度数值为℃.
(1)一个灯泡的灯丝烧断了,把断了的灯丝搭在一起,灯泡会更亮,其原因是
A.灯丝电阻增大,功率增大 B.灯丝电阻减小,功率增大
C.灯丝两端电压增大,功率增大 D.灯丝中电流增大,功率减小
(2)某灯泡上标有“P2220-100”的字样,“PZ”表示普通照明灯,它的额定功率是100W,
正常发光时灯丝的电阻是Ω、工作电流是A.白炽灯用久了会发暗,其
原因之一是钨丝先后又凝华在灯泡内壁上,影响了玻璃的透光性:原因之二是灯丝变细,电阻变大,在电压不变时,实际功率变.
现代社会汽车大量增加,发生交通事故的一个重要原因是遇到意外情况时车不能立即停止。司机从看到情况到肌肉动作操纵制动器来刹车需要一段时间,这段时间叫反应时间;在这段时间内汽车要保持原速前进一段距离,这段距离叫反应距离。从操纵制动器刹车,到车停下来,汽车又要前进一段距离,这段距离叫制动距离。下面是一个机警的司机驾驶一辆保养得很好的汽车在干燥的水平公路上以不同的速度行驶时,测得的反应距离和制动距离。请回答:
(1)刹车过程中轮胎会发热,这是什么原因?在这个过程中能量是怎样转化的?
(2)利用下表数据,通过计算求出该司机的反应时间大约是多少秒?
(3)分析下表数据可知,汽车制动距离与行驶速度有什么关系?
(4)为了提醒司机朋友在雨雪天气里注意行车安全,在高速公路旁边设置了“雨雪路滑减速慢行”的警示牌,请简要说明这句话的物理道理。
速度/km·h-1 |
40 |
50 |
60 |
80 |
100 |
反应距离/m |
7 |
9 |
11 |
15 |
19 |
制动距离/m |
8 |
13 |
20 |
34 |
54 |
有一电学元件检测仪,内部电路由电源、一个电阻和连接导线组成,M、N是它在检测元件时所用的两个接线头,如图所示。为探究它内部结构,小明进行了以下操作:先将一电流表连接在M、N之间,发现电流表读数为1A,再在M、N之间改接一电压表,发现电压表读数为3V。请你根据实验现象推测它的内部结构,在方框内画出电路图,并标出电源电压值和电阻阻值。