6.4跨学科实践：半导体与光伏发电随堂同步练习 （含解析）教科版物理九年级上册

6.4跨学科实践：半导体与光伏发电
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．我国自主研发的IGBT芯片（如图所示）是高铁强劲有力的心脏，这一重大突破使得我国一举打破了高端IGBT芯片长期受制于人的局面。制造芯片的硅材料是（　　）
A．导体 B．绝缘体 C．半导体 D．超导体
2．2024年9月20日，华为最新的三折叠屏手机发售，该手机搭载了麒鳞9010芯片。芯片是指含有集成电路的硅单晶片，芯片的主要材料是（　　）
A．超导体 B．导体 C．绝缘体 D．半导体
3．我国华为公司发布的昇腾910D商用的AI芯片，它是当前全球算力最强、训练速度最快的AI芯片，制造芯片的核心材料属于（　　）
A．超导体 B．绝缘体 C．导体 D．半导体
4．智能手机触摸屏的核心元件是压敏电阻，这种元件的材料是（　　）
A．半导体 B．超导体 C．导体 D．绝缘体
5．以下符合安全用电原则的是（　　）
A．插排破损后及时更换 B．不切断电源更换灯泡
C．电动车在楼道内充电 D．湿手拔下用电器插头
6．如图所示的智能手表可以显示时间、体温、心率等信息，方便人们监测身体状态，下列关于智能手表说法错误的是（　　）
A．橡胶表带是绝缘体
B．铜的导电性优于铁，所以铜更适合做内部的导线
C．手表屏幕使用的发光二极管主要由半导体材料制成
D．手表里的芯片采用超导粉末冶金技术，超导材料制成的元件电阻很大
7．我国在一些领域取得了辉煌的成就，下列说法不正确的是（ ）
A．量子计算机中的二极管是由半导材料制成的
B．“雪龙”号利用自身重力破冰，说明力可以改变物体的形状
C．载人潜水器“奋斗者”号在水下下潜的过程中，受到水的压强不变
D．国产大飞机C919飞行时，机翼获得升力利用了流体压强与流速的关系
8．某家庭电路的构成如图所示，闭合开关S，LED灯发光、电风扇正常工作。下列说法正确的是（　　）
A．若开关S短路，不会引起空气开关跳闸
B．图中电风扇和LED灯串联
C．甲线为火线、乙线为零线
D．若入户零线出现断路，断开开关，试电笔插入插座左孔氖管会发光
9．如图所示，自制水果电池能使发光二极管发光，其中正极是铜片，负极是铝片，下列说法正确的是（　　）
A．发光二极管的发光部分是导体
B．导线中的电流方向与电子定向移动方向一致
C．导线中电流方向是从铝片流向铜片的
D．对调水果电池的正负极，发光二极管不能发光
二、多选题
10．人类已经进入了电气化时代，生产生活离不开各种材料。下列说法中正确的是（　　）
A．导体容易导电是因为内部的电荷都能自由移动
B．LED灯是由半导体材料制作的，具有单向导电性
C．导体和绝缘体之间有明显界限，它们不可以相互转化
D．绝缘体不容易导电是因为内部几乎没有可以自由移动的电荷
11．如图甲所示，某公园安装了一种智能路灯，它能够根据环境光照强度（简称：照度，单位：lx）和行人活动情况自动调节亮度。智能路灯上装有一个光敏电阻（阻值随照度的变化情况如图乙所示）和一个红外传感器（用于检测行人）。已知：路灯的亮度自动调节范围在20%（照度：100lx）至100%（照度：500lx）之间，且当环境照度低于30lx时，路灯会自动开启；当环境照度高于70lx时，路灯会自动关闭。此外，当红外传感器检测到行人时，路灯的亮度会在当前基础上增加20%，以提供更好的照明效果。以下说法正确的是（ ）
A．某晴天从期间，光敏电阻阻值逐渐减小
B．若光照强度为某一特定值，且有行人通过时，路灯亮度可能为最大亮度的
C．若路灯当前亮度为，有行人通过时，路灯亮度变为最大亮度的
D．一般来说，光敏电阻会安装在智能路灯的灯泡照射范围以外
三、填空题
12．上图是我国塔拉滩光伏发电园区，它是全球装机容量最大的太阳能发电基地。太阳能电池板的制作原料是硅，它是 （选填“半导体”或“超导体”）材料。
13．春晚舞台形似“穹顶”，该“穹顶”由154块超高清LED大屏幕组成，这些屏幕的连接方式是 联，LED屏是用 （选填“半导体”或“超导体”）材料制成的。
14．近期《哪吒》在海外上映，让世界人民感受到了中华民族优秀传统文化的魅力，如图所示，LED影院显示器使用的发光二极管利用的是 （选填“超导体”或“半导体”）材料，观众是通过 来辨别不同角色发出的声音。
15．如图甲是学生自制的调光台灯，灯珠为LED灯。
(1)从导电性来划分 LED灯的主要材料属于 。若接反不发光是因为它具有 性。
(2)如图乙所示是与灯珠串联的电位器的结构示意图，旋转调光按钮时，无论怎样调节，灯泡的亮度都不发生改变，他接入的是 接线柱。请根据此现象提出一个可探究性问题 。
16．我国目前能自主生产的手机CPU芯片采用7nm制程工艺，其中最小晶体管的栅极长度为7nm，等于 m。制成CPU芯片的材料硅（元素符号Si）是一种 体材料。CPU芯片表面覆盖着散热片，这是用 的方式降低芯片的内能。
四、实验题
17．小华用一个柠檬制作了水果电池。如图甲，当其闭合开关S后，发现发光二极管发光，电压表示数如图乙，则柠檬两端的电压为 V，甲图中，A为水果电池的 极，将发光二极管左右接线脚对调，闭合开关后不发光，是因为发光二极管具有 性；若断开开关，二极管不发光，A、B两金属片之间 电压（选填“有”或“没有”）。
《6.4跨学科实践：半导体与光伏发电》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 C D D A A D C A D BD
题号 11
答案 ACD
1．C
【详解】硅材料的导电性能介于导体与绝缘体之间，是半导体，故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
2．D
【详解】根据导电性的不同，材料可分为导体，半导体，绝缘体三大类，容易导电的物体叫导体，导电性能介于导体与绝缘体之间的叫半导体。芯片是指含有集成电路的硅单晶片，芯片的主要材料是半导体，故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
3．D
【详解】A．超导体需在极低温度下工作，无法用于常温下芯片的制造，故A不符合题意；
B．绝缘体不导电，无法构成芯片中的电路，故B不符合题意；
C．导体导电性过强，无法实现芯片中电路元件的精细控制，故C不符合题意；
D．芯片是含有集成电路的硅片，而硅是典型的半导体材料，其导电性能可通过掺杂等方式精准调控，满足芯片制造中对电路元件导电特性的需求，因此，制造芯片的核心材料属于半导体，故D符合题意。
故选D。
4．A
【详解】压敏电阻是一种电阻值随施加压力而变化的电子元件。在智能手机电阻式触摸屏中，压敏电阻是核心元件，用于检测触摸位置，其材料通常为半导体。超导体在极低温度下电阻为零，但不随压力变化，且不适合常温设备。导体电阻很小但基本不随压力变化，无法实现传感功能。绝缘体电阻很大且不随压力变化，不能用于传感。故A符合题意，BCD不符合题意。
故选 A。
5．A
【详解】A．插排破损后及时更换，可避免漏电或短路，符合安全用电原则，故A符合题意；
B．不切断电源更换灯泡，可能导致触电，违反安全原则，故B不符合题意；
C．电动车在楼道充电易引发火灾，存在安全隐患，故C不符合题意；
D．湿手拔插头易导电触电，违反安全原则，故D不符合题意。
故选A。
6．D
【详解】A．橡胶表带不易导电，属于绝缘体，故A正确，不符合题意；
B．铜的导电性能优于铁，且常用作电路导线，故B正确，不符合题意；
C．半导体材料是指介于导体和绝缘体之间的一类材料，具有电导率和导电性变化范围较大的特点，发光二极管（LED）是典型半导体器件，故C正确，不符合题意；
D．超导材料在足够低温时电阻极小或近似为0，故D错误，符合题意。
故选D。
7．C
【详解】A．量子计算机中的二极管具有单向导电性，是由半导体材料制成的，这是半导体材料的特性应用，故A正确，不符合题意；
B．“雪龙”号破冰船通过增大自身重力来压碎冰层，说明力可以改变物体的形状，使冰发生形变而破裂，故B正确，不符合题意；
C．载人潜水器“奋斗者”号在下潜过程中，随着深度增加，受到水的压强会逐渐增大，因为液体压强随深度增加而增大，故C错误，符合题意；
D．国产大飞机C919飞行时，机翼上表面空气流速大压强小，下表面空气流速小压强大，从而产生向上的升力，这是利用了流体压强与流速的关系，故D正确，不符合题意。
故选C。
8．A
【详解】A．若开关 S 短路，只是开关失去控制作用，电路中的 LED 灯和电风扇仍正常工作，不会造成电路中电流过大，所以不会引起空气开关跳闸，故A正确；
B．图中电风扇和 LED 灯是并联的，它们各自独立工作，互不影响，而不是串联，故B错误；
C．开关要接在火线上，所以乙线为火线、甲线为零线，故C错误；
D．插座左孔接的是零线，若入户零线出现断路，断开开关，试电笔插入插座左孔，因为左孔此时不能与火线相连，所以氖管不发光，故D错误。
故选A。
9．D
【详解】A．发光二极管的发光部分是半导体，故A错误；
B．人为规定电流方向与正电荷定向移动方向相同，导线中的电流是电子定向移动形成的，电流的方向与电子定向移动方向相反，故B错误；
C．自制水果电池正极是铜片，负极是铝片，在电池外部的导线，电流从电池的正极流向负极，即从铜片流向铝片，在电池内部的导线，电流从电池的负极流向正极，即从铝片流向铜片，故C错误；
D．对调水果电池的正负极，电流方向发生改变，由于发光二极管具有单向导电性，发光二极管不能发光，故D正确。
故选D。
10．BD
【详解】A．导体容易导电是因为内部存在自由移动的电荷，而不是所有电荷都能自由移动，故A错误；
B．LED灯是发光二极管，是由半导体材料制成的，LED灯具有单向导电性，故B正确；
C．导体和绝缘体之间没有明显界限，绝缘体在一定范围内，可以变为导体，故C错误；
D．因为绝缘体内部几乎没有可以自由移动的电荷，所以绝缘体不容易导电，故D正确。
故选BD。
11．ACD
【详解】A．晴天从期间，光照强度逐渐变强，根据图像知，光敏电阻阻值逐渐减小，故A正确；
B．路灯的亮度自动调节范围在20%（照度：100lx）至100%（照度：500lx）之间，最小是，当红外传感器检测到行人时，路灯的亮度会在当前基础上增加，即此时至少，故B错误；
C．若路灯当前亮度为，有行人通过时，路灯的亮度会在当前基础上增加，路灯亮度变为最大亮度的，故C正确；
D．光敏电阻会安装在智能路灯的灯泡照射范围以内时，路灯亮了，光照强了，可能会自动关闭，故不能正常照明，因而安装在路灯的灯泡照射范围以外，故D正确。
故选ACD。
12．半导体
【详解】太阳能电池板的主要材料是硅，因为硅是半导体，所以太阳能电池板是由半导体材料制成的。
13． 并 半导体
【详解】[1]大屏幕中的每块屏幕可以呈现不同画面，一块如果坏了,其它的仍可以正常工作，说明这些屏幕的连接方式是并联的。
[2]屏幕是由发光二极管制成，发光二极管属于半导体材料。
14． 半导体 音色
【详解】[1]二极管是由硅和锗等材料制作成，而硅和锗是半导体材料，即发光二极管利用的是半导体材料。
[2]不同发声体材料结构不同，发出的音色不同，因此能够根据音色辨别出不同的人发出的声音。故观众是通过音色来辨别不同角色发出的声音。
15．(1) 半导体 单向导电
(2) AC 见详解
【详解】（1）[1]LED的主要核心部分是发光二极管，由硅、砷等半导体材料制成，则LED灯主要由半导体材料制成的。
[2]由课本知识可知，电流只能从二极管的正极流向负极，若接反不发光，是因为它具有单向导电性。
（2）[1]无论怎样调节，灯泡的亮度都不发生改变，则接入电路中电位器的阻值没有发生变化，接入AC接线柱，电位器的电阻不变。
[2]接入AC接线柱，移动滑片，无论怎样调节，灯泡的亮度都不发生改变，所以可以探究电位器不同的接线方式对电路中电流（或灯泡亮度）有什么影响。
16． 7×10-9 半导 热传递
【详解】[1]最小晶体管的栅极长度为7nm，因为1nm=10-9m，所以，。
[2]制成CPU芯片的材料硅是一种半导体材料，导电性能介于导体和绝缘体之间。
[3] CPU芯片表面覆盖着散热片，散热片从芯片吸收热量并向空气中放热，这是用热传递的方式改变内能。
17． 0.1 负 单向导电 有
【详解】[1]由图乙可知，电压表的量程为0~3V，分度值为0.1V，其示数为0.1V，即AB两端的电压为0.1V。
[2]图中电压表正向偏转，说明与电压表正接线柱连接的是电池的正极，即B为电源的正极，A是水果电池的负极，即二极管的左端是负极。
[3]把原发光二极管两脚对调后再接入电路，开关闭合后发现二极管不发光，说明没有电流通过，这现象说明：发光二极管具有单向导电性。
[4]电源的两端是存在电压的，与外部电路的通断情况无关，因此断开开关，A、B两金属片之间有电压。