上海市宜川中学2019-2020学年高中物理沪科版选修3-3：3.4半导体材料与纳米材料 课时作业（含解析）

3.4半导体材料与纳米材料
课时作业（含解析)
1．有一电学元件，温度升高时电阻却大幅度减小，则这种元件可能是(　　)
A．金属导体
B．绝缘体
C．半导体
D．超导体
2．磁悬浮列车需要很强的磁场，因此线圈中的电流将非常大．用超导材料做磁悬浮线圈主要是因为（
）
A．超导线圈强度大
B．只有超导线圈才能产生强磁场
C．低于临界温度时，超导线圈无电阻不发热
D．低于临界温度时，超导线圈有电阻但不发热
3．下列关于电阻率的叙述，错误的是(　　)
A．当温度极低时，超导材料的电阻率会突然减小到零
B．常用的导线是用电阻率较小的铝、铜材料做成的
C．材料的电阻率取决于导体的电阻、横截面积和长度
D．金属材料的电阻率随温度变化而变化
4．当电路中的电流超过熔丝的熔断电流时，熔丝就会熔断。由于种种原因，熔丝的横截面积略有差别，那么，熔丝熔断的可能性较大的是（
）
A．同时熔断
B．可能是横截面积大的地方，也可能是横截面积小的地方
C．横截面积大的地方
D．横截面积小的地方
5．关于金属材料的电阻率有以下特点:一般而言,纯金属的电阻率小,合金的电阻率较大。金属的电阻率随温度的升高而增大,有的金属电阻率度变化而显著变化,有的合金电阻率几乎不受温度的影响。根据以上信息,判新斯下列说法中正确的是
(
)
A．连接电路用的导线一般用合金来制作
B．电热毯的电阻丝一般用合金来制作
C．电阻温度计一般用电阻率几乎不受温度影响的合金来制作
D．定值电阻一般用电阻率随温度变化而显著变化的金属材料制成
6．下列说法中正确的是（
）
A．电阻率是表征材料导电性能的物理量，电阻率越大，导电的性能越好
B．利用半导体的导电特点可以制成有特殊用途的光敏、热敏电阻
C．超导状态是指某些导体的温度升高到某一数值时，它的电阻突然降为零而所处的状态
D．临界转变温度越低的超导体越有实用价值
7．关于材料的电阻率，下列说法中正确的是（　　）
A．导体的电阻率与导体的长度成正比，与导体的横截面积成反比，还与导体材料有关
B．金属导体的电阻率随温度的升高而增大
C．纯金属的电阻率比合金的电阻率小
D．产生超导现象时，材料的电阻为零，但材料的性质没有变，材料的电阻率不为零
8．关于电阻率，下列说法中正确的是（
）
A．有些材料的电阻率随温度的升高而减小
B．电阻率大的导体，电阻一定大
C．用来制作标准电阻的材料的电阻率几乎不随温度的变化而变化
D．电阻率与导体的长度和横截面积有关
9．下列关于电阻和电阻率的说法中，不正确的是（
）
A．导体对电流的阻碍作用叫做导体的电阻，因此只有导体中有电流通过时才有电阻
B．由可知导体的电阻与导体两端的电压成正比，跟导体中的电流成反比
C．将一根导线等分为二，则半根导线的电阻和电阻率都是原来的二分之一
D．某些金属、合金和化合物的电阻率随温度的降低会突然减小为零，这种现象叫做超导现象.发生超导现象时的温度叫“转变温度”
10．高温超导限流器被公认为目前最好的且唯一行之有效的短路故障限制装置，中国科学院电工研究所完成了一种具有自主知识产权的高温超导限流器样机的研制工作，于2005年初在湖南进行并网挂机实验.如图所示，超导限流器由超导部件和限流电阻并联组成，超导部件有一个超导临界电流，当通过限流器的电流时，将造成超导体“失超”，即从超导态（本题认为电阻为零）变为正常状态（本题认为是一个纯电阻），以此来限制电力系统故障电流.已知超导部件正常电阻，超导临界电流，限流电阻，小灯泡L上标有“6V6W”，电源电动势E=8V，内阻r=2Ω．原来电路正常工作，现L突然发生短路，则（）
A．短路前通过超导部件的电流为
B．超导部件将由超导态转化为正常态
C．短路后通过超导部件的电流为
D．短路后通过超导部件的电流为2A
11．关于发光二极管，下列说法正确的是(　　)
A．发光二极管能发光，不具有单向导电性
B．发光二极管能直接把电能转化为光能
C．发光二极管只要在两端加有正向电压，就可以发光
D．发光二极管只有加正向电压时，才有可能发光
12．根据导电性能可以把物质分为导体、半导体和绝缘体．在玻璃杯、电炉丝、橡胶手套、热敏材料，这些物品中利用半导体材料制成的是__________，20世纪初，科学家发现有些物质在温度很低时，如铝在1.39K（-271.76℃）以下，电阻就变成零，这就是______现象
13．根据导电性能可以把物质分为导体、半导体和绝缘体．在发光二极管、塑料尺、玻璃棒、金属箔片、铅笔芯、橡胶棒、钢卷尺这些物品中，利用半导体材料制成的是_______．金属导体的电阻会随着温度的降低而减小，当温度降低到一定程度时，电阻会减小到零，这就是超导现象．超导现象是20世纪的重大发现之一，超导现象应用于实际，会给人类带来很大的好处，请你写出超导现象应用于实际的一个例子：_________________________
参考答案
1．C
【解析】
大部分金属导体随着温度的升高电阻增大，绝缘体电阻不变，超导体无电阻；而半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间。根据半导体对热敏感的特性可制成热敏电阻，故C正确，ABD错误。
2．C
【解析】
线圈强度与是否是超导体无关，故A错误；只要电流大就能产生强磁场，故B错误；达到临界温度时，超导体电阻变为零，根据Q=I2Rt可知，产生热量为零，减小能量损耗，超导材料做磁悬浮线圈正是用了超导体的这一特性，故C正确，D错误．故选C．
3．C
【解析】
A.当温度极低时，超导材料的电阻率会突然减小到零，故选项A不符合题意；
B.铝、铜的电阻率较小，故常用的导线是用铝、铜材料做成的，故选项B不符合题意；
C.材料的电阻率取决于导体的材料和温度，与导体的电阻、横截面积和长度无关，故选项C符合题意；
D.材料的电阻率取决于导体的温度，故材料的电阻率随温度变化而变化，故选项D不符合题意。
4．D
【解析】
本题的关键是根据电阻定律可知，在长度相同的地方，横截面积小的地方电阻较大，再根据焦耳定律不难判断横截面积小的地方熔丝熔断的可能性较大。
【详解】
通过熔丝的电流相同，根据焦耳定律Q=I2Rt和电阻定律可知，在长度L相同的地方，横截面积越小电阻R越大，则产生的热量就越多，就越容易烧断，故D正确。
故选：D。
【点睛】
本题关键是明确超导体、导体、半导体、绝缘体的概念，明确其区别。
5．B
【解析】
电阻率是用来表示各种物质电阻特性的物理量．电阻率ρ不仅和导体的材料有关，还和导体的温度有关．
【详解】
纯金属的电阻率小，故连接电路用的导线一般用纯金属来制作，故A错误；合金的电阻率大，故电热毯的电阻丝一般用合金来制作，故B正确；有的金属电阻率随温度变化而显著变化，故用电阻率随温度变化而显著变化的金属材料来制作电阻温度计，故C错误；有的合金的电阻率几乎不受温度的影响，故标准电阻一般用合金材料制作，故D错误；故选B。
【点睛】
电阻率和电阻是两个不同的概念．电阻率是反映物质对电流阻碍作用的属性，电阻是反映物体对电流阻碍作用的属性．
6．B
【解析】
电阻率是表征材料导电性能的物理量，电阻率越小，导电的性能越好，选项A错误；半导体电阻随温度的升高而减小；利用半导体的导电特点可以制成有特殊用途的光敏电阻、热敏电阻等；故B正确；超导体电阻随温度的降低而减小；故是指某些金属的温度降低到某一数值时，它的电阻突然降为零；故C错误；临界转变温度越高的超导体越有实用价值，选项D错误；故选B.
【点睛】
本题考查电阻定律的应用，要注意明确不同材料的电阻其电阻率随温度的变化而变化规律不同；特别明确半导体材料的应用．
7．BC
【解析】
A．电阻率的大小与温度和材料本身都有关，与长度和横截面积无关，故A错误；
B．金属导体的电阻率随温度的升高而增大，故B正确；
C．电阻率跟导体的材料有关是反映材料导电性能好坏的物理量，纯金属的电阻率小，合金的电阻率较大，故C正确；
D．产生超导现象时，超导体的电阻率为零，对电流的阻碍作用为零，故D错误。
故选BC。
8．AC
【解析】
A．有些材料的电阻率随温度的升高而减小，如半导体材料，故A正确；
B．电阻率由材料决定，电阻与材料、长度和截面积都有关，故电阻率大的导体，电阻不一定大，故B错误；
C．有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，可以用来制成标准电阻，故C正确；
D．电阻率是描述材料导电能力的物理量，材料的电阻率由材料本身性质决定，与材料长度和横截面积无关，受温度影响；故D错误。
9．ABC
【解析】
A.电阻是导体对电流的阻碍作用，是导体本身的一种特性；其大小与导体的材料、长度、横截面积、温度有关；而与导体两端有无电压、电压高低，导体中有无电流、电流大小无关，故AB错误；
C.导线的电阻率有材料本身的特性决定，与导体的电阻、横截面积、长度无关，将一根导线等分为二，则半根导线的电阻是原来的一半，但电阻率不变，故C错误；
D.由超导现象的定义知，某些金属、合金和化合物的电阻率随温度的降低会突然减小为零，这种现象叫做超导现象，发生超导现象时的温度叫“转变温度”，故D正确．
10．BC
【解析】
试题解析：电路正常工作时，超导体的电阻为0，故外电路只有灯泡L，经计算此时其电流为1A，故A不对；
当出现L突然发生短路时，外电路突然短路，电路中的电流为=4A，4A>1.2A，所以超导部件将由超导态转为正常态，B是正确的；
当由超导态转为正常态时，此时超导体的电阻变为3Ω，由于限流电阻为6Ω，故其并联的总电阻为2Ω，由欧姆定律可得，电路中的电流为=2A，则通过R1的电流为4/3A，C是正确的，D是不对的．
考点：全电路欧姆定律．
11．BD
【解析】
发光二极管的主要材料是半导体，具有单向导电性，即只有加正向电压时，才有可能发光，接把电能转化为光能，但是正向电压必须到达一定的值，则选项BD正确，AC错误；故选BD.
12．
热敏材料；
超导
【解析】（1）玻璃杯、橡胶手套是绝缘体；电炉丝是导体；热敏材料是半导体；
（2）20世纪初，科学家发现有些物质在温度很低时，如铝在1.39K（-271.76℃）以下，电阻就变成零，这就是超导现象；
13．
发光二极管；
利用超导体可以制造出磁悬浮列车，使列车与路轨之间脱离接触，不产生摩擦．
【解析】导电性能介于导体与绝缘体之间的叫半导体，利用半导体制成的典型物品即是发光二极管，其它的都为导体或绝缘体；超导现象应用于实际的例子很多，例如磁悬浮列车、发电机和电动机中的超导线圈等等．