2022年中考物理知识点二轮复习专题练习——半导体和超导体现像

半导体和超导体现象

一、选择题（共15题）

1．关于能源、信息和材料，下列说法正确的是（　　）

A．石油和太阳能都是不可再生能源 B．超导材料可用于电饭锅的发热元件

C．光纤通讯是依靠超声波来传递信息的 D．能量的转化与转移具有方向性

2．如图所示，在2021春晚舞台设置154块超高清LED（发光二极管）大屏幕分布于观众席后区上方，形似“穹顶”，下面说法正确的是（　　）

A．154块LED屏幕是串联在一起的

B．LED发光时，几乎不发热，属于超导体材料

C．LED具有单向导电性，利用它可以判断电源正负极

D．LED工作时主要将电能转化为内能

3．小明将铜片、锌片插入土豆，制成土豆电池。如图甲所示，闭合开关S，发光二极管发光，为判断土豆电池的正、负极，他连接电路如图乙所示，试触开关S，发现电压表的指针向左偏转。则以下判断正确的是

A．土豆电池外部，电流的方向是从锌片经二极管到铜片

B．锌片是土豆电池的负极

C．若断开开关，锌片和铜片之间没有电压

D．若发光二极管断路，电压表没有示数

4．有一款5G手机的折叠屏是由柔性发光二极管制成的，其中制成发光二极管的材料是（　　）

A．导体 B．绝缘体 C．超导体 D．半导体

5．下列关于新材料及信息传递的说法中，正确的是（　　）

A．移动电话（手机）利用超声波传递信息

B．声呐利用电磁波传递信息

C．超导体主要用于制作电饭锅等电热器

D．半导体可用来制作LED灯的发光二极管

6．科技的自立自强是国家发展的战略支撑，2021年新一代5G芯片将开始量产，标志着中国芯片正在崛起。芯片是指含有集成电路的硅片，制造芯片的主要材料是（　　）

A．超导材料 B．绝缘材料 C．隔热材料 D．半导体材料

7．在城市美化、亮化和家用电器等常使用发光二极管作为光源，制造发光二极管的主要材料是（　　）

A．导体 B．半导体 C．超导体 D．绝缘体

8．超导就是导体电阻为零的现象，可以大大减少电阻的电热损耗。下列设备中最适合用超导材料制作的是

A．变阻器的电阻丝 B．保险丝

C．电烤炉的电热丝 D．输电导线

9．下列电学基础知识说法正确的是（　　）

A．摩擦起电的实质是质子发生了转移；导体因为得失电子而容易导电

B．电路中的电流方向与自由电子定向移动的方向相同

C．电源的作用就是给电路两端提供电压

D．家庭中使用的电热水器的发热体用的是超导材料

10．如图所示，某调光小台灯的亮度可以通过亮度调节旋钮来控制。下列说法正确的是（　　）

A．小台灯的灯丝是用超导体材料制造的 B．控制旋钮相当于一个定值电阻

C．小台灯工作时的额定电压是 D．小台灯工作电压调节范围为

11．下列对有关现象的描述，正确的是（　　）

A．水蒸气冲开橡胶塞，是将机械能转化为内能

B．寒冷的冬天人们常搓手，是利用热传递的方式改变内能

C．发光二极管是利用金属的导电性制成的

D．云层中的闪电是云层之间摩擦产生的电荷

12．小亮从网上购买了一个神奇的灯——磁悬浮灯，将灯座的电源适配器连接至家庭电路中，悬浮在灯座上方的灯泡没有线连接，竟然发光了，如图所示．该灯具采用先进的无线电传输技术使悬浮物中的半导体芯片发光，无需电池供电，灯座和灯的里面都有磁体．以下关于这个灯的说法中，正确的是（　　）

A．“磁悬浮灯”利用了电磁感应原理

B．“磁悬浮灯”之所以能悬浮，利用了电荷间的相互作用关系

C．电能属于一次能源

D．半导体芯片的电阻为零

13．在城市繁忙的十字路口，当红绿灯发生故障时，交通部门会运来如图所示的可移动式红绿灯临时指挥交通，保证车辆及行人的安全。下列有关说法中正确的是（　　）

A．红、绿灯是发光二极管，主要制造材料为超导体

B．太阳能电池板工作时将电能转化为太阳能

C．白天，蓄电池储能过程中，蓄电池相当于电路中的电源

D．红灯与绿灯交替发光，它们连接方式为并联

14．华为5G射频芯片预计将于年底由中芯国际和上海微电子的28nm光刻机进行试生产，标志着中国芯片正在崛起。如图所示，芯片是指含有集成电路的硅片，制造芯片的主要材料是（　　）

A．超导材料 B．半导体材料

C．磁性材料 D．绝缘材料

15．下列说法正确的是（    ）

A．质量相同的不同种类燃料完全燃烧时，燃料热值越大，放出的热量越多

B．雪花飞舞，说明分子在不停地做无规则运动

C．超导体材料可以用来制做家庭电路中的熔丝

D．厨房煤气泄露的时候，可以闻到煤气味，这是扩散现象

二、非选择题

16．我们常用手机扫码，手机扫码器中的光敏二极管主要是由________材料制成的。打火机内有一种叫做“压电陶瓷”的电子元件，当我们按压按钮，压电陶瓷就会产生10KV~20KV的高压电，形成电弧放电，点燃可燃气体。在上述过程中，压电陶瓷片将________能转化为电能。

17．在铜丝、铅笔芯、浓盐水、陶瓷这四种物质中，属于绝缘体的是______，发光二极管是一种电子元件，简称LED，二极管是由______材料制成的（选填“半导体”或“超导体”）。

18．2021年1月13日，中国自主研发设计、自主制造的世界首台高温超导高速磁浮工程化样车及试验线，在西南交通大学正式启用。这台样车时速可高达620km/h，与其他磁悬浮技术相比，高温超导磁悬浮技术尤其适合未来的真空管（隧）道交通运输。这里的“高温”指的是零下196摄氏度，高温超导体可以在液氮温区（零下196度以上）出现超导态。高温超导悬浮装置不再需要铁芯，更为简单，重量轻耗能少，只需要使用液氮和少量电力，高温超导磁浮列车就能正常运行，成本大为降低。其主要工作原理：位于轨道两侧线圈里流动的交流电将线圈变为电磁体，与列车上超导电磁体发生相互作用，不仅悬浮并稳定列车车体，还能通过交流电周期性地变换磁极方向而获取推进动力使列车高速运行。

（1）利用液氮对导体进行降温处理时，液氮发生的物态变化是______；

（2）许多材料在低温下会失去电阻的特性，这种现象称为______现象；

（3）磁悬浮列车的运行，根据同名磁极______的原理使列车浮起；

（4）超导体______（选填“可以”或“不可以”）用来制作电热毯；

（5）超导磁悬浮列车是通过改变轨道线圈里，周期性地变换磁极方向。

19．如图所示是个由二极管制成的LED灯，LED是一种发光二极管，由 _______材料制成，（选填“导体”、“半导体”、“绝缘体”、“超导体” ），a、c是电流表或电压表，当开关闭合时电路正确。则c一定是_______表。

20．目前研制的超导限流器，在电流小于某值时，其电阻为零；电流大于某值时，其电阻为一定值．将超导限流器接入电路中，当电流突然变大到大于某一值时，超导限流器瞬间具有一定阻值，保护整个电路．如图甲，是某种超导限流器的电阻随电流变化的关系，如图乙，将该超导限流器和用电器M串联后接在电压为5×104V的高压电源上．求：

（1）当电路中的电流为30A时，用电器M消耗的电功率是多大？

（2）当用电器M短路后，该超导限流器能够保护这个电路，R0不能大于某一值，这个值是多大？

21．寻找“往日之光”

在科幻小说《往日之光》中，作者鲍勃·肖幻想了一种慢透光玻璃，讲述了一段美丽动人的故事。

“想象有一种玻璃，光在这种玻璃中运动的速度极慢，通过半厘米厚需要10年，比蜗牛的速度还慢得多。当一块慢透光玻璃制出来时，望上去总是一片漆黑，因为还没有光穿过它。把这种玻璃放在风景秀丽的林中、湖边，带着这些美丽的景致的光陷入慢透光玻璃中，10年也出不来。把在这种地方放了10年的玻璃镶在城市住宅的窗户上，那么，在下一个10年的过程中，这个窗子外面便仿佛呈现出林中湖泊的美景。各种动物无声的前来饮水，空中百鸟飞翔，日夜在交替，季节在变化。身居闹市，犹如别墅。”

这确实是一个有意思的幻想，但关键是要降住飞驰的光。科学技术发展到今天，部分科幻已经开始变成现实。

(1)本文作者进行科学幻想的依据是什么？

(2)在生活和学习中你一定也有许多奇思妙想吧，简要写出一种想象及其依据。

22．如图所示是武汉著名的“红窗帘”，它向外飘了整个武汉疫情期间。湖北省博物馆的工作人员在灯光下用螺丝刀取下窗帘收藏，作为抗疫纪念。

(1) “红窗帘”向外飘的原理是什么？

(2)LED灯发光材料是由什么材料制成？

(3)螺丝刀的前端做得尖锐是为了增大还是减小压强？

23．如图所示为一块LED电子屏，请就下面的问题进行回答：

(1)LED电子屏是用什么材料制作的？

(2)屏幕上有一部分LED灯熄灭了，但其余LED灯仍然正常发光，则LED灯的连接方式是什么？

(3)组成LED屏幕上各种色光的色光三原色是什么？

参考答案

1．D

【详解】

A．太阳能、风能是可再生能源，但是石油短时间内从自然界得不到补充，属于不可再生能源，故A错误；

B．超导材料没有电阻，电饭锅是利用电流的热效应工作的，超导体不能应用于电饭锅，故 B错误；

C．光导纤维是利用激光来传递信息的，故C错误；

D．能量在转化和转移的过程中总量是不变的，但能量的转化和转移具有方向性，故D正确。

故选D。

2．C

【详解】

A．154块LED屏幕是并联在一起的，故A错误；

BC．LED（发光二极管）的导电性能介于导体和绝缘体之间，属于半导体材料，具有单向导电性，利用它可以判断电源正负极，LED（发光二极管）本身的发热量极低，故C正确，B错误；

D．LED工作时主要将电能转化为光能，同时产生一小部分内能，故D错误。

故选C。

3．B

【详解】

A．发光二极管具有单向导电性，电流可以从长脚（正极）进入，短脚（负极）流出，反向不能通电。由图甲可知，二极管正在发光，说明在土豆电池外部电流从铜片流向锌片，故A错误；

B．土豆电池外部电流从铜片流向锌片，说明铜片是正极、锌片是负极，故B正确；

C．断开开关，电路中就没有电流，但水果电池的正负极(铜片和锌片)之间仍存在电压，因为电池是提供电压的装置，故C错误；

D．若发光二极管断路，开关闭合后电路没有电流，但电压表与土豆电池的正负极连通，与电池并联，测量的是电源电压，仍然有示数，故D错误。

故选B。

4．D

【详解】

容易导电的物体是导体，不容易导电的物体是绝缘体，导体和绝缘体没有绝对的界限，导体性能介于二者之间的是半导体，二极管的特点就是单向导电性，利用的主要材料就是半导体。

故选D。

5．D

【详解】

A．移动电话、无线电广播电视、卫星通信、光纤通信都是利用电磁波传递信息的，故A错误；

B．声呐利用超声波传递信息，故B错误；

C．当电阻为零时，不会产生电热，所以不能利用超导体用于电热器，故C错误；

D．半导体的导电性介于导体和绝缘体之间，LED灯的核心元件发光二极管是由半导体材料制成的，故D正确。

故选D。

6．D

【详解】

常见的半导体材料有：硅、锗、砷、镓等。制造芯片的主要材料是硅，属于半导体材料。

故选D。

7．B

【详解】

按照物质的导电性能来分，材料有导体、绝缘体和半导体之分，制成发光二极管的主要材料是半导体，故B符合题意，ACD不符合题意。

故选B。

8．D

【详解】

A．变阻器在调节时，要较明显的改变电阻，电阻丝的电阻率应该较大，故A不符合题意；

B．保险丝的作用是在家庭电路电流过大时，自动熔断，保护电路。所以应在短时间内产生大量的热量，故B不符合题意；

C．电烤箱通过电热丝通电时发热把食品烤熟的，超导材料电阻为零，通电时不发热，故C不符合题意；

D．输电导线用超导材料制作，可以大大减少输电时因发热损失的电能，故D符合题意。

故选D。

9．C

【详解】

A．摩擦起电的实质是电子发生了转移；导体因为存在大量的自由电荷而导电，故A错误；

B．电路中的电流方向与自由电子定向移动的方向相反，故B错误；

C．电源是给电路提供电压的装置，即电源的作用就是给电路两端提供电压，故C正确；

D．家庭中使用的电热水器的发热体用的不是超导材料，因为超导材料不能产生热量，故D错误。

故选C。

10．D

【详解】

A．小台灯是利用电流的热效应来工作的，若灯丝是用超导体材料制造，则灯丝没有电阻，无法产生热量，便无法发光，故A错误；

B ．控制旋钮相当于滑动变阻器，通过改变接入电路中的电阻来改变电路中的电流，从而改变灯泡的亮度，故B错误；

CD ．从图中可以看出，小台灯工作时的电压调节范围为 12～24V，故C错误，D正确。

故选D。

11．D

【详解】

A．水蒸气冲开橡胶塞，是将水蒸气的内能转化为橡胶塞的机械能，故A错误；

B．寒冷的冬天人们常搓手，双手摩擦时双手克服摩擦力做功，是利用做功的方式改变内能，故B错误；

C．发光二极管是利用半导体制成的，它具有单向导电性，故C错误；

D．云层中的闪电是云层之间摩擦产生的电荷，故D正确。

故选D。

12．A

【详解】

A．悬浮在灯座上方的灯泡没有线连接，无线电传输技术，使灯发光，为电磁感应原理，故A正确；

B．“磁悬浮灯”之所以能悬浮，是利用磁极间相互作用，故B错误；

C．我们所使用的电能都是其他形式能转化来的，因此电能属于二次能源，故C错误；

D．超导体电阻为零，半导体芯片的电阻不为零，故D错误。

故选A。

13．D

【详解】

A．制造发光二极管的主要材料是半导体，其具有单向导电性，故A错误；

B．太阳能电池板是通过吸收太阳光，将太阳辐射能转换成电能的装置，即其可以将太阳能转换为电能，故B错误；

C．蓄电池储能过程中，会将电能转换为化学能，这是其相当于用电器，故C错误；

D．红灯与绿灯可以单独工作，说明二者是并联的，故D正确。

故选D。

14．B

【详解】

常见的半导体材料有：硅、锗、砷、镓等，芯片的核心部件是其中的电子芯片，是半导体硅制成的，故B符合题意。

故选B。

15．AD

【详解】

A．根据公式Q=qm可知质量相同的不同种类燃料完全燃烧时，燃料热值越大，放出的热量越多，故A正确；

B．雪花飞舞属于宏观的机械运动，不是分子的运动，故B错误；

C．超导体材料的电阻为零，电流通过它的时候不能产生热量，用来制做家庭电路中的熔丝起不到保险的作用，故C错误；

D．煤气泄露以后可以闻到煤气味是由于分子的无规则运动的原因，属于扩散现象，故D正确。

故选AD。

16．半导体    机械   

【详解】

光敏二极管是将光信号变成电信号的半导体器件，是由半导体材料制作成的。

当按压按钮时，压电陶瓷就会产生10KV~20KV的高压电；这个过程消耗机械能，转换成电能。

17．陶瓷    半导体   

【详解】

铜丝、铅笔芯、浓盐水等物质内有大量能够自由移动的电荷，容易导电属于导体，陶瓷内部电荷几乎全部束缚在原子核周围，无法自由移动，不容易导电，属于绝缘体。

LED具有单向导电性，属于半导体，是由半导体材料制成的。

18．汽化    超导    互相排斥    不可以   

【详解】

（1）利用液氮对导体进行降温处理时，液氮由液态变为气态，液氮发生的物态变化是汽化，汽化吸热，使环境温度降低。

（2）许多材料在低温下会失去电阻，对电流不再有阻碍作用，这种现象称为超导现象。

（3）磁悬浮列车的运行时，轨道与列车形成同名磁极，根据同名磁极互相排斥的原理，使列车浮起来。

（4）电热毯是利用电流的热效应工作的，根据可知，若用超导体做电热毯，超导体电阻为0，产生的热量为0，因此超导体不可以用来制作电热毯。

19．半导体    电压   

【详解】

LED灯主要是由硅等材料制作的，是一种半导材料。

当开关闭合时，若c是电流表，则此时与c并联的灯泡将会短路，不符合题意，故可知c一定是电压表。

20．（1）1.5×106W （2）1000Ω

【详解】

试题分析：（1）由图甲可知，电路电流I1=30A时，超导限流器的电阻为零，

所以，用电器M两端电压等于电源电压，UM=U=5×104V

则用电器M的功率PM=UMI1=UI1=5×104V×30A=1.5×106W

（2）当用电器M短路后，限流器两端电压等于电源电压，为了保护电路，限流器的阻值不能为零，电路电流电路电流最小为50A，所以，限流器的阻值最大为R0=U/I最小=5×104V/50A=1000Ω

21．(1)文章主要介绍了光在一种想象的玻璃中传播所出现的景象，其进行科学幻想的依据是：光在不同的介质中传播的速度不同。

(2)当改变外界温度时，导体的阻值可以变为零，那么我们可以想象：常温下制成超导体。依据是超导材料与温度有关。

22．(1)流速大的位置压强小；(2)半导体；(3)增大

【详解】

(1)根据流速大的地方压强小，窗外空气流动速度快，所以室内压强大于室外压强，红窗帘”向外飘。

(2)LED灯是发光二极管制成的，而二极管的材料为半导体。

(3)根据可知，螺丝刀减小受力面积，从而增大压强。

23．(1)半导体；(2)并联；(3)红绿蓝

【详解】

(1) LED就是发光二极管，二极管的材料是导电性能介于导体和绝缘体之间的半导体。

(2)屏幕上有一部分LED灯熄灭了，但其余LED灯仍然正常发光，说明它们可以同时工作，也可以单独工作，不互相影响，故LED灯的连接方式是并联。

(3)红、绿、蓝三种色光按不同比例混合后，可以产生各种颜色的光，组成LED屏幕上各种色光的色光三原色就是红绿蓝。