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C
C
增大
减小


温度
A
A
导体
半导体
单向
【分析】
这道题的解题思路很清晰:首先明确题目考察的是不同导电性能材料的属性与应用,第一步先回忆四类材料的定义和典型用途:导体导电性好,绝缘体几乎不导电,半导体导电性介于导体和绝缘体之间,超导体在特定条件下电阻为零。第二步结合芯片的制作逻辑,芯片需要实现可控的通断特性,刚好符合半导体的导电特点,而硅是制作芯片最常用的基底材料,属于典型半导体,再逐一排除不符合的选项,就能得到正确答案。
【解析】
A选项:导体是容易导电的材料,常见如铜、铝等金属,无法实现芯片需要的可控导电特性,不符合要求;
B选项:绝缘体几乎不能导电,常见如橡胶、陶瓷,完全无法作为芯片的电路基底,不符合要求;
C选项:半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间,硅是应用最广泛的典型半导体材料,是制造各类芯片、集成电路的核心原料,符合题意;
D选项:超导体是特定条件下电阻为0的材料,目前商用超导体都需要极低温环境,无法用于常规的高铁IGBT芯片,不符合要求。
因此正确选项为C。
【答案】
C
【知识点】
半导体材料;材料导电性分类
【点评】
本题属于电学基础识记类考题,难度较低,主要考察学生对常见半导体材料应用的认知,只要牢记硅是制作芯片的核心半导体材料即可快速选出答案,是中考物理中典型的基础送分题型。
【难度系数】
0.9
【分析】
这道题围绕金属导体电阻的性质展开,解题时首先要明确核心逻辑:电阻是导体本身的固有属性,大小由材料电阻率、导体长度、横截面积、温度四个因素共同决定,和导体是否接入电路、有无电压电流完全无关。我们可以先直接排除违背电阻基本属性的错误选项,再结合电阻决定式R=ρL/S,利用导体总体积不变的特点,分析拉长、对折操作后长度和横截面积的变化,代入公式推导电阻的变化倍数,就能得到正确结论。
【解析】
我们逐一判断每个选项:
1. 分析选项A:金属导体的电阻会随温度升高而增大,温度发生变化时,导体的电阻通常也会随之改变,并非温度任意变化电阻都不变,A错误。
2. 分析选项B:电阻是导体自身的固有属性,和是否接入电路、两端有没有电压、有没有通过电流没有关系,导体未接入电路时电阻也不为零,B错误。
3. 分析选项C:设原导体长度为L,横截面积为S,原电阻R=ρL/S。导体被均匀拉长为原来2倍时,总体积V=LS保持不变,长度变为2L,横截面积就变为S/2,代入公式得新电阻R'=ρ·(2L)/(S/2)=4ρL/S=4R,即电阻增大为原来的4倍,C正确。
4. 分析选项D:导体从中点对折后,长度变为L/2,横截面积变为2S,代入公式得新电阻R''=ρ·(L/2)/(2S)=ρL/(4S)=R/4,即电阻变为原来的1/4,并非增大为原来的2倍,D错误。
【答案】
C
【知识点】
电阻的影响因素,电阻决定式
【点评】
本题属于电阻板块的经典易错题,不少同学会错误认为电阻和电压电流相关,或是分析形变操作时忽略体积不变的特点,误算长度和横截面积的变化倍数,解题时只要牢记电阻的固有属性,结合R=ρL/S逐步推导就能避开误区。
【难度系数】
0.7
【分析】
我们首先从影响导体电阻的因素入手思考:导体的电阻由材料、长度、横截面积、温度共同决定,当材料、长度、温度都相同时,横截面积越大,电阻越小。题目中该装置把四根导线并联起来,相当于把四根导线的导电横截面积叠加,总等效横截面积比单根导线大,由此先判断第一个空的结果,再结合横截面积对电阻的影响规律,就能直接得到第二个空的答案,这个设计的实际作用是降低输电线上的电能损耗。
【解析】
将四根导线并联共同输电,等效于把多根导线的横截面积合并,因此相当于增大了导线的总横截面积;在输电导线的材料、长度、工作温度都不变的条件下,导体的横截面积越大,电阻越小,因此该操作会减小输电导线的电阻。
【答案】
增大;减小
【知识点】
影响电阻大小的因素
【点评】
本题结合高压输电的实际工程应用场景,考察电阻影响因素的基础知识点,解题逻辑非常直观,只要掌握横截面积对电阻的影响规律就可以顺利作答,能帮助学生体会物理知识在实际生产中的应用,避免脱离生活死记概念。
【难度系数】
0.9
【分析】
首先梳理电路结构:图中电源、开关、细铁丝线圈、小灯泡、电流表串联,电流表测量电路的总电流。解题时先回忆金属导体的电阻特性:绝大多数金属的电阻会随温度升高而增大。接下来结合欧姆定律推导:电源电压保持不变,当铁丝被酒精灯加热温度升高时,铁丝电阻变大,电路总电阻随之变大,根据I=U/R,总电压不变、总电阻变大时,电路电流就会变小,对应电流表示数变小,由此即可推导出三个空的答案,也能明确该实验验证的是电阻和温度的关系。
【解析】
1. 该串联电路的电源电压恒定不变,用酒精灯对细铁丝线圈加热时,铁丝的温度升高,金属导体的电阻随温度升高而增大,因此铁丝的电阻变大,电路的总电阻也随之变大。
2. 根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$,电源电压U不变,电路总电阻R变大,可知电路中的电流I变小,因此电流表的示数会变小。
3. 整个过程中仅改变了铁丝的温度,铁丝的电阻随之发生明显变化,说明导体的电阻与温度有关。
【答案】
小;大;温度
【知识点】
影响电阻的因素,欧姆定律简单应用
【点评】
本题是探究温度对金属导体电阻影响的基础实验题,结合串联电路规律和欧姆定律判断电流变化,核心考察金属电阻随温度升高而增大的特性,属于电学基础概念的常规考察,难度较低。
【难度系数】
0.8
【分析】
我们要利用影响导体电阻大小的因素来解题,首先明确核心逻辑:导体电阻由材料、长度、横截面积共同决定,在长度相同时,横截面积越小、材料导电能力越弱,电阻就越大。首先提取题干给出的已知条件:四个铅笔芯长度完全相同,且“B前的数字越大,石墨含量越高”,石墨是导电性能良好的物质,石墨含量越高,铅笔芯的导电能力越强,电阻就越小。接下来先对比四个铅笔芯的直径,直径越小横截面积越小,电阻越大;再对比它们的石墨含量,石墨含量越低,电阻越大,两个条件叠加就能判断出电阻最大的铅笔芯。
【解析】
根据电阻的决定规律$R=\rho\frac{L}{S}$,已知四个铅笔芯长度$L$完全相同:
1. 对比横截面积:四个铅笔芯的直径分别为甲0.3mm、乙0.6mm、丙0.7mm、丁0.9mm,可得横截面积关系为$S_甲<S_乙<S_丙<S_丁$,仅从横截面积判断,甲的电阻是四个里面最大的。
2. 对比材料特性:题干说明B前数字越大石墨含量越高,石墨导电性好,因此石墨含量越高,铅笔芯的电阻率$\rho$越小。四个铅笔芯的石墨含量关系为:甲(B)<乙(2B)=丙(2B)<丁(6B),因此甲的电阻率$\rho$是四个中最大的。
综上,甲的电阻率最大、横截面积最小,长度和其余三者相同,因此甲的电阻最大,答案选A。
【答案】A
【知识点】
影响电阻大小的因素,导体电阻特性
【点评】
本题结合生活中常见的铅笔芯型号设置情境,考查电阻影响因素的基础应用,解题时需要同时兼顾横截面积和材料导电能力两个变量,避免只关注单一条件出错,属于典型的概念理解类基础题。
【难度系数】
0.8
【分析】
这道题考察电阻大小的影响因素,我们可以借助电阻的决定规律来解题:首先明确同一块长方体铁块的材料完全相同,电阻率是定值,电阻的大小只和接入电路的导体长度、电流通过的横截面积有关,电阻和长度成正比、和横截面积成反比。接下来分三步思考:第一步先确定三个不同接入方向对应的电流路径长度,沿AB接入时路径是长方体最长的边,沿CD接入时路径是铁块的厚度(最短),沿EF接入的路径长度介于两者之间;第二步确定三个方向对应的有效横截面积,沿AB接入时电流垂直穿过的截面是长方体最小的侧面,沿CD接入时穿过的是最大的顶面(面积最大),沿EF接入的横截面积也介于两者之间;第三步结合电阻和长度、横截面积的比例关系,就能判断出沿AB方向接入时电阻最大,选出正确答案。
【解析】
解:导体的电阻满足关系$R=\rho\frac{L}{S}$,本题中是同一块厚薄均匀的长方体铁块,材料固定,电阻率$\rho$为定值,仅需要对比三个方向的接入长度$L$和有效横截面积$S$即可判断电阻大小:
1. 沿AB方向接入电路:电流的通行路径是长方体最长的边长,同时电流垂直穿过的横截面积是三个方向里最小的,根据电阻与长度成正比、与横截面积成反比的规律,此时电阻最大;
2. 沿CD方向接入电路:电流的通行路径是长方体的厚度,为三个方向中最短,对应的横截面积是三个方向中最大的,因此此时电阻最小;
3. 沿EF方向接入电路:路径长度和有效横截面积都介于上述两个方向之间,电阻大小也处于中间值。
因此沿AB方向接入电路时电阻最大,选项A正确,BCD错误。
【答案】A
【知识点】影响电阻大小的因素,电阻定律
【点评】本题结合实物场景考察电阻的相关性质,易错点是容易混淆不同接入方向对应的电流路径长度和有效横截面积,解题时只要明确接入两个端点后,导体长度是两点间电流的通行距离,横截面积是电流垂直穿过的导体截面,结合控制变量法对比参数就可以快速得到结论。
【难度系数】0.7
【分析】
我们可以顺着电路导通的条件逐步推导:首先观察电路,a、b两个金属触点原本是断开的,要让整个电路形成闭合通路,倒入杯中的液体必须能够导电,连通a、b两个电极,由此确定第一空的答案;接下来回忆电子元件的相关分类,发光二极管是典型的半导体器件,材料为半导体;最后结合二极管的固有特性,它只允许电流沿特定方向通过,具备单向导电性,即可得出全部答案。
【解析】
1. 电路原本在a、b两处断开,只有倒入的液体属于导体、具备导电能力时,才能将a、b连通,让整个电路形成闭合回路,发光二极管获得电流发光;
2. 发光二极管的制作材料为硅、锗等半导体材料,因此属于半导体元件;
3. 发光二极管是二极管的一种,核心特性为单向导电性,仅允许电流按指定方向导通。
【答案】
导体;半导体;单向
【知识点】
导体,半导体,二极管单向导电
【点评】
本题结合生活中发光杯的实际场景命题,考察电学基础概念的识记与应用,题目难度低,既巩固了导体、半导体的分类常识,也能让学生体会物理知识在生活小电器中的实际应用。
【难度系数】
0.9
【分析】
这道题是探究影响导体电阻大小的因素的经典电学实验题,我们可以按照实验的核心逻辑逐步思考:
1. 首先电阻的大小无法直接肉眼观测,实验中电阻丝和小灯泡串联,电阻越大电路电流越小,小灯泡就越暗,所以可以通过小灯泡的亮度间接反映电阻大小,这就是转换法的思路。
2. 因为影响电阻的因素有材料、长度、横截面积多个,要单独探究某一个因素对电阻的影响,必须保证其他两个因素完全相同,这种研究方法就是控制变量法,是本实验除了转换法之外的核心方法。
3. 要探究电阻和材料的关系,就必须控制长度、横截面积完全一致,仅材料不同,对照电阻丝规格,符合要求的就是A、B两根电阻丝。
4. 接入B、C两根电阻丝时,二者材料、长度都相同,只有横截面积不同,所以对应的实验结论就是探究电阻和横截面积的关系。
5. 要探究电阻和长度的关系,必须控制材料、横截面积完全一致,仅长度不同,对照规格符合要求的是C、D两根电阻丝。
6. 如果小灯泡亮度变化不明显,说明电路中电流的变化幅度很小,肉眼很难通过亮度区分,此时用灵敏度更高的电流表代替小灯泡,就可以精准测出电流的大小,更准确的对比电阻的差异。
【解析】
(1) 本实验用转换法将电阻的大小转换为容易观测的小灯泡亮度,电阻越大,电路电流越小,小灯泡越暗,因此通过观察小灯泡亮度比较电阻丝电阻的大小。
(2) 本实验涉及多个影响电阻的变量,探究任意一个变量对电阻的影响时都要控制其余变量不变,因此采用的研究方法除转换法外还有控制变量法。
(3) 要探究导体电阻与材料的关系,需要控制导体的长度、横截面积相同,材料不同,编号为A、B的电阻丝满足该条件,因此选A、B。
(4) B、C两根电阻丝的材料、长度均相同,只有横截面积不同,因此接入二者实验可得出导体的电阻大小与导体的横截面积有关的结论。
(5) 要探究导体电阻与长度的关系,需要控制导体的材料、横截面积相同,长度不同,编号为C、D的电阻丝满足该条件,因此选C、D。
(6) 若小灯泡亮度变化不明显,说明电流变化较小,肉眼难以通过亮度准确判断,可用测量电流更精准的电流表代替小灯泡完成实验。
【答案】
(1) 小灯泡亮度 (2)控制变量法 (3)A、B
(4) 横截面积 (5)C、D (6)电流表
【知识点】
影响电阻的因素,控制变量法,转换法
【点评】
本题属于电学基础探究实验题,全面考察了影响导体电阻大小实验的核心内容,涵盖实验方法、变量控制逻辑、实验现象观测与实验改进等考点,是电学实验必须掌握的基础内容,解题的核心要点是牢记控制变量法的使用规则,探究某一变量的影响时必须保证其余所有变量完全一致。
【难度系数】
0.8