資源簡介

4　跨學(xué)科實踐:半導(dǎo)體與光伏發(fā)電
A基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.(2024菏澤曹縣期中)LED燈是一種新型的高效節(jié)能光源,它的核心元件是發(fā)光二極管。二極管由下列哪種材料制成(C)
A.陶瓷材料 B.金屬材料
C.半導(dǎo)體材料 D.超導(dǎo)材料
2.如圖所示的太陽能家用庭院燈。在白天,光伏板利用太陽能給鋰電池充電,晚上鋰電池可供電燈發(fā)光。利用太陽能給鋰電池充電時,鋰電池相當(dāng)于電路中的(B)
A.電源 B.用電器
C.開關(guān) D.導(dǎo)線
3.太陽能電池的光伏板是由非晶態(tài)硅制成的,它能把太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能,其主要材料是(D)
A.磁性材料 B.納米材料
C.超導(dǎo)體 D.半導(dǎo)體
4.空間站是一種在近地軌道長時間運行,可供多名航天員在其中生活、工作和巡訪的載人航天器。空間站上的太陽能電池板能把太陽能轉(zhuǎn)換為電能,它在空間站電路中的作用相當(dāng)于(C)
A.導(dǎo)線 B.用電器
C.電源 D.開關(guān)
5.(2024瀘州模擬)小亮給學(xué)校勞動實踐基地的蔬菜大棚設(shè)計了一個智能感應(yīng)燈的電路圖,如圖所示,電源電壓恒定,R為光敏電阻(一種半導(dǎo)體材料的電阻,阻值隨光照強度的減小而減小),L為感應(yīng)燈泡(燈泡電阻不變)。當(dāng)蔬菜大棚內(nèi)光強變?nèi)鯐r,下列有關(guān)分析正確的是(A)
A.電流表示數(shù)變大,感應(yīng)燈泡變亮
B.光敏電阻R兩端的電壓保持不變
C.整個電路消耗的總功率逐漸變小
D.電壓表示數(shù)與電流表示數(shù)的比值會變小
6.(2025綿陽梓潼縣期末)如圖所示的電路中,電源電壓保持不變,R是定值電阻,R1是由半導(dǎo)體材料制成的熱敏電阻,其阻值R1隨溫度t的增大而減小。用R1探測某處溫度變化,則下列結(jié)論中正確的是(C)
A.溫度升高時,電壓表示數(shù)增大
B.溫度升高時,電流表示數(shù)減小
C.溫度降低時,電壓表與電流表示數(shù)之比變大
D.溫度降低時,電阻R在相同時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量增多
7.(2024涼山)如圖所示是我國自主研發(fā)的一款高性能處理器,其具有強大的計算能力和低功耗性能。該處理器的成功研制將有助于提升我國在計算機硬件領(lǐng)域的自主創(chuàng)新能力,打破國外技術(shù)壟斷,推動國內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。制作該芯片需要　半導(dǎo)體　(選填“半導(dǎo)體”或“超導(dǎo)體”)材料,該處理器正常工作時,相當(dāng)于電路中的　用電器　(選填“電源”或“用電器”)。
8.太陽能電池組件是光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部分,若要長距離輸送電能,則需要較高的輸出電壓,因此,太陽能光伏電池板要以　串聯(lián)　(選填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”)的方式連接。
9.2024年上半年全國光伏新增并網(wǎng)1.02億千瓦,同比增長31%,光伏工作時的能量轉(zhuǎn)化是　太陽能轉(zhuǎn)化為電能　。2024年上半年,全國新增光伏工作10小時可以提供　1.02×109　度電。為了提高光伏發(fā)電,請你提出一條合理的建議:　光伏面板可旋轉(zhuǎn)　。
10.如圖是太陽能路燈的簡化電路,光控開關(guān)S白天與觸點a接觸,太陽能電池板為蓄電池充電,晚上與觸點b接觸,給路燈供電。太陽能電池板在晴天時每天可接收太陽能8 kW·h,能使“24 V　15 W”的路燈正常工作6天(路燈平均每天工作8 h)。該路燈正常工作一天消耗的電能是　0.12　kW·h;太陽能電池板把光能轉(zhuǎn)化為電能的轉(zhuǎn)化效率是　9%　。
B能力提升　
11.用太陽能電池(SC)和光敏電阻(LDR)組成的電路如圖,在光照時,隨著光照強度的增大,電壓表示數(shù)會明顯增大,而LDR的阻值會急劇減小到幾百歐,先在黑暗環(huán)境中閉合開關(guān),再開燈時(C)
A.可能導(dǎo)致短路 B.LDR阻值增大
C.LDR功率增大 D.電流表示數(shù)不變
12.(2024內(nèi)江模擬)半導(dǎo)體制冷技術(shù)是用于電腦元件散熱的前沿科技。如圖所示是半導(dǎo)體制冷的原理圖,圖中標(biāo)有“N”和“P”字樣的材料分別叫作N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體。把N型半導(dǎo)體元件和P型半導(dǎo)體元件串聯(lián),接上直流電源后,半導(dǎo)體材料的兩端會產(chǎn)生溫度差,在電流方向是N→P的地方吸熱,而在電流方向是P→N的地方放熱。則靠近電腦發(fā)熱體(CPU)的是　A　(選填“ A”或“B”)陶瓷片。
13.2024年11月28日,福建省首個海上光伏項目在太姥山水域完成首塊光伏板安裝。海上光伏電站建成后預(yù)計在1 s內(nèi)能提供的電能約為1.26×108 J。則:
(1)建成后光伏電站的發(fā)電功率是多少瓦
(2)若該光伏電站1 s內(nèi)提供的電能全部被水吸收,能使1 000 kg常溫的水溫度升高多少度 [c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
(3)該光伏發(fā)電站預(yù)計1年內(nèi)提供的電能約為1.08×1015 J,若這些電能改由火力發(fā)電機來提供,且火力發(fā)電機工作時煤炭燃燒產(chǎn)生的熱量約有20%轉(zhuǎn)化為電能,需要完全燃燒煤炭多少千克 (煤炭的熱值q約為3.0×107 J/kg)
解析:(1)光伏電站的發(fā)電功率P===1.26×108 W。
(2)光伏電站1 s內(nèi)提供的電能全部被水吸收,即Q=W=1.26×108 J;
由Q=cmΔt可得,水升高的溫度Δt===30 ℃。
(3)由η=可得,煤炭完全燃燒放出的熱量Q放===5.4×1015 J;
由Q放=mq可得,完全燃燒煤炭的質(zhì)量m煤===1.8×108 kg。
答案:(1)1.26×108 W　(2)30 ℃　
(3)1.8×108 kg
C拔高培優(yōu)　
14.　科學(xué)思維　 (2025成都金牛區(qū)期末)為節(jié)能減排,我國的照明燈逐步由白熾燈替換為LED燈,如圖甲所示為某款家用LED吸頂燈。LED即發(fā)光二極管,具有光效高、壽命長、無閃爍等優(yōu)點,圖乙是發(fā)光二極管的元件實物及符號。LED有單向?qū)щ娦?當(dāng)電流從它的正極流入時,處于通路狀態(tài),反之處于開路狀態(tài)。
(1)制造發(fā)光二極管比制造白熾燈需要多使用到的材料種類是　半導(dǎo)體　材料。
(2)把吸頂燈中一顆發(fā)光二極管接入圖丙電路,調(diào)節(jié)變阻器滑片,記錄多組電壓、電流數(shù)據(jù),描繪出如圖丁所示的IU圖像。分析圖丙、圖丁,下列判斷正確的是　C　。
A.二極管的電阻隨兩端電壓的增大而增大
B.二極管的電功率隨兩端電壓的增大而減小
C.圖丙中閉合S,滑片P左移,電壓表示數(shù)增大
D.圖丙中對調(diào)電源正負(fù)極再閉合S,電壓表示數(shù)為零
(3)圖甲中的LED吸頂燈,其電路主要由48顆額定電流為0.2 A的發(fā)光二極管和驅(qū)動器組成。驅(qū)動器可視為電源,輸出電壓可以變化,其輸出電流恒定。吸頂燈配置的驅(qū)動器參數(shù)如表所示。為確保LED燈正常照明,分析圖丁、表,可知48顆發(fā)光二極管應(yīng)　串　聯(lián)連接。
輸入電壓 220 V
輸出電壓 100～170 V
輸出電流 200 mA
驅(qū)動效率 90%
(4)表中,驅(qū)動效率指其輸出功率和輸入功率的比值。則圖甲中的LED吸頂燈的額定輸入功率為　32　W。 4　跨學(xué)科實踐:半導(dǎo)體與光伏發(fā)電
A基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.(2024菏澤曹縣期中)LED燈是一種新型的高效節(jié)能光源,它的核心元件是發(fā)光二極管。二極管由下列哪種材料制成( )
A.陶瓷材料 B.金屬材料
C.半導(dǎo)體材料 D.超導(dǎo)材料
2.如圖所示的太陽能家用庭院燈。在白天,光伏板利用太陽能給鋰電池充電,晚上鋰電池可供電燈發(fā)光。利用太陽能給鋰電池充電時,鋰電池相當(dāng)于電路中的( )
A.電源 B.用電器
C.開關(guān) D.導(dǎo)線
3.太陽能電池的光伏板是由非晶態(tài)硅制成的,它能把太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能,其主要材料是( )
A.磁性材料 B.納米材料
C.超導(dǎo)體 D.半導(dǎo)體
4.空間站是一種在近地軌道長時間運行,可供多名航天員在其中生活、工作和巡訪的載人航天器。空間站上的太陽能電池板能把太陽能轉(zhuǎn)換為電能,它在空間站電路中的作用相當(dāng)于( )
A.導(dǎo)線 B.用電器
C.電源 D.開關(guān)
5.(2024瀘州模擬)小亮給學(xué)校勞動實踐基地的蔬菜大棚設(shè)計了一個智能感應(yīng)燈的電路圖,如圖所示,電源電壓恒定,R為光敏電阻(一種半導(dǎo)體材料的電阻,阻值隨光照強度的減小而減小),L為感應(yīng)燈泡(燈泡電阻不變)。當(dāng)蔬菜大棚內(nèi)光強變?nèi)鯐r,下列有關(guān)分析正確的是( )
A.電流表示數(shù)變大,感應(yīng)燈泡變亮
B.光敏電阻R兩端的電壓保持不變
C.整個電路消耗的總功率逐漸變小
D.電壓表示數(shù)與電流表示數(shù)的比值會變小
6.(2025綿陽梓潼縣期末)如圖所示的電路中,電源電壓保持不變,R是定值電阻,R1是由半導(dǎo)體材料制成的熱敏電阻,其阻值R1隨溫度t的增大而減小。用R1探測某處溫度變化,則下列結(jié)論中正確的是( )
A.溫度升高時,電壓表示數(shù)增大
B.溫度升高時,電流表示數(shù)減小
C.溫度降低時,電壓表與電流表示數(shù)之比變大
D.溫度降低時,電阻R在相同時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量增多
7.(2024涼山)如圖所示是我國自主研發(fā)的一款高性能處理器,其具有強大的計算能力和低功耗性能。該處理器的成功研制將有助于提升我國在計算機硬件領(lǐng)域的自主創(chuàng)新能力,打破國外技術(shù)壟斷,推動國內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。制作該芯片需要 (選填“半導(dǎo)體”或“超導(dǎo)體”)材料,該處理器正常工作時,相當(dāng)于電路中的 (選填“電源”或“用電器”)。
8.太陽能電池組件是光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部分,若要長距離輸送電能,則需要較高的輸出電壓,因此,太陽能光伏電池板要以 (選填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”)的方式連接。
9.2024年上半年全國光伏新增并網(wǎng)1.02億千瓦,同比增長31%,光伏工作時的能量轉(zhuǎn)化是 。2024年上半年,全國新增光伏工作10小時可以提供 度電。為了提高光伏發(fā)電,請你提出一條合理的建議: 。
10.如圖是太陽能路燈的簡化電路,光控開關(guān)S白天與觸點a接觸,太陽能電池板為蓄電池充電,晚上與觸點b接觸,給路燈供電。太陽能電池板在晴天時每天可接收太陽能8 kW·h,能使“24 V　15 W”的路燈正常工作6天(路燈平均每天工作8 h)。該路燈正常工作一天消耗的電能是 kW·h;太陽能電池板把光能轉(zhuǎn)化為電能的轉(zhuǎn)化效率是 。
B能力提升　
11.用太陽能電池(SC)和光敏電阻(LDR)組成的電路如圖,在光照時,隨著光照強度的增大,電壓表示數(shù)會明顯增大,而LDR的阻值會急劇減小到幾百歐,先在黑暗環(huán)境中閉合開關(guān),再開燈時( )
A.可能導(dǎo)致短路 B.LDR阻值增大
C.LDR功率增大 D.電流表示數(shù)不變
12.(2024內(nèi)江模擬)半導(dǎo)體制冷技術(shù)是用于電腦元件散熱的前沿科技。如圖所示是半導(dǎo)體制冷的原理圖,圖中標(biāo)有“N”和“P”字樣的材料分別叫作N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體。把N型半導(dǎo)體元件和P型半導(dǎo)體元件串聯(lián),接上直流電源后,半導(dǎo)體材料的兩端會產(chǎn)生溫度差,在電流方向是N→P的地方吸熱,而在電流方向是P→N的地方放熱。則靠近電腦發(fā)熱體(CPU)的是 (選填“ A”或“B”)陶瓷片。
13.2024年11月28日,福建省首個海上光伏項目在太姥山水域完成首塊光伏板安裝。海上光伏電站建成后預(yù)計在1 s內(nèi)能提供的電能約為1.26×108 J。則:
(1)建成后光伏電站的發(fā)電功率是多少瓦
(2)若該光伏電站1 s內(nèi)提供的電能全部被水吸收,能使1 000 kg常溫的水溫度升高多少度 [c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
(3)該光伏發(fā)電站預(yù)計1年內(nèi)提供的電能約為1.08×1015 J,若這些電能改由火力發(fā)電機來提供,且火力發(fā)電機工作時煤炭燃燒產(chǎn)生的熱量約有20%轉(zhuǎn)化為電能,需要完全燃燒煤炭多少千克 (煤炭的熱值q約為3.0×107 J/kg)
C拔高培優(yōu)　
14.　科學(xué)思維　 (2025成都金牛區(qū)期末)為節(jié)能減排,我國的照明燈逐步由白熾燈替換為LED燈,如圖甲所示為某款家用LED吸頂燈。LED即發(fā)光二極管,具有光效高、壽命長、無閃爍等優(yōu)點,圖乙是發(fā)光二極管的元件實物及符號。LED有單向?qū)щ娦?當(dāng)電流從它的正極流入時,處于通路狀態(tài),反之處于開路狀態(tài)。
(1)制造發(fā)光二極管比制造白熾燈需要多使用到的材料種類是 材料。
(2)把吸頂燈中一顆發(fā)光二極管接入圖丙電路,調(diào)節(jié)變阻器滑片,記錄多組電壓、電流數(shù)據(jù),描繪出如圖丁所示的IU圖像。分析圖丙、圖丁,下列判斷正確的是 。
A.二極管的電阻隨兩端電壓的增大而增大
B.二極管的電功率隨兩端電壓的增大而減小
C.圖丙中閉合S,滑片P左移,電壓表示數(shù)增大
D.圖丙中對調(diào)電源正負(fù)極再閉合S,電壓表示數(shù)為零
(3)圖甲中的LED吸頂燈,其電路主要由48顆額定電流為0.2 A的發(fā)光二極管和驅(qū)動器組成。驅(qū)動器可視為電源,輸出電壓可以變化,其輸出電流恒定。吸頂燈配置的驅(qū)動器參數(shù)如表所示。為確保LED燈正常照明,分析圖丁、表,可知48顆發(fā)光二極管應(yīng) 聯(lián)連接。
輸入電壓 220 V
輸出電壓 100～170 V
輸出電流 200 mA
驅(qū)動效率 90%
(4)表中,驅(qū)動效率指其輸出功率和輸入功率的比值。則圖甲中的LED吸頂燈的額定輸入功率為 W。

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