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半导体制冷
半导体材料有P型半导体和N型半导体两种，除了可以用于各种电子元器件外，还可以用作制冷材料，如图是一个半导体制冷单元的原理图，P型半导体和N型半导体的上端和铜片A连接，下端分别和铜片B连接后接到直流电源的两端，此时电路的电流方向是从N型半导体经A流向P型半导体，铜片A会从空气吸收热量，铜片B会向空气放出热量，反之，改变直流电源的正负极方向，使电流方向从P型半导体经A流向N型半导体，这时，铜片A会从空气放出热量，铜片B会向空气吸收热量，由于单个制冷单元制冷量很小，为了满足实际需要，需要多个制冷单元同时工作.
请回答下列问题：
（1）如图，若要使一个电冰箱箱内的温度下降，铜片A置于电冰箱___________________，铜片B置于电冰箱___________________（前两空选填“箱内”.“箱外”），这就是半导体电冰箱的工作原理，若将图中电源换成交流电源，此时电冰箱能否正常制冷？
答：_________________________________________________
（2）若将图中P型半导体与N型半导体位置互换，其他条件不变，则铜片A上表面空气温度将 。若将图中电源正负极互换，其他条件不变，则铜片B表面空气的温度将 。
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巨磁电阻效应
1988年阿尔贝·费尔和彼得·格林贝格尔发现，在铁、铬相间的三层复合膜电阻中，微弱的磁场可以导致电阻大小的急剧变化，这种现象被命名为“巨磁电阻效应”．
更多的实验发现，并非任意两种不同种金属相间的三层膜都具有“巨磁电阻效应”．组成三层膜的两种金属中，有一种是铁、钴、镍这三种容易被磁化的金属中的一种，另一种是不易被磁化的其他金属，才可能产生“巨磁电阻效应”．进一步研究表明，“巨磁电阻效应”只发生在膜层的厚度为特定值时．用R0表示未加磁场时的电阻，R表示加入磁场后的电阻，科学家测得铁、铬组成的复合膜R与R0之比与膜层厚度d（三层膜厚度均相同）的关系如乙图所示．1994年IBM公司根据“巨磁电阻效应”原理，研制出“新型读出磁头”，将磁场对复合膜阻值的影响转换成电流的变化来读取信息．
（1）以下两种金属组成的三层复合膜可能发生“巨磁电阻效应”的是 ．
| A．铜、银 | B．铁、铜 | C．铜、铝 | D．铁、镍 |
（2）对铁、铬组成的复合膜，当膜层厚度是1.7nm时，这种复合膜电阻 （选填“具
有”或“不具有”）“巨磁电阻效应”．
（3）“新型读出磁头”可将微弱的 信息转化为电信息．
（4）铁、铬组成的复合膜，发生“巨磁电阻效应”时，其电阻R比未加磁场时的电阻R0 （选填
“大”或“小”）得多．
（5）丙图是硬盘某区域磁记录的分布情况，其中1表示有磁区域，0表示无磁区域．将“新型读出磁头”组成如图所示电路，当磁头从左向右匀速经过该区域过程中，电流表读数变化情况应是丁图中的 ．
基本实验回顾.
⑴ 在装着红棕色二氧化氮气体的瓶子上面(二氧化氮的密度大于空气密度)，倒扣一个空瓶子，使两个瓶口相对，两瓶口之间用一块玻璃板隔开(图甲)．抽掉玻璃板后，最终发现两瓶内气体颜色基本相同(图乙)．这是一种 现象，它说明了 ．
⑵在探究“导体的电阻大小与横截面积有什么关系”的实验中，请你根据下表所提供的信息，选出合适的金属丝．答： 和 ．（填编号）
| 编号 |
材料 |
长度/m |
横截面积/mm2 |
| A |
镍铬合金 |
0.5 |
0.5 |
| B |
镍铬合金 |
1.0 |
0.5 |
| C |
镍铬合金 |
0.5 |
1.0 |
| D |
锰铜合金 |
0.5 |
0.5 |
⑶在“测定动滑轮机械效率”的实验中，小明用如图所示的动滑轮进行实验．实验中要分别记下钩码和弹簧测力计的起止位置，这是为了 和 ．
⑷如图所示，用滑轮组将物块从位置A匀速拉到位置B，请在图中画出最省力的绕线方法． 
为了节能，正明中学为教室安装了光控照明系统，有效地避免了“长明灯”的现象．光控系统用光敏电阻控制，光敏电阻的阻值随着光的照度改变而发生变化的元件（光越强，照度越大，照度的单位为lx）．某光敏电阻Rp在不照度下的阻值如下表：
| 照度/lx |
0.2 |
0.4 |
0.6 |
0.8 |
1.0 |
1.2 |
| 电阻/kΩ |
75 |
40 |
28 |
23 |
20 |
18 |
⑴ 根据表中数据，请在图（1）坐标系中描绘出光敏电阻阻值随照度变化的图线．其阻值随照度变化的规律是 ；
⑵ 如图（2）所示，当1、2间电压上升至4V时，控制电路自动启动照明电路．请利用所给器材在图（2）虚线框内设计一个电路，给1、2两端提升电压，并要求当开天色渐暗照度至降1.0（lx）时，照明电路启动．（控制电路对你所设计的电路无影响）．
器材：电源（电压为6V），开关S及导线若干，其它器材如下表．
| 器材 |
电路符号 |
规格及说明 |
| 光敏电阻 |
 |
题 ⑴ 中的光敏电阻Rp |
| 电阻箱 |
 |
阻值可调、可读出 调节范围：0～99.9kΩ |
在你所设计的电路中，电阻箱的阻值应调到 _________ kΩ；
⑶ 某同学在对所设计的电路进行调试时，发现照明电路过早启动．请你理出一个可行的解决办法： ．
江河中的水透过大坝内的孔洞穿过底层从坝外的地面冒出来就形成“管涌”。 管涌险情的发展，会导致决堤灾害。1998年长江流域特大洪灾中，堤坝发生管涌险情6181处，经查证，80％是白蚁在堤坝内穿洞建穴所致。
（1）每年汛期，江水猛涨，水变浑浊，堤脚处极易因水压过大出现管涌险情，请用所学的物理知识解释水压过大的原因。
（2）“千里之堤，溃于蚁穴”。为探究堤中蚁穴的探测问题，小伟利用初中物理电学实验器材设计了一个模拟“蚁穴探测仪” 的电路。电路中两根探针由较粗的塑包铜导线制成，在导线一端剥去一小段外皮做成两个探针头P、Q（如图a），它们相接触时电路中的电表会偏转；把它们插入苹果（模拟土壤）中，电表偏转（如图b）；再往里插入苹果的空洞（模拟蚁穴）中，电表不偏转（如图c）。图实验中，利用苹果模拟潮湿的土壤，是因为它们都是 （填“导体”或“绝缘体”）。请在图的虚线框内画出与探针连接的“蚁穴探测仪”的电路图。
问问想用图所示的器材，设计一个可以测量小灯泡电阻的电路。请你用笔画线代替导线，帮问问把图中的器材连接起来。
要求：①滑动变阻器的滑片向右2，灯泡的亮度变暗；②用电流表测灯泡的电流（灯泡的电阻约为10
），电压表测灯泡两端电压。
（1）文文连完最后一根导线后就发现两个表的指针发生偏转，并且指针总在晃动，造成上述现象的原因分别为①__________________________②__________________________。
（2）此实验中滑动变阻器有两个作用：一是________________；二是___________________。
（3）下表是文文牛出的一份实验报告。
①将报告中其他空白补充完整。②本实验报告不够完整，还应添加的基本项目是________。③分析“实验步骤”中存在的主要缺陷是____________。④实验中，要尽量缩短通电时间，并用____(选填“较大”或“较小”)的电流来测量，因为这样做可以防止____________________________。
半导体材料的导电能力介于导体和绝缘体之间，其电阻受温度影响较大．下表是班上探究小组对某种半导体材料的电阻R随温度变化所测量的有关数据．
| 环境温度／℃ |
20 |
30 |
40 |
60 |
80 |
100 |
| 半导体材料电阻R/Ω, |
50.0 |
24.9 |
20.0 |
13.2 |
11．1 |
10．O |
根据这种半导体材料电阻的特性，小明和他的同学设计了一个如图所示的电路，可以测定某一空间的温度．使用的器材如下：半导体电阻R、电源、电流表(0~0.6A)、开关S、定筐电阻R0( 10Ω,)、导线若干．
(1)当环境温度为20℃时，电流表的读数为0.2A，求电源的电压。
(2)当电流表的读数为0.4A时，求当时环境温度．
小明同学在资料上看到了一份材料，某大学物理系的同学在测定额定电压为2. 5V小灯泡的电阻的实验中，得到部分U和I的数据如下表所示：
| 实验次数 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
| U/V |
0.20 |
0.80 |
1.40 |
2.00 |
2.50 |
3.00 |
| I/A |
0.02 |
0.08 |
0.14 |
0.18 |
0.20 |
0.21 |
（1）小明根据表中的数据，画出该小灯泡的电流跟电压变化的图像，于是设计了如图甲所示的坐标图．
①请你帮小明在坐标图中画出该小灯泡的电流跟电压变化的图像；
②实验中发现，通过小灯泡的电流越大，小灯泡的电阻越 （选填“大”或“小”），你认为可能的原因是 ；
③从材料或图像中可知，该小灯泡的额定电流为______A，正常发光时的电阻为_____Ω．
（2）小明还想利用初中的物理实验器材，通过实验来验证上述表格中的每一组数据是否正确，于是他又设计了如图乙所示的电路图，同时找来了实验器材并连接了部分实物电路，其中电源用的是2节新干电池，滑动变阻器的电阻可在0～50Ω内调节．
①请你用笔画线代替导线，按照图乙所示电路图，帮小明将图丙中的实物电路图连接完整；
②闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移到_______端（选填“A”或“B”）；闭合开关后，发现电压表的示数为零，电流表有示数，则电路可能出现的故障是_______．
③排除故障后，小明想通过这个实验来验证上述表格中的每一组实验数据的正确性，你认为小明能做到吗？请判断并简要说明理由__________________________．
小明用“伏安法”测量定植电阻Rx的阻值，实验提供的实验器材有：
A.待测电阻Rx（阻值约为200Ω）；
B.二节干电池（每节干电池的电压约为1.5V）
C.电压表一个（量程0～3V，0～15V）；
D.电流表一个（0～0.6A，0～3A）；
E.滑动变阻器R0（规格为100Ω,2A）；
F．开关S一个，导线若干，则；
①小明用如图所示的电路来测量待测电阻Rx的阻值，则该电路中电流表所选用的量程 ；对应的分度值为 ；电路中的最大电流约为 A。
②小明同学在实验过程中发现该实验不能较精确地测量出待测电阻Rx的阻值。那么，为了能较精确的测出Rx的阻值，请你只利用提供的部分器材重新设计一种可行的实验方案：
A.在虚线方框内画出你设计的可行实验电路图，要求连接好电路后，电表的位置不移动就能测出待测电阻Rx的阻值（其中，部分已画好）
B.根据所画的电路图，用铅笔线代替导线将实物图连接起来，使之成为符合要求的电路（没有选用的器材就不要连接。其中，部分导线已连好）
C、简述主要的实验步骤：第一步： ;
第二步： 。
D.写出待测电阻的表达式Rx= （用实验步骤和题中的相关字母表示）.
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热敏电阻
热敏电阻器是敏感元件的一类，按照温度特性不同分为正温度系数热敏电阻器(PTC)和负温度系数热敏电阻器(NTC)。PTC热敏电阻器在温度越高时电阻值越大，NTC热敏电阻器在温度越高时电阻值越低。
目前普遍使用的热敏电阻器中有陶瓷热敏电阻器和有机材料热敏电阻器。图27甲、乙分别为这两种热敏电阻的阻温曲线图。
热敏电阻常用在过流保护上。室温下电阻较小，而当电路因短路或过载故障而出现过大电流时，热敏电阻由于发热功率增加导致温度上升，当温度超过一定值（转变点）时，电阻瞬间剧增，回路中的电流迅速减小到安全值而起保护作用。当故障排除后，热敏电阻还可正常使用，所以其又经常被人们称为自恢复保险丝。当温度超过转变点温度时，电阻随温度变化更大的更适宜制作自恢复保险丝。
热敏电阻还可用在温度控制及温度补偿上。生活中的电蚊香加热器（如图丙）就是采用图甲所示的陶瓷热敏电阻代替电热丝作为恒温加热器的。它的工作原理如图丁，当把电蚊香片放入后，接上电源即可对其加热驱蚊、灭蚊。航天器在太空工作，当进入地球阴影时温度会急剧降低，航天器上的一些金属电阻元件的阻值会减小，而当太阳直射时温度又会升得很高，它们的阻值会增大。这一问题对于需要精确工作的航天器而言，常常是致命的伤害。为了防止这一现象的发生，可以串联一个热敏电阻对其进行补偿。
（1）图甲中的陶瓷热敏电阻在温度低于170℃时具有_________(选填“PTC”、“NTC”)效应。
图乙中的有机材料热敏电阻属于____________(选填“PTC”、“NTC”)热敏电阻。
（2）航天器在太空工作，需给金属电阻元件串联一个_________(选填“陶瓷”、“有机材料”或“NTC”)热敏电阻对其进行补偿。
（3）在电路正常时，自恢复保险丝消耗的电功率很________。
（4）制作自恢复保险丝适宜选择____________(选填“陶瓷”、“有机材料”或“NTC”)热敏电阻。
（5）当将图丙所示的电蚊香加热器接入电路后，其功率随时间变化的图象最可能的是 。
(1)在“探究影响电阻大小的因素”的实验教学中，李老师先让同学们猜想电阻的大小与什么因素有关，同学们猜想了导体的材料、长度、横截面积、质量和体积．李老师说如果电阻的大小与材料，长度，横截面积有关，那么根据各物理量之间的关系，就很容易排除质量和体积，你认为排除的理由是______________________________________.
(2)某同学利用如图装置进行实验来探究塑料、陶瓷片、铜片的硬度关系，实验时每次让钢钉从管的顶部下落时应该注意____________相同．
同学们是通过观察____________来判断材料的硬度的．
半导体和金属的导电能力随温度的变化特点是不同的．因此，利用它们制成的元件在生活中也各有各的用途．
(1)一个由某半导体材料制成的加热器，通电后，加热器在发热的同时，也在向外界放热．图甲为发热功率P发热和P散热散热功率与温度t之间关系的图象．
由图象可知．加热器工作时的稳定温度为 ℃，当温度稍高于稳定温度时，P发热
P散热（填“>”，“=”或“<”）；此时发热功率继续减小，可推知，元件的电阻在继续 ．（选填“增大”、“减小”或“不变”）
(2)如图乙是由某金属材料制成的电阻R随摄氏温度t变化的图像，若用该电阻R与电源(电压为3 V)、电流表(量程为0～5 mA)、电阻R’串联起来，连接成如图丙所示的电路．用该电阻R做测温探头，把电流表的刻度改为相应的温度刻度，得到一个简单的“金属电阻温度计”，电流刻度较大处对应的温度刻度较 （选填“高”或“低”）；请通过计算说明，若R’=450Ω，则图丁中指针所指处对应的温度数值为 ℃．
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