运用知识解决问题。
发光二极管
上世纪80年代,在日本名古屋大学工作的赤崎勇、天野浩以及中村修二选择氮化镓材料,向色发光二极管这个世界难题发起挑战,并被授予诺贝尔物理学奖以表彰他们的杰出贡献。而今,LED灯是一种高效的节能光源,其核心元件就是发光二极管。与白炽灯、荧光灯相比,LED能耗更低,寿命更长,而且可实现智能化操控,是节能环保的绿色照明。因此进入市场后,呈现爆发式增长,家庭、办公、道路等各种场所的照明以及绚烂的景观灯光,这些市场主力军如今都是LED。回答下列问题:
(1)发光二极管的主要材料是_______ (选填“导体”、“半导体”或“绝缘体”),发光二极管具有___________ 性;
(2)发光二极管在电路中属于_______ (选填“电源”或“用电器”),与白炽灯相比,LED灯能耗更低是因为电能转化为___________ 能的效率更高;
(3)科学家发现某些物质在温度很低时,如铅在以下时,导体的电阻变为________ ,这是超导现象,在低于的环境中的铅的内能_________ (选填“是”或“不是”)为零。
发光二极管
上世纪80年代,在日本名古屋大学工作的赤崎勇、天野浩以及中村修二选择氮化镓材料,向色发光二极管这个世界难题发起挑战,并被授予诺贝尔物理学奖以表彰他们的杰出贡献。而今,LED灯是一种高效的节能光源,其核心元件就是发光二极管。与白炽灯、荧光灯相比,LED能耗更低,寿命更长,而且可实现智能化操控,是节能环保的绿色照明。因此进入市场后,呈现爆发式增长,家庭、办公、道路等各种场所的照明以及绚烂的景观灯光,这些市场主力军如今都是LED。回答下列问题:
(1)发光二极管的主要材料是
(2)发光二极管在电路中属于
(3)科学家发现某些物质在温度很低时,如铅在以下时,导体的电阻变为
更新时间:2022-03-29 22:52:52
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综合题
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【推荐1】超导体
超导材料又称为超导体(),某些导体的温度低于某个值时,导体的电阻为,这种现象被称为超导现象,人们把处于超导状态的导体称之为“超导体”.零电阻和抗磁性是超导体的两个重要特性.
为了证实超导体的电阻为零,科学家将一个铅制的圆环,放入温度低于()的空间,利用电磁感应使环内激发起感应电流.结果发现,环内电流能持续下去,从年月日始,到年月日止,在两年半的时间内的电流一直没有衰减,这说明圆环内的电能没有损失,当温度升到高于时,圆环由超导状态变正常态,材料的电阻骤然增大,感应电流立刻消失,这就是著名的昂尼斯持久电流实验.导体没有了电子,电流流经超导本时就不发生热损耗,从而产生超强磁场.
年,荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另一个极为重要的性质,当金属处在超导状态时,这一超导体同的磁感应强度为零,却把原来存在于体内的磁场排挤出去.人们还帮过这样一个实验:在一上浅平的锡盘中,放入一个体积很小但磁性很强的永久磁体,然后把温度降低,使锡盘出现超导性,这时可以看到,小磁铁竟然离开锡盘表面,慢慢地飘起,悬空不动.
为了使超导材料有实用性,人们开始了探索高温超导的历程,现有的高温超导体还处于必须用液态氮来冷却的状态,但它仍旧被认为是世纪最伟大的发现之一.
根据以上材料回答以下2小题.
(1)下列设想中符合超导体特性的是(多项选择题)
A.用超导体材料制作电饭煲 B.用超导体材料制作电动机线圈
C.用超导体材料制作超强磁铁 D.用超导体材料制作输电线
(2)热力学温度是国际单位制七个基本物理量之一,单位为开尔文,简称开(符号为、单位为).热力学温度又被称为绝对温度,是热力学和统计物理中的重要参数之一.一般所说的绝对零度指的便是,对应反映出个好摄氏度,热力学温度与人们惯用的摄氏温度的关系是().年月,美国华裔科学家朱经武和中国科学家赵忠贤相继在钇钡铜氧系材料上把临界超导温度提高到以上,液氮的禁区()也奇迹般地被突破了.高温超导材料的不断问世,为超导材料从实验室走向应用铺平了道路.对应的摄氏温度是
A. B. C. D.
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【推荐2】请根据材料,回答下列问题:
1911年,荷兰物理学家昂尼斯发现,水银的电阻并不像预料的那样随温度降低逐渐减小,而是当温度降到-268.98℃附近时,水银的电阻突然降到零。某些金属、合金和化合物,在温度降到绝对零度附近某一特定温度时,它们的电阻突然减小到无法测量的现象称为超导现象,能够发生超导现象的物质称为超导体。昂尼斯由于他的这一发现获得了1913年诺贝尔奖。
超导体由正常态转变为超导态的温度称为这种物质的转变温度(或临界温度)TC。物质的温度低于它的临界温度,这种物质才会有超导性。根据临界温度的不同,超导材料可以被分为:高温超导材料和低温超导材料。但这里所说的“高温”只是相对的,其实仍然远低于冰点0℃,对常温来说也是极低的温度。
超导材料具有损耗低、能自动触发、可多次动作等特点,被广泛应用于各种限流器中,用于构造低损耗线圈。基于超导材料的超导态/正常态(S/N)转换特性,即温度、电流、磁场低于临界值时为超导态,任何一个参数超过临界值后自动恢复到非超导态。
人们利用超导体的转换特性制造出电阻型直流超导限流器,它的基本结构如图所示,由一个超导线圈和分流电阻并联组成。正常状态下超导线圈处于超导状态,几乎没有电阻。当发生短路故障时电流增大到超过超导线圈的临界电流,从而呈现出电阻,限制了故障电流的大小。分流电阻用于保护超导线圈,避免其过热损坏。
除限流器外,超导体在磁悬浮列车、量子应用、可控核聚变等重要领域都有着巨大的发展空间。
(1)超导体是指在温度降低到足够低时,某些金属材料的_______ 会减小到无法测量的导体。
(2)超导体在超导状态下_______ 用来制作滑动变阻器的电阻丝。(选填“能”或“不能”)。
(3)电阻型直流超导限流器在正常状态下超导线圈处于超导状态,此时电流通过_______ (“超导线圈”、“分流电阻”或“超导线圈和分流电阻”)。
(4)请简要说明当发生短路故障时,超导限流器如何限制故障电流。_______
超导体
1911年,荷兰物理学家昂尼斯发现,水银的电阻并不像预料的那样随温度降低逐渐减小,而是当温度降到-268.98℃附近时,水银的电阻突然降到零。某些金属、合金和化合物,在温度降到绝对零度附近某一特定温度时,它们的电阻突然减小到无法测量的现象称为超导现象,能够发生超导现象的物质称为超导体。昂尼斯由于他的这一发现获得了1913年诺贝尔奖。
超导体由正常态转变为超导态的温度称为这种物质的转变温度(或临界温度)TC。物质的温度低于它的临界温度,这种物质才会有超导性。根据临界温度的不同,超导材料可以被分为:高温超导材料和低温超导材料。但这里所说的“高温”只是相对的,其实仍然远低于冰点0℃,对常温来说也是极低的温度。
超导材料具有损耗低、能自动触发、可多次动作等特点,被广泛应用于各种限流器中,用于构造低损耗线圈。基于超导材料的超导态/正常态(S/N)转换特性,即温度、电流、磁场低于临界值时为超导态,任何一个参数超过临界值后自动恢复到非超导态。
人们利用超导体的转换特性制造出电阻型直流超导限流器,它的基本结构如图所示,由一个超导线圈和分流电阻并联组成。正常状态下超导线圈处于超导状态,几乎没有电阻。当发生短路故障时电流增大到超过超导线圈的临界电流,从而呈现出电阻,限制了故障电流的大小。分流电阻用于保护超导线圈,避免其过热损坏。
除限流器外,超导体在磁悬浮列车、量子应用、可控核聚变等重要领域都有着巨大的发展空间。
(1)超导体是指在温度降低到足够低时,某些金属材料的
(2)超导体在超导状态下
(3)电阻型直流超导限流器在正常状态下超导线圈处于超导状态,此时电流通过
(4)请简要说明当发生短路故障时,超导限流器如何限制故障电流。
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解题方法
【推荐3】特高压输电技术是指电压等级在750kV交流和±500kV直流之上的更高一级电压等级的输电技术,包括交流特高压输电技术和直流特高压输电技术两部分。特高压交流输电,是指1000kV以上电压等级的交流输电工程及相关技术。特高压输电技术具有远距离、大容量、低损耗和经济性等特点。目前,对特高压交流输电技术的研究集中在线路参数特性和传输能力、稳定性、经济性以及绝缘与过电压电晕及工频电磁场等方面。“西电东送”就是将我国西部发电厂发出的电传输到我国东部,由发电厂输出的电功率是一定的,它决定于发电机的发电能力。根据P=UI中发电机的功率不变效应,若提高输电线路中的电压U,那么线路中的电流I一定会减小;反之亦然。输电线路的电能损耗主要是输电线的电流热效应,输电线损失的热功P=I2R,所以采用输电线的电阻要尽量小,如果线路中电流降低到原来,那么线路中损失的热功率就减少为原来,因此提高电压可以很有效地降低输电线路中的热功率损失。
(1)设发电厂的输出功率P0=1.1×108W,输电线路上的总电阻为5Ω,若采用110kV超高压输送电能,输电线路的电流为______ A,输电线路损失的热功率P1=______ W,其与发电厂的输出电功率之比P1:P0=______ ;
(2)若采用1100kV特高压输送电能,输电线路损失的热功率P2=______ W,与特高压输送电能损失的热功率之P2:P0=______ ,所以采用特高压远距输电可以大大降低输电线路的______ 损失;
(3)若想使输电线路中的热功率损耗为零,还可采用______ 做为输电线材料。
(1)设发电厂的输出功率P0=1.1×108W,输电线路上的总电阻为5Ω,若采用110kV超高压输送电能,输电线路的电流为
(2)若采用1100kV特高压输送电能,输电线路损失的热功率P2=
(3)若想使输电线路中的热功率损耗为零,还可采用
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【推荐1】随着科技的进步,各种智能小家电产品,已经充斥生活每个角落;如图所示为电热水壶;
(1)加热盘上的指示灯是发光二极管,它是由___________ (选填“半导体”或“超导体”)材料做成的,它和加热盘之间是 ___________ 联的,它对水加热过程中,是通过 ___________ (选填“做功”或“热传递”)的方式增加水的内能;
(2)当壶里装水量达到最大值时,水对壶底的压力___________ (选填“大于”、“小于”或“等于”)水的重力,关闭其他用电器只让电热水壶工作,把1.8L初温为20℃的水加热到80℃,用时20min,若电热水壶的加热效率为90%,则电热水壶的实际电功率是 ___________ W;铭牌为3600revs/kW·h的电能表转 ___________ 圈。
(1)加热盘上的指示灯是发光二极管,它是由
(2)当壶里装水量达到最大值时,水对壶底的压力
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解题方法
【推荐2】图1是某种材料的电阻随温度变化的关系图像;根据该种材料电阻的特性,小夏设计了如图2所示的电路,其中R为该种材料,定值电阻R0=10Ω,电流表量程为“0~0.6A”,电源电压为12V保持不变;
(1)图1所示的材料应该是______ (填“半导体”或“超导体”);
(2)当电流表的示数为0.4A,环境温度是多少?______ 此时R的电功率是多少?______
(3)若需要测量环境温度最低为20℃,最高为100℃,请通过计算判断电流表的量程是否满足需要。______
(1)图1所示的材料应该是
(2)当电流表的示数为0.4A,环境温度是多少?
(3)若需要测量环境温度最低为20℃,最高为100℃,请通过计算判断电流表的量程是否满足需要。
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【推荐3】LED灯是新兴的第四代电光源。它的主要部分是高亮度白色发光二极管。现利用图甲所示电路研究发光二极管的工作特性,把一个正常工作电压为3V的LED灯接入电源电压恒为的电路,闭合开关S,改变LED灯两端的电压和电流,得到电压表与电流表示数关系如图乙所示。___________ (选填“导体”、“半导体”或“超导体”)材料制成,发光二极管在电路中属于___________ (选填“电源”或“用电器”);
(2)在图甲中,闭合开关S,调节滑动变阻器,发现电压表有示数,电流表无示数,原因是LED灯___________ (选填“断路”或“短路”);
(3)排除故障后,闭合开关S,如图丙所示,电压表示数为___________ V。为了让LED灯正常发光,滑动变阻器滑片应向___________ (选填“左”或“右”)移动。当LED灯正常发光时,其功率为___________ W;
(4)如图丁所示,小明同学利用两块磁铁、一个线圈等器材制作了一台小型发电机,并用一个LED灯进行了实验探究。线圈转动时将会看到LED灯闪烁发光,请提出一个具有研究价值的问题___________ 。
(1)LED灯主要由
(2)在图甲中,闭合开关S,调节滑动变阻器,发现电压表有示数,电流表无示数,原因是LED灯
(3)排除故障后,闭合开关S,如图丙所示,电压表示数为
(4)如图丁所示,小明同学利用两块磁铁、一个线圈等器材制作了一台小型发电机,并用一个LED灯进行了实验探究。线圈转动时将会看到LED灯闪烁发光,请提出一个具有研究价值的问题
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解题方法
【推荐1】内能是指物体内部所包含的总能量,包括分子的动能(即分子无规则热运动动能)、分子的势能(即分子间相互作用能)、分子内的能量、原子内的能量、原子核内的能量等。在热学中,由于在热运动中上述后三项能量不发生变化,所以内能一般指前两项。由于分子的动能跟温度有关,分子的势能跟分子间的距离有关,所以物体的内能跟温度、体积都有关系。
请回答下列问题。
(1)只加热针筒里的气体,气体内能中哪部分发生变化?
答:______
(2)只慢慢压缩针筒里的气体,气体内能中哪部分发生变化?
答:______
(3)金属块在受热膨胀时,金属块内能中哪些部分发生变化?
答:______
(4)小华同学利用如图甲所示装置对100g冰水加热,他每隔相同时间记录一次温度计的示数,并观察物质的状态,他根据记录的数据绘制了温度-时间图象如图乙所示。其中,熔化过程所用的时间是______ min。该物体第10min的内能______ 第5min的内能(选填“大于”“等于”或“小于”),因为它通过______ 方式改变了内能。由图象你还可以获得的信息是:______ 。
请回答下列问题。
(1)只加热针筒里的气体,气体内能中哪部分发生变化?
答:
(2)只慢慢压缩针筒里的气体,气体内能中哪部分发生变化?
答:
(3)金属块在受热膨胀时,金属块内能中哪些部分发生变化?
答:
(4)小华同学利用如图甲所示装置对100g冰水加热,他每隔相同时间记录一次温度计的示数,并观察物质的状态,他根据记录的数据绘制了温度-时间图象如图乙所示。其中,熔化过程所用的时间是
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解题方法
【推荐2】如图甲所示,用两个完全相同的电加热器分别对初温均为20℃的a、b两种液体加热。图乙为a、b两种液体的温度随加热时间变化的关系图像(不计热量散失),根据图像回答下列问题:
(1)为了便于比较两种液体的吸热能力,则a液体的质量应________ (填“大于”“等于”或“小于”)b液体的质量。
(2)加热过程中b液体t1时刻的内能________ (填“大于”“等于”或“小于”)t2时刻的内能。(忽略液体的质量的变化)。
(3)由图像知:a液体的比热容________ (填“大于”“等于”或“小于”)b液体的比热容。
(1)为了便于比较两种液体的吸热能力,则a液体的质量应
(2)加热过程中b液体t1时刻的内能
(3)由图像知:a液体的比热容
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解题方法
【推荐3】如图是我市某校园使用的风光互补路灯系统,它既可以通过太阳能电池板独立发电,也可以通过风力发电机独立发电,还可以两者同时发电,将电能储存在蓄电池内,以供晚上LED路灯照明时使用,蓄电池充满电后不再充电,使用时放电至少留就停止电能输出,这样可延长蓄电池的寿命。查得该型号风光互补路灯技术参数如下表。其中光电转换率是指太阳能电池板将光能转化为电能的效率;蓄电池的容量是指蓄电池放电电流与放电总时间的乘积;最大输出功率是指风速达到最大限制风速时风力发电机的输出功率。
(1)当夜晚气温为-5℃时,风力发电机和太阳能电池板均___________ (选填“有”或“没有”)内能;
(2)风力发电机将风的机械能转化为电能,再转化为___________ 能存储在蓄电池里;
(3)此路灯照明一小时耗__________ 度电,充满电后夜晚无风时最多可以照明___________ 小时;
(4)当阳光照到电池板表面处每平方米的功率为1000W时,太阳能电板的输出总功率___________ W;
(5)已知风力发电机的输出功率与风速的三次方成正比(风速在规定范围内),当风速为时,风力发电机的输出功率为___________ W;
(6)该校园的风光互补路灯共20盏,每天正常工作10h,一年开灯300天。已知煤电转换关系为,则该路灯系统一年相当于节约___________ 的煤。
风力发电机 | 太阳能电池板 | 蓄电池 | LED灯 | ||||
最大限制风速 | 电池板面积 | 蓄电池容量 | 90Ah | 额定电压 | |||
最大输出功率 | 400W | 光电转换效率 | 10% | 额定电压 | 12V | 额定功率 | 60W |
(2)风力发电机将风的机械能转化为电能,再转化为
(3)此路灯照明一小时耗
(4)当阳光照到电池板表面处每平方米的功率为1000W时,太阳能电板的输出总功率
(5)已知风力发电机的输出功率与风速的三次方成正比(风速在规定范围内),当风速为时,风力发电机的输出功率为
(6)该校园的风光互补路灯共20盏,每天正常工作10h,一年开灯300天。已知煤电转换关系为,则该路灯系统一年相当于节约
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