第4节 跨学科实践：半导体与光伏发电（分层作业）物理教科版2024九年级上册

第4节 跨学科实践：半导体与光伏发电 目录 【A 夯基础】 1 一、认识半导体 1 二、半导体的应用 2 三、实践活动：设计校园光伏发电项目方案 2 【B 提能力】 3 【C 链中考】 6 一、认识半导体 1.导电能力介于导体和绝缘体之间的一类物质叫做半导体。常见的半导体材料是________和________。半导体主要应用于电子工业，如制造电脑、电视机、收音机等。 2.判断正误：纯净的半导体是室温下几乎是不导电的，又称本征半导体。 但如果给本征半导体掺入微量杂质、加热提高温度或在光照等物理作用下，半导体的导电能力将大 大增强，从而变成导体，这就是半导体的导电特性。（ ） 3.在纯净的半导体材料中掺入微量杂质，会使半导体的导电能力（ ） 4.将发光二极管和一个小灯泡、一个开关、两节干电池组成串联电路，闭合开关，发光二极管和小灯泡都亮。 （1）如图所示，把导线接在小灯泡的两端，会看到发光二极管________、小灯泡________（以上两空均填“亮”或“不亮”），因为小灯泡被________。 （2）在（1）的基础上，若将电池的正负极对调，会看到发光二极管________、小灯泡________（以上两空均填“亮”或“不亮”），因为___________________________。 二、半导体的应用 5.半导体广泛应用于多个重要技术领域，如___________、___________、___________、___________、大功率电源转换等。人们还利用半导体的一些特性，制成了________电阻、________电阻、 ________电阻等传感元件，以及_________、 _________、整流器等电子元件，还发明了半导体__________、_________光源、_________电池、_________等器件。 6.光伏发电是利用__________电池板将________能直接转变为电能的一种技术。完成下面小题： （1）下列关于太阳能说法正确的是（ ） A.非可再生资源、清洁能源 B.可再生资源、清洁能源 C.非可再生资源、化石能源 D.可再生资源、化石能源 （2）从环境保护方面看，我国大力发展纯电动新能源汽车的主要目是（ ） A.减少大气污染污染 B.缓解交通拥堵 C.节约土地资源 D.降低生产成本 7.半导体是一种重要的材料，它在现代生活中有着广泛的应用，半导体的导电性能介于绝缘体和导体之间，它有一些奇妙的特性：①电阻率随着温度的增加而减小；②微量的杂质对半导体的导电性能产生极大的影响（若在纯净的半导体中掺入百万分之一的杂质，半导体的导电能力可提高100万倍）；③光照可以改变半导体的电阻。 半导体材料有硅、锗、砷化镓等。其中硅的原料取自遍地都是的砂砾。半导体制作的晶体管是电子工业的重要元件，半导体集成电路在计算机中大量应用。 根据上边这些材料。请你思考： （1）若要减小某半导体的电阻，可以采用的方法有_______________________（请写出两种方法）。 （2）你认为半导体材料除了奇妙的特性外还有哪些优点？（至少列举一点）。 ____________________________________________________________________________________。 （3）若要你设计实验初步研究某半导体元件的电阻大小和温度的关系，必须要用到的测量工具有_________，可能会用到的测量工具有_____________。 （4）除了计算机以外，生活中哪些地方还可能应用了半导体？请至少举出一个例子。 ____________________________________________________________________________________。 三、实践活动：设计校园光伏发电项目方案 8.光伏发电系统主要由____________、控制器和逆变器三大部分组成。 9.光伏发电简易原理如图，电池板上具有大量的不稳定电子，当太阳光照射到电池板上，这些电子获得能量会定向移动形成电流。光伏发电的主要能量转化是________能转化为________能。电池板中有两层纯硅掺杂形成的材料，在电源内部负电荷移动的方向如图，则电流的方向是从电源的 ______________（选填“正极流向负极”或“负极流向正极”）。 10.（2024·成都邛崃校级期末）物质具有能量，能量有各种形式，并且各种形式的能量可以相互转化。中国提出碳达峰、碳中和能源战略目标，大力发展光伏发电，光伏发电的能量的转化形式是（ ） A.电能转化为机械能 B.机械能转化为电能 C.光能转化为电能 D.内能转化为电能 11.光伏发电技术已走向许多百姓家，其简化电路如图所示，当太阳光照射太阳能电池板发电时，控制信号将S1闭合，S2断开，蓄电池充电，当控制信号将S2闭合后，向外供电。 （1）以光伏发电为电源的路灯，若其电源的输出电压为36V，电流为0.5A，则输出功率是_______W。 （2）某户光伏发电板，总功率为1600W，其一天的发电量是________kW·h。（一天有效光照时间按5小时计算） （3）光伏发电站发的电用于灌溉农田，可将低处河水抽到高处灌溉渠中，若高低落差为30m，抽水机的效率为60%，则每度电可抽取河水________kg。 12.科技自立自强是国家发展的战略支撑，某品牌手机采用了具有中国自主知识产权的芯片，因而受到了广泛的关注，下列说法错误的是（       ） A.制造芯片的主要材料是半导体 B.手机电池的电压是220V C.给手机充电时，电池相当于用电器 D.给手机充电的过程中，是将电能转化为化学能 13.如图所示的一种太阳能背包，包的前面有一个太阳能电池板，它可以给包里的蓄电池充电，蓄电池又可以给手机、小风扇等充电。下列说法错误的是（　　） A.太阳能电池板可以将太阳能转化为电能 B.太阳能电池板给蓄电池充电时，将电能转化为化学能 C.蓄电池给手机充电时，将内能转化为电能 D.小风扇工作时，将电能转化为机械能 14.某光伏电站的总功率为100kW，一天有效光照时间为6h，则一天发电量为（　 　） A.600kW B.600kW·h C.100kW D.100kW·h 15.如图，是由一个小灯泡，一个发光二极管，两节干电池，一个开关组成的电路。闭合开关，小灯泡和二极管发光。如果将电源两极对调发光二极管和小灯泡都不亮，这是因为发光二极管具有__________性，制作二极管的材料属于_________（选填“导体”“半导体”或“绝缘体”）。 16.某同学用两节干电池、发光二极管、小灯泡串联成如图所示电路： （1）闭合开关，二极管和小灯泡均发光；断开开关，将二极管两极对调，二极管和小灯泡均不发光，说明二极管具有_________性。 （2）根据二极管发光与否________（选填“可以”或“不可以”）判断电路中电流的方向。若二极管发光，则与二极管正极相连的是电源________（选填“正极”或“负极”）。 17.（2025·泸州泸县一模）2023年1月31日，中国第一条量子芯片生产线通过央视新闻客户端首次向公众亮相。量子计算机被看作是未来技术的制高点，这足以证明我国拥有弯道超车的实力。芯片是指含有集成电路的硅片，制造芯片的主要材料是（　　） A.纳米材料　　　　　　B.半导体材料　　　　　　C.超导材料　　　　　　D.磁性材料 芯片是指含有集成电路的硅片，制造硅片的主要材料为半导体材料，故选A。 18.我国天宫空间站使用4对柔性三结砷化镓太阳能电池板来发电，它的技术非常先进，光电转换效率超30%。下列说法正确的是（　　） A.太阳能电池板所用材料三结砷化镓是超导体 B.太阳能电池板面积越大，发电效率越高 C.太阳能电池板工作的效率超30%，表明太阳能电池板把至少30%的太阳能转化为化学能 D.太阳能电池板工作的效率超30%，表明太阳能电池板把至少30%的太阳能转化为电能 19.（2024·辽宁）手持小风扇的简化电路如图所示，下列说法正确的是（ ） A.开关和电动机是并联的 B.导线通常用半导体材料制成 C.电池的作用是为电动机提供电能 D.通电后电流从电池负极经电动机流向正极 20.（2025济南期中）将A、B两种不同的金属片分别插入柠檬，制成“柠檬电池”，闭合开关S，发光二极管发光。B金属片是“柠檬电池”的________（选填“+”或“-”）极；该二极管是由__________（选填“导体”“半导体”或“超导体”）材料制成的。  21.太阳能发电系统中，白天太阳能电池板发电，向电网提供电能。中午时段，太阳能电池板的输出电压为500 V，输出电流为20 A，10 h可以为电网提供电能________kW·h；这些电能可供额定功率为2 000 W的热水器正常工作________h。  22.如图甲所示的光敏电阻，其阻值R随光强E[光强是表示光的强弱程度的物理量，照射光越强，光强越大。光强用符号E表示，国际单位为坎德拉（cd）]的变化关系如图乙所示。把它接在图丙所示的电路中，其中R是光敏电阻，R0是定值电阻。 （1）光敏电阻主要是由_________（选填“超导体”“导体”“半导体”或“绝缘体”）材料制作而成的。  （2）由图乙可知：当光强增大时，光敏电阻的阻值_________（选填“增大”“不变”或“减小”）。  （3）在图丙中，当光强为1.0cd时，闭合开关后，电流表的示数为0.1 A，电压表的示数为2 V，则定值电阻R0的阻值为________Ω；当光强增大到6.0 cd时，电压表的示数________（选填“变大”“不变”或“变小”）。  23.阅读短文，回答问题。 太阳能电池板输出的是直流电，不能够直接被居民使用，需用逆变器将直流电转换为交流电，用不完的电可以通过并网光伏发电系统输送到异地。与公共电网相连接的太阳能光伏发电系统称为并网光伏发电系统。其结构如图所示。 该系统包括太阳能电池板阵列、DC/DC变换器、DC/AC逆变器、交流负载、变压器等部件。这种发电系统的灵活性在于，当日照较强时，光伏发电系统在给交流负载供电的同时将多余的电能送入电网；而当日照不足，即太阳能电池板阵列不能为负载提供足够电能时，又可从电网索取电能为负载供电。 （1）太阳能电池板是利用半导体的________效应发电的半导体器件。 （2）太阳能电池板输出的是直流电，需要利用逆变器转换成频率为________Hz的交流电才能被我国居民使用。 （3）若太阳能电池板的光电转化效率是12％，某地的年太阳辐射量为6×109J/m2，500m2的太阳能电池板阵列每年转化生成电能___________J，合_________kW·h。 （4）请用自己的话简单描述并网发电系统的灵活性：_____________________________________。 24.（2025年吉林省中考题）2.如图所示，电工用钳的手柄把套通常是塑料材质的，塑料属于（　　） A.导体 B.绝缘体 C.半导体 D.超导体 25.（2025年福建省中考题）4.空间站中，发光二极管为金鱼藻提供光照，其主要材料属于（　　） A.导体 B.半导体 C.绝缘体 D.超导体 26.（2025年贵州省中考）15.有一种光电转化玻璃，既能作普通玻璃使用，又能将吸收的太阳能转化为电能。若将其用于生产生活中，请提出两条应用设想。 27.（2024年湖南省长沙市初中学业水平考题）14.我市积极探索建立绿色能源体系，在阳光充足的地方铺设光伏发电板，将________能转化为电能。电能充足时，利用富余的电能驱动_________（选填“电动机”或“发电机”）工作，将空气压缩后储存起来：电能不足时，再利用压缩空气发电，充分发挥新能源的利用价值。 28.（2024年四川省凉山州中考题）16.如图所示是我国自主研发的一款高性能处理器，其具有强大的计算能力和低功耗性能。该处理器的成功研制将有助于提升我国在计算机硬件领域的自主创新能力，打破国外技术垄断，推动国内芯片产业的发展。制作该芯片需要_________（选填“半导体”或“超导体”）材料，该处理器正常工作时，相当于电路中的_________（选填“电源”或“用电器”）。 29.（2024年四川省广安市初中学业水平考题）15.LED灯已广泛应用于展示台装饰、居家照明、城市夜景美化等，制作LED灯的材料是_________（选填“半导体”或“超导体”）。如图为某学校电子屏中滚动播放的标语，其显示屏中的“增”字有一部分未显示曾强文明意识出来，其它部分正常发光，由此可知，未发光部分与其它部分建设和谐校园之间是________联的。 30.（2025年陕西省初中学业考题）23.2025年5月15日，全国最大光伏能源+LNG双燃料汽车运输船，在广州南沙正式命名为“远海口”轮，并交付首航，如图所示。该船采用先进LNG（液化天然气）双燃料主机，日常运行时，使用天然气，燃油作为应急补充。该船还配备峰值输出功率302.8千瓦的分布式太阳能光伏并网系统，为目前同类船舶装载的最大光伏发电系统。 （1）太阳能光伏并网系统利用太阳能的方式是将太阳能转化为________能。 （2）阳光每天中午平均照射3h，该船上的太阳能光伏并网系统以峰值功率能发电多少度？太阳能电池板的光电转换效率约为20％，一块太阳能电池板的面积为2.5m2，中午时太阳能电池板接收到的太阳辐射的功率为1200W/m2，船上至少铺设了多少块太阳能电池板？ （3）若运输量相同的传统燃油汽车运输船某次航行需要消耗1000t燃油，“远海口”号LNG双燃料汽车运输船航行相同的航线，燃料全部用天然气，需要消耗液化天然气的质量为620t。已知宣传“远海口”号主机可节省不少于20%的能耗（能耗指的是燃料完全燃烧时放出的总热量），请你通过计算判断对该主机的宣传是否真实？（燃油的热值为4×107J/kg，液化天然气的热值为5×107J/kg） 13.绿色发展是高质量发展的底色，为了更好践行绿色发展和“双碳目标”，武汉市区某高架桥上修建了一段全封闭“光伏声屏障”试验路段，如图所示。“光伏声屏障”既可以控制噪声，又可以提供电能，比传统的声屏障设备更节能环保。 （1）“光伏声屏障”是通过阻断噪声________的方式来控制噪声的； （2）“光伏声屏障”路段的每一块玻璃上贴满了81个小光伏电池板，这些光伏电池板利用太阳能的方式是将太阳能转化为_________。这段“光伏声屏障”试验路段每年发电约1.7×105kW·h，相当于完全燃烧________kg的无烟煤释放的能量。（无烟煤的热值为3.4×107J/kg） 第 1 页 共 8 页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第4节 跨学科实践：半导体与光伏发电 目录 【A 夯基础】 1 一、认识半导体 1 二、半导体的应用 2 三、实践活动：设计校园光伏发电项目方案 4 【B 提能力】 5 【C 链中考】 11 一、认识半导体 1.导电能力介于导体和绝缘体之间的一类物质叫做半导体。常见的半导体材料是________和________。半导体主要应用于电子工业，如制造电脑、电视机、收音机等。 【答案】硅； 锗 【解析】导电能力介于导体和绝缘体之间的一类物质叫做半导体。常见的半导体材料是硅和锗。半导体主要应用于电子工业，如制造电脑、电视机、收音机等。 2.判断正误：纯净的半导体是室温下几乎是不导电的，又称本征半导体。 但如果给本征半导体掺入微量杂质、加热提高温度或在光照等物理作用下，半导体的导电能力将大 大增强，从而变成导体，这就是半导体的导电特性。（ ） 【解析】本征半导体在室温下导电能力弱，但通过掺杂、加热或光照，其导电性显著增强。然而，即使导电性增强，半导体仍保持半导体特性，并不会变成导体。导体的导电机制与半导体不同，半导体导电性提升后仍属于半导体材料。因此，题目中“变成导体”的陈述错误。 3.在纯净的半导体材料中掺入微量杂质，会使半导体的导电能力（ ） A.提高　　　　　　B.减弱　　　　　　C.不变　　　　　　D. P型材料提高，N型材料减弱 【答案】A 【解析】掺杂微量杂质是半导体材料改性的关键方法。纯净半导体（本征半导体）导电能力较弱，掺入杂质后： A.提高：正确。无论掺杂形成P型（空穴为主），还是N型（自由电子为主），杂质均会显著增加载流子浓度，导电性增强。 B.减弱：错误。掺杂目的即为提高导电性，杂质引入更多载流子，导电能力不会减弱。 C.不变：错误。杂质会改变半导体载流子分布，导电能力必然变化。 D. P型提高，N型减弱：错误。P型和N型半导体均通过掺杂提高导电性（P型增加空穴，N型增加电子）。D选项逻辑矛盾，实际两种类型导电性均提高。 4.将发光二极管和一个小灯泡、一个开关、两节干电池组成串联电路，闭合开关，发光二极管和小灯泡都亮。 （1）如图所示，把导线接在小灯泡的两端，会看到发光二极管________、小灯泡________（以上两空均填“亮”或“不亮”），因为小灯泡被________。 （2）在（1）的基础上，若将电池的正负极对调，会看到发光二极管________、小灯泡________（以上两空均填“亮”或“不亮”），因为___________________________。 【答案】（1）亮；不亮；短路；（2）不亮；不亮；发光二极管具有单向导电性 【解析】（1）把导线接在小灯泡的两端，会看到发光二极管亮、小灯泡不亮，因为小灯泡被短路； （2）在（1）的基础上，若将电池的正负极对调，会看到发光二极管不亮、小灯泡不亮，因为发光二极管具有单向导电性。 二、半导体的应用 5.半导体广泛应用于多个重要技术领域，如___________、___________、___________、___________、大功率电源转换等。人们还利用半导体的一些特性，制成了________电阻、________电阻、 ________电阻等传感元件，以及_________、 _________、整流器等电子元件，还发明了半导体__________、_________光源、_________电池、_________等器件。 【答案】集成电路；通信设备；光伏发电；激光与照明；热敏；光敏；力敏；二极管；三极管；激光器；LED；太阳能；芯片 【解析】半导体广泛应用于多个重要技术领域，如集成电路、通信设备、光伏发电、激光与照明、大功率电源转换等。人们还利用半导体的一些特性，制成了热敏电阻、光敏电阻、 力敏电阻等传感元件，以及二极管、三极管、整流器等电子元件，还发明了半导体激光器、LED光源、太阳能电池、芯片等器件。 6.光伏发电是利用__________电池板将________能直接转变为电能的一种技术。完成下面小题： （1）下列关于太阳能说法正确的是（ ） A.非可再生资源、清洁能源 B.可再生资源、清洁能源 C.非可再生资源、化石能源 D.可再生资源、化石能源 （2）从环境保护方面看，我国大力发展纯电动新能源汽车的主要目是（ ） A.减少大气污染污染 B.缓解交通拥堵 C.节约土地资源 D.降低生产成本 【答案】半导体；太阳；（1）B；（2）A 【解析】光伏发电是利用半导体电池板将太阳能直接转变为电能的一种技术。 （1）自然资源根据资源的更新时间和速度可划分为可再生资源和非可再生资源，太阳能在短时间内可以更新，是可再生资源，同时属于清洁能源，故选B。 （2）从环境保护方面，我国大力发展纯电动新能源汽车，主要目的是为了减少大气污染，提高空气质量，与缓解交通拥堵和节约土地资源无关，就目前来看，新能源汽车相对来说生产成本还更高，故选A。 7.半导体是一种重要的材料，它在现代生活中有着广泛的应用，半导体的导电性能介于绝缘体和导体之间，它有一些奇妙的特性：①电阻率随着温度的增加而减小；②微量的杂质对半导体的导电性能产生极大的影响（若在纯净的半导体中掺入百万分之一的杂质，半导体的导电能力可提高100万倍）；③光照可以改变半导体的电阻。 半导体材料有硅、锗、砷化镓等。其中硅的原料取自遍地都是的砂砾。半导体制作的晶体管是电子工业的重要元件，半导体集成电路在计算机中大量应用。 根据上边这些材料。请你思考： （1）若要减小某半导体的电阻，可以采用的方法有_______________________（请写出两种方法）。 （2）你认为半导体材料除了奇妙的特性外还有哪些优点？（至少列举一点）。 ____________________________________________________________________________________。 （3）若要你设计实验初步研究某半导体元件的电阻大小和温度的关系，必须要用到的测量工具有_________，可能会用到的测量工具有_____________。 （4）除了计算机以外，生活中哪些地方还可能应用了半导体？请至少举出一个例子。 ____________________________________________________________________________________。 【答案】（1）掺入杂质或提高温度；（2）半导体受外界光和热的刺激时，其导电能力将会有显著变化；（3）电流表；滑动变阻器；（4）条形码扫描器 【解析】本题考查半导体的应用，主要考查学生对所学知识的灵活应用能力，有一定的难度。 根据短文所给条件，结合课本所学知识逐一分析，即可得出结论。 （1）掺入杂质或提高温度，都可以减小半导体的电阻。 （2）半导体的导电能力介于导体与绝缘体之间；半导体受外界光和热的刺激时，其导电能力将会有显著变化。 （3）研究某半导体元件的电阻大小和温度的关系，必须要用到的测量工具有电流表；可能会用到的测量工具有滑动变阻器。 （4）根据半导体的特点及五大特性，半导体的应用很广泛，比如：条形码扫描器、微处理器、机器人等。 故答案为：（1）掺入杂质或提高温度；（2）半导体受外界光和热的刺激时，其导电能力将会有显著变化；（3）电流表；滑动变阻器；（4）条形码扫描器。 三、实践活动：设计校园光伏发电项目方案 8.光伏发电系统主要由____________、控制器和逆变器三大部分组成。 【答案】光伏组件 【解析】光伏发电系统主要由光伏组件、控制器和逆变器三大部分组成。 9.光伏发电简易原理如图，电池板上具有大量的不稳定电子，当太阳光照射到电池板上，这些电子获得能量会定向移动形成电流。光伏发电的主要能量转化是________能转化为________能。电池板中有两层纯硅掺杂形成的材料，在电源内部负电荷移动的方向如图，则电流的方向是从电源的 ______________（选填“正极流向负极”或“负极流向正极”）。 【答案】太阳；电；负极流向正极 【解析】光伏发电的过程是消耗太阳能，获得电能。所以其主要能量转化是太阳能转化为电能。 由图可知，负电荷定向移动方向为从正极流向负极，因为电流方向与负电荷定向移动方向相反，则在电源内部电流的方向是从电源的负极流向正极。 10.（2024·成都邛崃校级期末）物质具有能量，能量有各种形式，并且各种形式的能量可以相互转化。中国提出碳达峰、碳中和能源战略目标，大力发展光伏发电，光伏发电的能量的转化形式是（ ） A.电能转化为机械能 B.机械能转化为电能 C.光能转化为电能 D.内能转化为电能 【答案】C 【解析】光伏发电的能量转化需要明确其工作原理，即太阳能电池板将光能直接转化为电能。解题步骤分为两步：首先理解光伏发电的定义，其次分析各选项对应的能量转化形式。 理解光伏发电的定义：光伏发电是利用太阳能电池板（光伏板）将太阳辐射能（光能）直接转化为电能的过程。其核心是光电效应，即光子激发电子产生电流。 分析选项对应的能量转化形式： 选项A（电能→机械能）对应电动机工作；选项B（机械能→电能）对应发电机工作；选项C（光能→电能）符合光伏发电原理；选项D（内能→电能）对应热电转换（如火力发电）。 光伏发电的能量转化是光能直接转化为电能，对应选项C。 11.光伏发电技术已走向许多百姓家，其简化电路如图所示，当太阳光照射太阳能电池板发电时，控制信号将S1闭合，S2断开，蓄电池充电，当控制信号将S2闭合后，向外供电。 （1）以光伏发电为电源的路灯，若其电源的输出电压为36V，电流为0.5A，则输出功率是_______W。 （2）某户光伏发电板，总功率为1600W，其一天的发电量是________kW·h。（一天有效光照时间按5小时计算） （3）光伏发电站发的电用于灌溉农田，可将低处河水抽到高处灌溉渠中，若高低落差为30m，抽水机的效率为60%，则每度电可抽取河水________kg。 【答案】（1）18；（2）8；（3）7.2×103 【解析】（1）输出功率： P=UI=36V×0.5A=18W （2）发电量为： W=Pt=1600W×5h=8000W=8kW·h (3)[3]抽水效率为60%，则每度电能利用的电能为： 1 kW·h×60%=0.6kW·h=2.16×106J 设可抽取河水质量为m，抽取河水即是克服河水重力做功： W=Gh=mgh=m×10N/kg×30m=2.16×106J 解得：m=7.2×103kg。 12.科技自立自强是国家发展的战略支撑，某品牌手机采用了具有中国自主知识产权的芯片，因而受到了广泛的关注，下列说法错误的是（       ） A.制造芯片的主要材料是半导体 B.手机电池的电压是220V C.给手机充电时，电池相当于用电器 D.给手机充电的过程中，是将电能转化为化学能 【答案】B 【解析】A.常见的半导体材料有：硅、锗、砷、镓等。制造芯片的主要材料是由半导体硅制成的，故A正确，不符合题意； B.手机电池的电压约为3.7V，故B错误，符合题意； C.给手机充电时，电池消耗电能，电池相当于用电器，故C正确，不符合题意； D.手机充电时，消耗电能，产生化学能，是将电能转化为化学能，故D正确，不符合题意。 故选B。 13.如图所示的一种太阳能背包，包的前面有一个太阳能电池板，它可以给包里的蓄电池充电，蓄电池又可以给手机、小风扇等充电。下列说法错误的是（　　） A.太阳能电池板可以将太阳能转化为电能 B.太阳能电池板给蓄电池充电时，将电能转化为化学能 C.蓄电池给手机充电时，将内能转化为电能 D.小风扇工作时，将电能转化为机械能 【答案】C 【解析】A.太阳能电池板工作时，消耗太阳能，产生电能，将太阳能转化为电能，故A正确，不符合题意。 B.太阳能电池板给蓄电池充电时，消耗电能，产生化学能，将电能转化为化学能，故B正确，不符合题意。 C.蓄电池给手机充电时，消耗电能，产生化学能，将电能转化为化学能，故C错误，符合题意。 D.小风扇工作时将电能转化为机械能，故D正确，不符合题意。 故选C。 14.某光伏电站的总功率为100kW，一天有效光照时间为6h，则一天发电量为（　 　） A.600kW B.600kW·h C.100kW D.100kW·h 【答案】B 【解析】本题可根据电功的计算公式W=Pt来计算一天的发电量，其中P为电站的总功率，t为一天的有效光照时间。 首先，明确已知条件：已知光伏电站的总功率P=100kW，一天有效光照时间t=6h。 其次，根据公式计算发电量：根据电功的计算公式W=Pt（其中，W表示电功，即发电量；P表示功率；t表示时间），将P=100kW，t=6h代入公式可得： W=Pt=100kW×6h = 600kW·h 答案应选：B。 15.如图，是由一个小灯泡，一个发光二极管，两节干电池，一个开关组成的电路。闭合开关，小灯泡和二极管发光。如果将电源两极对调发光二极管和小灯泡都不亮，这是因为发光二极管具有__________性，制作二极管的材料属于_________（选填“导体”“半导体”或“绝缘体”）。 【答案】单向导电；半导体 【解析】发光二极管由半导体材料制成，发光二极管具有单向导电性，若颠倒二极管两个管脚的接线，电流的方向发生改变，则二极管不会发光，相当于断路，小灯泡与二极管串联在一起，电路处于断路状态，因此也不发光。 16.某同学用两节干电池、发光二极管、小灯泡串联成如图所示电路： （1）闭合开关，二极管和小灯泡均发光；断开开关，将二极管两极对调，二极管和小灯泡均不发光，说明二极管具有_________性。 （2）根据二极管发光与否________（选填“可以”或“不可以”）判断电路中电流的方向。若二极管发光，则与二极管正极相连的是电源________（选填“正极”或“负极”）。 【答案】（1）单向导电；（2）可以；正极。 【解析】（1）如图所示，闭合开关，二极管和小灯泡均发光；断开开关，将二极管两极对调，二极管和小灯泡均不发光，二极管具有单向导电性。 闭合开关后，若小灯泡亮，表明接二极管正极（长脚）一端是电源的正极；若小灯泡不亮，表明接二极管正极（长脚）一端是电源的负极；所以，根据二极管发光与否可以判断电路中电流的方向，若二极管发光，则与二极管正极相连的是电源正极。 故答案为：（1）单向导电；（2）可以；正极。 17.（2025·泸州泸县一模）2023年1月31日，中国第一条量子芯片生产线通过央视新闻客户端首次向公众亮相。量子计算机被看作是未来技术的制高点，这足以证明我国拥有弯道超车的实力。芯片是指含有集成电路的硅片，制造芯片的主要材料是（　　） A.纳米材料　　　　　　B.半导体材料　　　　　　C.超导材料　　　　　　D.磁性材料 【答案】A 【解析】本题考查半导体材料的应用，属于基础知识点。 芯片是指含有集成电路的硅片，制造硅片的主要材料为半导体材料，故选A。 18.我国天宫空间站使用4对柔性三结砷化镓太阳能电池板来发电，它的技术非常先进，光电转换效率超30%。下列说法正确的是（　　） A.太阳能电池板所用材料三结砷化镓是超导体 B.太阳能电池板面积越大，发电效率越高 C.太阳能电池板工作的效率超30%，表明太阳能电池板把至少30%的太阳能转化为化学能 D.太阳能电池板工作的效率超30%，表明太阳能电池板把至少30%的太阳能转化为电能 【答案】D 【解析】A.太阳能电池板所用材料三结砷化镓是半导体，故A错误。 B.太阳能电池板的光电转换效率超30%，与电池板的面积无关，太阳能电池板面积越大，发电功率越大，故B错误。 CD.太阳能电池板把光能转化成电能，以化学能的形式储存在电池中；太阳能电池板光电转换效率超30%，表明太阳能电池板能把至少30%的太阳能转化为电能，故C错误，D正确。 故选D。 19.（2024·辽宁）手持小风扇的简化电路如图所示，下列说法正确的是（ ） A.开关和电动机是并联的 B.导线通常用半导体材料制成 C.电池的作用是为电动机提供电能 D.通电后电流从电池负极经电动机流向正极 【答案】C 【解析】A.开关要控制电动机的通断，所以开关和电动机是串联的，故A错误； B.导线一般是用导体材料来制成的，故B错误； C.电池是电源，电源的作用就是为电动机提供电能的装置，故C正确。 D.通电后，电流从电池的正极经电动机流向电池的负极，故D错误。 故选C。 20.（2025济南期中）将A、B两种不同的金属片分别插入柠檬，制成“柠檬电池”，闭合开关S，发光二极管发光。B金属片是“柠檬电池”的________（选填“+”或“-”）极；该二极管是由__________（选填“导体”“半导体”或“超导体”）材料制成的。  【答案】+；半导体 【解析】电压表接入电路中时，电流从电压表的正接线柱流入，所以A端为负极、B端为正极；结合电压表的接线方法可知B金属片是“柠檬电池”的正极；二极管主要由半导体材料制成。 21.太阳能发电系统中，白天太阳能电池板发电，向电网提供电能。中午时段，太阳能电池板的输出电压为500 V，输出电流为20 A，10 h可以为电网提供电能________kW·h；这些电能可供额定功率为2 000 W的热水器正常工作________h。  【答案】100；50 【解析】太阳能电池板的输出电压为500 V，输出电流为20 A，10 h可以为电网提供的电能： W=UIt=500 V×20 A×10 h=100 kW·h 这些电能可供额定功率为2000W的热水器正常工作的时间为： 22.如图甲所示的光敏电阻，其阻值R随光强E[光强是表示光的强弱程度的物理量，照射光越强，光强越大。光强用符号E表示，国际单位为坎德拉（cd）]的变化关系如图乙所示。把它接在图丙所示的电路中，其中R是光敏电阻，R0是定值电阻。 （1）光敏电阻主要是由_________（选填“超导体”“导体”“半导体”或“绝缘体”）材料制作而成的。  （2）由图乙可知：当光强增大时，光敏电阻的阻值_________（选填“增大”“不变”或“减小”）。  （3）在图丙中，当光强为1.0cd时，闭合开关后，电流表的示数为0.1 A，电压表的示数为2 V，则定值电阻R0的阻值为________Ω；当光强增大到6.0 cd时，电压表的示数________（选填“变大”“不变”或“变小”）。  【答案】（1）半导体；（2）减小；（3）20；变大 【解析】（1）光敏电阻主要是由半导体材料制作而成的。半导体是一种导电性能介于导体和绝缘体之间的材料，具有独特的电学性质，使得光敏电阻能够根据光照强度的变化而改变其阻值。 （2）从图乙可以看出，光敏电阻的阻值R随光强E的增大而减小。 （3）根据欧姆定律，定值电阻的阻值为： 当光强增大到6.0cd时，由于光敏电阻的阻值会减小，根据串联电路的分压原理，光敏电阻两端的电压会减小，而定值电阻R0两端的电压（即电压表的示数）会变大。 23.阅读短文，回答问题。 太阳能电池板输出的是直流电，不能够直接被居民使用，需用逆变器将直流电转换为交流电，用不完的电可以通过并网光伏发电系统输送到异地。与公共电网相连接的太阳能光伏发电系统称为并网光伏发电系统。其结构如图所示。 该系统包括太阳能电池板阵列、DC/DC变换器、DC/AC逆变器、交流负载、变压器等部件。这种发电系统的灵活性在于，当日照较强时，光伏发电系统在给交流负载供电的同时将多余的电能送入电网；而当日照不足，即太阳能电池板阵列不能为负载提供足够电能时，又可从电网索取电能为负载供电。 （1）太阳能电池板是利用半导体的________效应发电的半导体器件。 （2）太阳能电池板输出的是直流电，需要利用逆变器转换成频率为________Hz的交流电才能被我国居民使用。 （3）若太阳能电池板的光电转化效率是12％，某地的年太阳辐射量为6×109J/m2，500m2的太阳能电池板阵列每年转化生成电能___________J，合_________kW·h。 （4）请用自己的话简单描述并网发电系统的灵活性：_____________________________________。 【答案】（1）光电；（2）50；（3）3.6×1011；1×105 【解析】（1）太阳能电池板是利用半导体的光电效应发电的半导体器件。 （2）我国交流电的频率是50Hz；太阳能电池板输出的是直流电，根据图丙得到：需要利用逆变器转换成频率为： （3）500m2的太阳能电池板方阵每年转化生成电能为： E电=ηE=12%×6×109J/m2×500m2=3.6×1011J=1×105kW•h （4）光伏并网发电系统的灵活性：既可以向电网输电，也可以向电网借电。 故答案为：（1）光电；（2）50；（3）3.6×1011；1×105；（4）既可以向电网输电，也可以向电网借电。 24.（2025年吉林省中考题）2.如图所示，电工用钳的手柄把套通常是塑料材质的，塑料属于（　　） A.导体 B.绝缘体 C.半导体 D.超导体 【答案】B 【解析】如图所示，电工用钳的手柄把套通常是塑料材质的，塑料不容易导电，可以防止触电，因此塑料是绝缘体。故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 25.（2025年福建省中考题）4.空间站中，发光二极管为金鱼藻提供光照，其主要材料属于（　　） A.导体 B.半导体 C.绝缘体 D.超导体 【答案】B 【解析】发光二极管，也就是LED，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电能转化为光能，LED的核心是一个半导体晶片，其主要材料为半导体材料。故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 26.（2025年贵州省中考）15.有一种光电转化玻璃，既能作普通玻璃使用，又能将吸收的太阳能转化为电能。若将其用于生产生活中，请提出两条应用设想。 【答案】见解析 【解析】一：可以用于建造太阳能发电的房屋窗户，这样既满足了房屋采光、通风等普通玻璃的功能，又能将太阳能转化为电能，为用电器供电，节约能源； 二：可用于汽车的车窗及挡风玻璃，可以把太阳能转化为电能，为车载电器供电，也可以辅助汽车动力系统。 27.（2024年湖南省长沙市初中学业水平考题）14.我市积极探索建立绿色能源体系，在阳光充足的地方铺设光伏发电板，将________能转化为电能。电能充足时，利用富余的电能驱动_________（选填“电动机”或“发电机”）工作，将空气压缩后储存起来：电能不足时，再利用压缩空气发电，充分发挥新能源的利用价值。 【答案】光或太阳；电动机 【解析】光伏发电板接收太阳能，将太阳能转化为电能。 压缩空气时需要对空气做功，而压缩机是将电能转化为机械能，所以电能充足时，利用富余的电能驱动电动机工作。 28.（2024年四川省凉山州中考题）16.如图所示是我国自主研发的一款高性能处理器，其具有强大的计算能力和低功耗性能。该处理器的成功研制将有助于提升我国在计算机硬件领域的自主创新能力，打破国外技术垄断，推动国内芯片产业的发展。制作该芯片需要_________（选填“半导体”或“超导体”）材料，该处理器正常工作时，相当于电路中的_________（选填“电源”或“用电器”）。 【答案】半导体；用电器 【解析】我国自主研发的一款高性能处理器，其具有强大的计算能力和低功耗性能。该处理器的成功研制将有助于提升我国在计算机硬件领域的自主创新能力，打破国外技术垄断，推动国内芯片产业的发展。制作该芯片需要半导体材料，该处理器正常工作时，相当于电路中的用电器。 故答案为：半导体；用电器。 29.（2024年四川省广安市初中学业水平考题）15.LED灯已广泛应用于展示台装饰、居家照明、城市夜景美化等，制作LED灯的材料是_________（选填“半导体”或“超导体”）。如图为某学校电子屏中滚动播放的标语，其显示屏中的“增”字有一部分未显示曾强文明意识出来，其它部分正常发光，由此可知，未发光部分与其它部分建设和谐校园之间是________联的。 【答案】半导体；并 【解析】导电能力介于导体和绝缘体之间的材料叫半导体，半导体是制作二极管、三极管的材料，常用在电子元件上，LED灯中的发光二极管由半导体材料制成。 其显示屏中的“增”字有一部分未显示曾强文明意识出来，其它部分正常发光，因此可知，未发光部分与其它部分是独立工作，互不影响的，故未发光部分与其它部分建设和谐校园之间是并联的。 30.（2025年陕西省初中学业考题）23.2025年5月15日，全国最大光伏能源+LNG双燃料汽车运输船，在广州南沙正式命名为“远海口”轮，并交付首航，如图所示。该船采用先进LNG（液化天然气）双燃料主机，日常运行时，使用天然气，燃油作为应急补充。该船还配备峰值输出功率302.8千瓦的分布式太阳能光伏并网系统，为目前同类船舶装载的最大光伏发电系统。 （1）太阳能光伏并网系统利用太阳能的方式是将太阳能转化为________能。 （2）阳光每天中午平均照射3h，该船上的太阳能光伏并网系统以峰值功率能发电多少度？太阳能电池板的光电转换效率约为20％，一块太阳能电池板的面积为2.5m2，中午时太阳能电池板接收到的太阳辐射的功率为1200W/m2，船上至少铺设了多少块太阳能电池板？ （3）若运输量相同的传统燃油汽车运输船某次航行需要消耗1000t燃油，“远海口”号LNG双燃料汽车运输船航行相同的航线，燃料全部用天然气，需要消耗液化天然气的质量为620t。已知宣传“远海口”号主机可节省不少于20%的能耗（能耗指的是燃料完全燃烧时放出的总热量），请你通过计算判断对该主机的宣传是否真实？（燃油的热值为4×107J/kg，液化天然气的热值为5×107J/kg） 【答案】（1）电；（2）908.4度；505块；（3）是真实的 【解析】（1）太阳能光伏发电消耗太阳能，同时为电路提供电能，所以是将太阳能转化为电能。 （2）已知分布式太阳能光伏并网系统的峰值输出功率为302.8千瓦，所以阳光照射3h能发电的度数为： W电=P峰t=302.8kW×3h=908.4kW·h=908.4度 一块太阳能电池板接收到的太阳辐射功率：P辐=1200W/m2×2.5m2=3000W 一块太阳能电池板的发电功率：P=ηP辐=20%×3000W=600W 船上的太阳能电池板的块数： 所以船上至少铺设了505块太阳能电池板。 （3）已知，运输船航行相同的航线，消耗燃油的质量为：m油=1000t=1×106kg 消耗液化天然气的质量为：m气=620t=6.2×105kg 所以，传统燃油汽车运输船运输过程中完全燃烧燃油产生的能量为： Q油=m油q油=1×106kg×40×107J/kg=4×1013J 双燃料汽车运输船运输过程中完全燃烧天然气产生的能量为： Q气=m气q气=6.2×105kg×5×107J/kg=3.1×1013J 则新型汽车运输船比传统燃油汽车运输船能节省能耗率为： 可见，对该主机的宣传是真实的。 13.绿色发展是高质量发展的底色，为了更好践行绿色发展和“双碳目标”，武汉市区某高架桥上修建了一段全封闭“光伏声屏障”试验路段，如图所示。“光伏声屏障”既可以控制噪声，又可以提供电能，比传统的声屏障设备更节能环保。 （1）“光伏声屏障”是通过阻断噪声________的方式来控制噪声的； （2）“光伏声屏障”路段的每一块玻璃上贴满了81个小光伏电池板，这些光伏电池板利用太阳能的方式是将太阳能转化为_________。这段“光伏声屏障”试验路段每年发电约1.7×105kW·h，相当于完全燃烧________kg的无烟煤释放的能量。（无烟煤的热值为3.4×107J/kg） 【答案】（1）传播；（2）电能；（3）1.8×104 【解析】 【详解】（1）“光伏声屏障”是在声音的传播过程中减弱噪声的，通过阻断噪声传播的方式来控制噪声的。 （2）光伏电池板利用太阳能发电，将太阳能转化为电能。 释放的能量： Q=1.7×105kW·h=1.7×105×3.6×106J=6.12×1011J 完全燃烧无烟煤的质量： 完全燃烧无烟煤的质量为1.8×104kg。 1 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $$