1. 中国科学院上海微系统与信息技术研究所经过研发,使中国单晶晶圆实现量产。如图所示,“晶圆”是指集成电路制作所用的硅晶片,经过切割加工成为芯片,主要使用的是 ()。

A.复合材料
B.超导材料
C.纳米材料
D.半导体材料

1. D

【分析】
要解答本题，需先明确题目中“晶圆是硅晶片”的关键信息，再结合各选项对应的材料特点，判断硅所属的材料类别，从而选出正确答案。
【解析】
硅的导电性介于导体和绝缘体之间，属于典型的半导体材料，而晶圆是制作集成电路芯片的硅晶片，因此使用的是半导体材料。逐一分析选项：
A. 复合材料是由两种或多种不同性质的材料复合而成，硅晶片不属于复合材料，错误；
B. 超导材料是在特定低温下电阻为零的材料，与硅的性质不符，错误；
C. 纳米材料是指尺寸在纳米级的材料，硅晶片并非纳米材料，错误；
D. 半导体材料的特性与硅匹配，符合晶圆的材料属性，正确。
【答案】
D
【知识点】
半导体材料、材料分类
【点评】
本题结合集成电路的实际应用，考查常见材料的分类，属于基础题，只需掌握硅的材料属性即可解答。
【难度系数】
0.6

2.有些汽车前挡风玻璃上的刮水器能够随着雨量的大小,刮水的速度会相应地发生变化,雨停后,刮水器自动停止工作。小华查阅了相关资料后知道了雨水是导体,自制了如图甲所示的雨水检测金属网(以下简称检测网)并设计了如图乙所示的模拟电路进行探究。将检测网竖立并缓慢浸入雨水中进行实验,发现金属网浸入雨水中的深度越深,电流表的示数越大,这说明a、b间接入电路的电阻在(选填“变大”或“变小”)。我们知道,影响导体电阻大小的因素有:导体的材料、长度和横截面积,由此可知:a、b间接入电路的电阻变化是由导体的变化引起的。

2题图

2. 变小 横截面积

【分析】要解决这个问题，首先回忆欧姆定律：电源电压不变时，电路中的电流与电阻成反比（$I=\frac{U}{R}$），电流变大说明电阻变小。再结合影响电阻的因素（材料、长度、横截面积），检测网浸入雨水越深，金属网接入电路的横截面积越大，由此分析电阻变化的原因。
【解析】1. 根据欧姆定律，电源电压$U$不变时，电流表的示数$I$越大，说明电路总电阻$R$越小，因此a、b间接入电路的电阻在变小。2. 影响导体电阻的因素有材料、长度、横截面积，本题中检测网的材料和接入电路的长度均未改变，仅金属网浸入雨水的深度变化，导致接入电路的横截面积变化，所以电阻变化由横截面积变化引起。
【答案】变小 横截面积
【知识点】欧姆定律、影响电阻的因素
【点评】本题结合刮水器的实际场景，考查欧姆定律和影响电阻大小的因素，需要将物理知识与实际现象结合分析，难度适中，属于基础应用类题目。
【难度系数】0.5

3. 半导体制冷技术是用于电脑元件散热的前沿科技。其原理是珀尔贴效应，如图所示是半导体制冷的原理图。把N型半导体元件和P型半导体元件串联，接上直流电源后，半导体材料的两端会产生温度差，在电流方向是N→P的地方吸热，而在电流方向是P→N的地方放热，则两对PN型半导体对是（选填“串联”或“并联”）的，靠近电脑发热体(CPU)的是（选填“A”或“B”）陶瓷片。

3. 串联 A

【分析】
要解答本题，需先通过电流路径判断两对PN型半导体的连接方式，再结合题目给出的珀尔帖效应（电流方向N→P处吸热，P→N处放热），分析吸热区域对应的陶瓷片，从而确定靠近发热体的部分。
【解析】
1. 判断连接方式：观察原理图，电流从电源流出后，依次经过第一个N型半导体、P型半导体，再经过第二个N型半导体、P型半导体，电流只有一条路径，因此两对PN型半导体对是串联的。
2. 判断靠近发热体的陶瓷片：根据题意，电流方向为N→P的地方吸热，P→N的地方放热。观察原理图，靠近A陶瓷片的区域，电流方向是N→P，属于吸热区域；靠近B陶瓷片的区域，电流方向是P→N，属于放热区域。电脑发热体需要靠近吸热的一侧，因此靠近电脑发热体的是A陶瓷片。
【答案】
串联；A
【知识点】
半导体应用；电路连接判断；珀尔帖效应
【点评】
本题结合半导体制冷的实际场景，考查电路连接的分析和对珀尔帖效应的理解，需要学生结合原理和图示信息推导，难度适中。
【难度系数】
0.5

4.上图是中国科技馆内的超导磁悬浮列车模型和一个环形轨道。模型列车行驶过程中，车内超导体通过液氮降温，从正常态转为超导态，从而减小了导体的。列车行进时不接触轨道，处于悬浮状态，减小列车行驶时的。

4. 电阻 阻力(或摩擦力)

【分析】这道题考查超导特性和磁悬浮减小摩擦的知识点。解题时，先回忆超导的定义：超导体在低温条件下电阻会变为零，因此超导体转为超导态后，导体的电阻会减小；再结合磁悬浮的原理，列车悬浮后与轨道不接触，消除了接触产生的摩擦力，从而减小行驶时的阻力，据此可得出答案。
【解析】1. 超导态的特性：当导体温度降低到一定程度时，电阻会突然变为零，这种现象叫超导现象，所以车内超导体降温转为超导态后，导体的电阻减小，第一个空填“电阻”。2. 磁悬浮的作用：列车行进时处于悬浮状态，与轨道不接触，避免了两者之间的接触摩擦力，从而减小了行驶时的阻力（或摩擦力），第二个空填“阻力（或摩擦力）”。
【答案】电阻 阻力(或摩擦力)
【知识点】超导现象、减小摩擦力
【点评】本题结合科技馆的实际模型，考查基础物理概念，贴近生活，难度较低，需要学生掌握超导特性和减小摩擦的方法。
【难度系数】0.3

5.如图所示的电鳗有水中的“高压线”之称，它放电时，头部是正极，尾部是负极，每枚肌肉薄片像一个小电池，可产生0.15 V的电压，许多个“小电池”组装起来，放电时的电压高达600 V。为获得高达600 V的电压，需要个“小电池”（选填“串联”或“并联”）起来。既然它们放电的电压这么高，那它们为什么不会把自己电死呢？原来电鳗的放电器官在身体的两侧，而它们本身大部分器官都被（选填“绝缘性”或“导电性”）很高的构造包住，在水中就像是一个大电池。

5. 4 000 串联 绝缘性

【分析】
要解决本题，需结合电池串并联的电压特点、绝缘体的特性分析：首先，串联电池组的总电压等于各单个电池电压之和，并联电池组总电压与单个电池电压相等，要获得高电压需用串联方式；其次，计算所需小电池数量时，用总电压除以单个小电池电压即可；最后，电鳗自身不被电死是因为利用了绝缘体的绝缘特性，避免电流通过自身器官。
【解析】
1. 确定小电池的连接方式和数量：
串联电池组的总电压等于各电池电压之和，并联电池组总电压与单个电池电压相等。要获得600V的总电压，需将小电池串联（并联无法提升总电压）。
所需小电池数量：$ n=\frac{600V}{0.15V}=4000 $个。
2. 分析电鳗不被电死的原因：
电鳗放电时，自身大部分器官被绝缘性很高的构造包住，绝缘体能阻止电流通过，因此电流不会损伤自身器官，不会被电死。
【答案】
4000 串联 绝缘性
【知识点】
串联电路电压规律；绝缘体
【点评】
本题结合电鳗放电的实际情境，将物理知识与生物常识结合，考察串联电池组的电压规律和绝缘体的应用，体现了物理知识在生活中的实际应用，难度适中。
【难度系数】
0.6

6.小明设计如图电路,在A、B间分别接入下列文具:①铁夹、②塑料尺、③铅笔芯、④橡皮。闭合开关,当A、B间接入上述文具时,能使发光二极管发光的是(填序号)。如果把发光二极管的两个管脚对调接在原电路,发现接入任何一个文具都不能使发光二极管发光,这是由于发光二极管具有,发光二极管主要是由材料制成的。

6. ①③ 单向导电性 半导体

【分析】
要使发光二极管发光，需保证电路形成通路，因此A、B间需接入导体。先判断各文具的导电性：铁夹是金属，属于导体；塑料尺是塑料，属于绝缘体；铅笔芯主要成分为石墨，属于导体；橡皮是橡胶，属于绝缘体。由此确定能导通电路的文具，再结合发光二极管的特性分析后续问题。
【解析】
1. 导体与绝缘体判断：常见导体有金属、石墨等，绝缘体有塑料、橡胶等。因此①铁夹、③铅笔芯是导体，接入后电路导通，发光二极管发光；②塑料尺、④橡皮是绝缘体，接入后电路断路，二极管不发光。
2. 发光二极管特性：发光二极管具有单向导电性，仅允许电流从正极流入、负极流出，管脚对调后电流无法通过，因此接入任何文具都不能发光。
3. 材料：发光二极管主要由半导体材料制成。
【答案】
①③ 单向导电性 半导体
【知识点】
导体与绝缘体、二极管特性、半导体材料
【点评】
本题结合生活文具考查基础电学知识，涵盖导体判断、二极管特性，属于基础应用类题目，难度适中。
【难度系数】
0.6