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，需先明确各选项材料的定义与用途，再结合题目中“晶圆是制作芯片的硅晶片”这一关键信息，判断硅所属的材料类型。
【解析】
逐一分析各选项：
A. 复合材料是由两种或多种不同性质的材料复合而成的材料，硅晶片仅由硅元素构成，不属于复合材料，A错误；
B. 超导材料的核心特性是在特定低温条件下电阻为零，硅不具备超导特性，B错误；
C. 纳米材料是指尺寸在1~100nm范围内的材料，硅晶片并非特指纳米级材料，C错误；
D. 硅是典型的半导体材料，广泛应用于制作芯片、晶圆等电子元件，符合题目描述，D正确。
【答案】
D
【知识点】
半导体材料、材料分类
【点评】
本题结合实际生产中的晶圆应用，考查对常见材料类型的区分，属于基础识记类题目，难度不大，需掌握硅的材料属性及各类材料的基本特点。
【难度系数】
0.7

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】首先，根据欧姆定律，电源电压不变时，电路中的电流与电阻成反比，电流越大则电路总电阻越小；其次，导体电阻的大小由材料、长度、横截面积决定，本题中检测网的材料和接入电路的长度未改变，需结合浸入雨水的深度分析电阻变化的原因。
【解析】根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$，电源电压$U$保持不变，电流表的示数变大，说明电路总电阻变小，因此$a$、$b$间接入电路的电阻在变小；检测网的材料和接入电路的长度均未变化，金属网浸入雨水中的深度越深，接入电路的导体横截面积越大，所以$a$、$b$间电阻的变化是由导体的横截面积变化引起的。
【答案】变小；横截面积
【知识点】欧姆定律；影响电阻大小的因素
【点评】本题结合实际应用考查电学基础知识点，将欧姆定律与电阻的影响因素结合，联系生活实际，难度适中，能帮助学生理解物理知识的应用场景。
【难度系数】0.6

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】
要解决本题，需分两步分析：①判断PN型半导体对的连接方式：观察电路中电流的路径，电流依次经过N型、P型、N型、P型半导体，电流只有一条流通路径，据此判断连接方式；②判断靠近电脑发热体的陶瓷片：根据题目给出的珀尔贴效应规律，电流方向为N→P的地方吸热，P→N的地方放热，结合电流流向确定吸热区域对应的陶瓷片，即可得出答案。
【解析】
1. 连接方式判断：观察电路图，电流从电源正极出发，依次经过N型半导体、P型半导体、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. 陶瓷片判断：根据珀尔贴效应，电流方向为N→P的地方吸热，P→N的地方放热。分析电流方向：左侧第一个PN对中，电流方向是N→P，该位置吸热，对应上方的A陶瓷片，因此靠近电脑发热体（CPU）的是A陶瓷片。
【答案】
串联；A
【知识点】
半导体的应用；串联电路的判断；半导体制冷原理
【点评】
本题结合半导体制冷的珀尔贴效应，考查电路连接方式的判断，需要学生理解题目给出的吸热、放热的电流方向规律，难度适中，属于基础应用类题目。
【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】
本题考查超导现象与减小摩擦的方法，解题思路：先明确超导体的核心特性，超导态下导体电阻会大幅降低；再分析列车悬浮的作用，不接触轨道可消除接触摩擦，进而减小行驶时的阻力。
【解析】
1. 超导体的特性：导体转为超导态时，电阻会显著减小，因此车内超导体从正常态转为超导态，减小了导体的电阻；
2. 减小摩擦的方法：列车行进时悬浮，不与轨道接触，避免了列车与轨道间的摩擦力，从而减小了列车行驶时的阻力（或摩擦力）。
【答案】
电阻；阻力（或摩擦力）
【知识点】
超导现象；减小摩擦的方法
【点评】
本题结合科技馆模型考查基础物理知识点，难度较低，需掌握超导体特性及减小摩擦的常见方法。
【难度系数】
0.8

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题图

5. 4 000 串联 绝缘性

【分析】
要解决本题，需明确串联和并联电池的电压规律：串联电池组的总电压等于各单个电池电压之和，并联电池组的总电压与单个电池电压相等，因此要获得更高电压需采用串联方式；计算所需小电池数量时，用总电压除以单个小电池的电压即可；电鳗自身不会被电死的原因，需结合绝缘体能阻隔电流的特性，绝缘性高的构造可避免电流通过电鳗自身器官。
【解析】
1. 确定电池连接方式：串联电池组总电压等于各电池电压之和，并联电池组电压不变，要获得600V的高电压，需将小电池串联。
2. 计算小电池数量：已知单个小电池电压为0.15V，总电压为600V，所需小电池数量 $ n = \frac{600V}{0.15V} = 4000 $ 个。
3. 电鳗的保护构造：电鳗自身器官被绝缘性高的构造包住，电流不会通过自身器官，因此不会被电死。
【答案】
4000 串联 绝缘性
【知识点】
串联电路电压规律、绝缘体特性、电路连接方式
【点评】
本题结合电鳗放电的实际场景，考查串联电池的电压规律和绝缘体的应用，属于初中物理基础知识点的实际应用，难度适中，需要学生掌握串联电池电压的特点并能进行简单计算，同时理解绝缘体在保护自身安全中的作用。
【难度系数】
0.5

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】
要解决本题，需分两步思考：第一步，判断A、B间接入的文具是否为导体，只有导体接入时电路才会导通，发光二极管才可能发光；第二步，结合发光二极管的特性分析后续问题。首先回忆常见的导体和绝缘体：金属（如铁夹）、石墨（铅笔芯主要成分）属于导体，塑料、橡皮属于绝缘体。再回忆发光二极管的特性：单向导电性，且由半导体材料制成。
【解析】
1. 判断能使发光二极管发光的文具：
①铁夹：属于金属，是导体，接入后电路导通，发光二极管可发光；
②塑料尺：塑料是绝缘体，接入后电路断开，发光二极管不发光；
③铅笔芯：主要成分是石墨，石墨是导体，接入后电路导通，发光二极管可发光；
④橡皮：橡胶是绝缘体，接入后电路断开，发光二极管不发光；
因此能使发光二极管发光的是①③。
2. 发光二极管管脚对调后不发光的原因：发光二极管具有单向导电性，电流只能从其正极流入、负极流出，反向接入时无法导通，所以接入任何文具都不能发光。
3. 发光二极管的制作材料：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、半导体特性、发光二极管
【点评】
本题结合常见文具的导电性考查导体与绝缘体的判断，同时考查发光二极管的特性，属于初中物理电学基础题，侧重对基础知识的应用，难度适中。
【难度系数】
0.6