半導(dǎo)體如何實現(xiàn)運算及數(shù)據(jù)處理

2020 年我國將在全球首發(fā) 5nm 手機芯片，芯片基本元件之半導(dǎo)體二極 管主要由 P 型半導(dǎo)體、N 型半導(dǎo)體、接線端、外殼組成，其結(jié)構(gòu)和電路符 號分別如圖甲、乙所示。當一定的電流從正接線端流入，二極管呈現(xiàn)良好的導(dǎo)電性，當電流從負接線端流入，二極管呈現(xiàn)高電阻特性。

N 型半導(dǎo)體內(nèi)含有容易形成電流的自由電子，而 P 型半導(dǎo)體內(nèi)雖然沒有自 由電子，但含有可讓電子停留和經(jīng)過的位置（空穴）。未接通電路時，最靠近半導(dǎo)體交界面處一排的電子向 P 區(qū)擴散占據(jù)空穴，使 P 區(qū)交界面處帶負電，N 區(qū)一側(cè)帶正電，由于電 荷間存在相互作用力，交界面處將阻礙電子繼續(xù)擴散。

半導(dǎo)體與電源相連后，電源負極將發(fā)出大量電子聚集在與之相連的一端，電壓增大到一定值時且電子移動方向與電子擴散方向相同，電子將突破交界面處的阻礙使電路形成通路。反之，半導(dǎo)體呈現(xiàn)的電 阻很大。多個半導(dǎo)體的組合，是構(gòu)成芯片的基礎(chǔ)元件。它們可實現(xiàn)運算及數(shù)據(jù)處理。 發(fā)光二極管（LED）是一種能夠發(fā)光的半導(dǎo)體電子元件，其顯著的特點就是具有單向?qū)щ娦�。其電路符號如也用圖乙所示，用實驗方法測得某型號發(fā)光二極管兩端的電壓 U 和通過它的電流 I 的數(shù)據(jù)如 表所示：

(1)半導(dǎo)體二極管內(nèi)，當電流從 P 到 N 時，二極管電阻_____（較小/較大）。

(2)通路時，二極管輸出信號值 Uk=1，斷路時，輸出信號值 Uk=0，在下圖所示的電路中，a、b 兩點 信號值隨時間的變化關(guān)系如下圖中 A、B 所示，請在 C 圖坐標系中，畫出電路 c處信號值隨時間變化的關(guān)系畫線。

（______）

(3)關(guān)于半導(dǎo)體二極管，下列說法正確的是_____。

A電流從正接線端流入，一定會形成通路

B電子移動方向：電源→P 型半導(dǎo)體→N 型半導(dǎo)體

C半導(dǎo)體二極管的電阻與其兩端的電壓有關(guān)

D當電流從負接線端流入時，交界面帶電子處電阻變小

(4)請在圖丁的坐標紙上用描點法畫出該型號發(fā)光二極管的伏安特性曲線。

（______）

(5)若該型號發(fā)光二極管的最佳工作電壓為 2.5V，現(xiàn)用 5V 的穩(wěn)壓電源供電，則需要在電路中串聯(lián) 一個電阻R才能使其處于最佳工作狀態(tài)，請根據(jù)所畫出的該型號二極管的伏安特性曲線進行分析，串聯(lián)的電阻R的阻值為_____Ω。（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）

(1)如圖甲是小明連接的實物電路，圖中有一根導(dǎo)線連接錯誤，請你在連接錯誤的導(dǎo)線上打“×”并補畫出正確的連線。

（___________）

(2)閉合開關(guān)前，滑動變阻器滑片P應(yīng)處于最_____端（選填“左”或“右”）。

(3)接著閉合開關(guān)，兩電表均無示數(shù)�，F(xiàn)將電壓表接在變阻器兩端時無示數(shù)，接在開關(guān)兩端時有示數(shù)，則電路故障是_____。

A電阻斷路 B 電流表斷路 C 滑動變阻器短路 D開關(guān)斷路

(4)排除故障后進行實驗，當10Ω電阻換成 15Ω的電阻后，應(yīng)把變阻器滑片P向______（選填“左”或“右”）端移動，移動滑片時要觀察________（選填“電流表”或“電壓表”）才能達到實驗?zāi)康摹?/span>

(5)通過實驗得到如圖（乙）所示的電流I 隨電阻 R變化的圖象，由圖象可得出結(jié)論：_____。

(6)由圖像知，當接入 l5Ω的電阻后，在讀取電流時滑動變阻器的電阻為_____Ω。為了使實驗?zāi)茼樌�進行，該同學(xué)不可使用的定值電阻有_____。（寫出電阻值，多寫少寫不給分）

(1)小球進入水平面時的動能是由______ 轉(zhuǎn)化來的。實驗時通過______來比較動能大小。

(2)根據(jù)甲圖和乙圖所示實驗得到的結(jié)論，可以用來解釋汽車______（選填 “超載”或“超速”）帶來的安全隱患。

(3)小球撞擊木塊的過程中，對木塊______ （選填“做功”或“不做功”），木塊最終會停下來的主要原因是______。

(4)根據(jù)乙圖和丙圖所示實驗，______（選填“能”或“不能”）比較出 a、b 兩個小球哪個到達水平面時動能更大。

(1)小明通過物理知識的學(xué)習(xí)，知道放大鏡就是凸透鏡。在活動課中，他用放大鏡觀察近處的手指（如圖 1），看到手指______ 的像；再用放大鏡觀察遠處的房屋（如圖 2），看到房屋______的像（選 填“放大”、“等大”或“縮小”）。

(2)小明猜想：凸透鏡成像的大小可能與蠟燭到透鏡的距離有關(guān)。于是，他在如圖 3 所示的光具座上， 不斷改變蠟燭到透鏡的距離，并移動光屏進行實驗，發(fā)現(xiàn)物體到凸透鏡的距離越長，光屏上像的大小就越______。實驗中當光屏上成清晰像時，小明在蠟燭和凸透鏡間放上自己所配戴的近視眼鏡，若仍要在光屏上成清晰的像，則需將光屏向______（填 “靠近”或“遠離”）凸透鏡的方向移動。

(3)小明根據(jù)實驗的數(shù)據(jù)繪制了物距 u 和像距 v 之間關(guān)系的圖象，如圖 4 所示。由圖象可知，該凸透鏡的焦距是______cm；當把物體放到距凸透鏡 8cm 處時，移動光屏______承接到像（選填“能”或“不能”，下同），再把光屏放在蠟燭左側(cè)，移動光屏______ 承接到像。

(1)加熱過程中開關(guān) S 應(yīng)與_____（選填“a”或 “b”）接觸，求出此過程水吸收的熱量______；

(2)此加熱過程中電開水器的消耗的電能____；

(3)R2 的阻值_____。

(1)2kg 的汽油完全燃燒放出多少熱量？（汽油的熱值取 4.5×107J/kg）

(2)汽車在平直公路上勻速行駛的功率為多少？

(3)汽車從坡底向坡頂運送砂石的效率是多少？

(1)為了得到質(zhì)量相同的水和煤油，在實驗室里通常使用的測量工具是________。

(2)在相同條件下用相同的電加熱器分別給水和煤油加熱，要使水和煤油升高相同的溫度，對________（“水””或“煤油”）加熱的時間更長。

(3)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，小明作出了水和煤油的溫度隨時間變化的圖象，由圖象可知，煤油的比熱容為_______J/（kg℃）[c 水=4.2×10 J/（kg℃）]。

【題目】我國第二艘航空母艦己于 2018 年 5 月 13 日開始出海試航，將來可增加我國海軍實力。如 圖所示，遼寧號航空母艦處于訓(xùn)練過程中，艦載飛機飛離航母，與飛離前相比，母艦會_________ （選填“上浮一些”、 “下沉一些”或“保持不變””）。 航空母艦底部所受液體壓強__________（填“變大”、“變小”或“不變”）。艦載機起飛時，機翼上表面空氣流動速度___________（選填“大于”、“小 于”或 “等于” ） 下表面空氣流動速度。