导体、绝缘体、半导体和超导体
一、选择题
（11·泉州）6．下列物体中属于导体的是
A．玻璃杯B．竹筷C．瓷碗D．不锈钢杯
答案：D
（11·北京）3．下列用品中，通常情况下属于绝缘体的是
A．金属勺B．瓷碗C．铅笔芯D．铁钉
答案：B
（11·莆田）8．当温度降低到一定程度时，某些物质的电阻会变为零，这种物质叫做超导体。电流通过超导体时不发热，因此超导体的应用十分广泛。假如有室温环境中的超导体，可用它来制作
A．家用保险丝B．白炽灯灯丝
C．电热丝D．输电导线
答案：D
（11·漳州）9．下列物品中使用了半导体材料的是
A．机器人B白炽灯C．滑动变阻器D，机械手表
答案：A
（11·柳州）2．下列物体中，通常情况下属于绝缘体的是
A．金属B．人体C．铅笔芯D．橡胶
答案：D
（11·昆明）7．下列材料中符合大功率、远距离输送电能要求并最具有应用前景的是A．铝质材料B．超导体材料C．纳米材料D．半导体材料
答案：B
（11·新疆）4．将下面一个物体与小灯泡串联在电源上，闭合开关后，能使小灯泡发光的是
A．橡皮B．铅笔芯C．塑料尺D．透明胶带
答案：B
(11·潜江、天门、仙桃等)34．下列物体中，不可能应用超导材料的是
A．输电导线B．发电机线圈C．电炉丝D．磁悬浮列车
答案：C
（11·杭锦旗）6．今年四月，美国《科学》杂志发表“新超导体将中国物理学家推到最前沿”的评述。这表明，在新超导体研究领域，我国取得了令人瞩目的成就。假如人们已研制出常温下的超导体，则可以用它制作
A．家用保险丝B．白炽灯泡的灯丝
C．电炉的电阻丝D．远距离输电导线
答案：D
（11·沈阳）4．材料科学的发展正在影响着我们的生活，下列关于材料应用的说法中正确的是
A．保险丝是利用半导体材料制成的
B．利用超导材料做电热丝，电热丝会更热
C．利用钨做灯丝，是因为钨的熔点低
D．试电笔外壳是用塑料制成的，因为它是绝缘材料
答案：D
（11·清远）2．太阳能电池的光伏板是由非晶态硅制成的，它能把太阳能直接转化为电能，其主要材料是
A．磁性材料B．纳米材料C．半导体D．超导体
答案：C
二、填空题
（11·湛江）14．在我国，家庭电路的电压是_______V，每个用户之间的电路连接方式是_______联；今年高考，湛江市首次使用金属探测仪防止考生作弊，金属是______（填“导体”或“绝缘体”）．
答案：220 并导体
（11·肇庆）12．有一种材料，它的导电性介于导体和绝缘体之间，这种材料称为_______材料，电脑的微处理器就是由成千上万个这种材料制成的元件组成；某些材料在特定温度下，电阻接近于零，这种材料物理学上称之为_______材料，此处的特定温度通常_______（选填“很高”、“接近常温”或“很低”）．
答案：半导体超导很低
（11·崇左）18．如图（甲）所示，把玻璃珠接入电路中，闭合开关，发现小灯泡不发光。说明：；
现给玻璃珠加热，如图乙所示，当玻璃珠加热到红炽状态时，发现小灯泡发光，说明：。
答案：玻璃珠不容易导电（或：玻璃珠是绝缘体）红炽状态下的玻璃珠是导体
（11·牡丹江）16．今年的中考，同学们要使用2B铅笔涂卡，如图所示。使用时，铅笔与纸面之间发生滑动产生________，只有在一定面积上均匀涂抹并且深度适合，计算机才能有效识别。若将2B铅笔的笔芯接入电路中，小灯泡会发光，这说明铅笔芯是________。
答案：摩擦（或摩擦力、滑动摩擦力）导体
（11·广东）8．硅、锗等半导体材料的导电能力比铜、铁等金属的导电能力____(选填“强”或“弱”)。某些物质在温度很低时，电阻变为____，这就是超导现象。如果能制造出常温下的超导体，它可以在下列哪些情境得到应用____(选填序号)。
①用作电吹风的电热丝②用作白炽灯的灯丝③用作输电线缆
答案：弱零③
（11·东营）17．1911年，荷兰科学家昂内斯在低温实验中意外发现：当温度下降到-269℃时，水银的电阻突然消失了，这就是超导现象。超导现象应用于实际的好处有：__________________________________________________（写出一条即可）。
答案：电能输送过程降低电能损耗）或“电厂发电过程降低电能损耗”、“储存电力过程降低电能损耗”、“因不考虑散热问题，可使电子设备微型化”等）
例析半导体、超导体的应用
例析半导体、超导体的应用 河北王静 一. 利用半导体的特性解题 用半导体材料制成的热敏电阻具有热敏特性，用半导体材料制成的光敏电阻具有光敏特性，掌握其特性是分析传感器原理或自动装置原理的基础。同时还要知道二极管的单向导电性。 例1. 家用电饭煲中的电热部分是在电路中串联一个PTC（以钛酸钡为主要材料的热敏电阻器），其电阻率随温度变化的规律如图所示，由于这种材料具有发热和控温双重功能，能使电饭煲自动地处于煮饭和保温状态。 （1）通电前材料的温度低于t1，通电后，电压保持不变，它的功率是（） A. 先增大后减小 B. 先减小后增大 C. 达到某一温度后功率不变 D. 功率一直在变化 （2）当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在（） A. t1 B. t2 C. t1到t2之间的某个温度上 D. 大于t2的某个温度上 解析：当电饭煲内的温度从0升高到t1的过程中，热敏电阻的电阻率随着温度的升高而减小，则电阻也随着温度的升高而减小，而加在电饭煲上的电压保持不变，由 可知，在此过程中电饭煲的发热功率P1随着温度的升高而增大，当温度达到t l时，发热功率达到最大。温度从t1到t2的过程中，随着温度的升高电阻率增大，电阻也随之增大，则可知发热功率减小；而温度越高，其温度与外界的温差就越大，电饭煲的散热功率P2越大。因此，在这之间的某一温度发热功率等于散热功率，即达到保温状态。设此温度为t3；当t
※超导简介与超导材料的历史
神奇的超导：超导简介与超导材料的历史 神奇的超导 罗会仟周兴江 一、什么是超导？ 电阻起源于载流子（电子或空穴）在材料中运动过程中受到的各种各样的阻尼。按照材料的常温电阻率从大到小可以分为绝缘体、半导体和导体。绝大部分金属都是良导体，他们在室温下的电阻率非常小但不为零，在10－12 mΩ?cm量级附近。自然界是否存在电阻为零的材料呢？答案是肯定的，这就是超导体。当把超导材料降到某个特定温度以下的时候，将进入超导态，这时电阻将突降为零（图1），同时所有外磁场磁力线将被排出超导体外，导致体内磁感应强度为零，即同时出现零电阻态和完全抗磁性。超导态开始出现的温度一般称为超导临界温度，一般定义为Tc。微观上来说，当超导材料处于超导临界温度之下时，材料中费米面附近的电子将通过相互作用媒介而两两配对，这些电子对将同时处于稳定的低能组态，叫“凝聚体”。在外加电场驱动下，所有电子对整体能够步调一致地运动，因此超导又属于宏观量子凝聚现象。对于零电阻态，实验上已经证实超导材料的电阻率小于10－23 mΩ?cm，在实验精度允许范围内已经可以认为是零。如果将超导体做成环状并感应产生电流，电流将在环中流动不止且几乎不衰减。超导体的完全抗磁性并不依赖于超导体降温和加场的次序，也称为迈斯纳（Meissner）效应。一个材料是否为超导体，零电阻态和完全抗磁性是必须同时具有的两个独立特征。
超导态下配对的电子对又称库珀（Cooper）对。配对后的电子将处于凝聚体中，打破电子对需要付出一定的能量，称为超导能隙，它反映了电子间的配对强度。一般来说，超导态在低外磁场及低温下是稳定的有序量子态。超导体的一系列神奇特性意味着我们可以在低温下稳定地利用超导体，比如实现无损耗输电、稳恒强磁场和高速磁悬浮车等。正因如此，自从超导发现以来，人们对超导材料的探索脚步一直不断向前，对超导微观机理和超导应用的研究热情也从未衰减。随着对超导研究的深入，一系列新的超导家族不断被发现，它们展现的新奇物理现象也在不断挑战人们对现有凝聚态物理的理解，同时实验技术手段也因此得以加速进步，理论概念更是取得了诸多飞跃。已逾百年的超导研究，在诸多科学家的推动下，依旧不断展示新的魅力！ 金属Hg在4.2K以下的零电阻态
导体 绝缘体和半导体的能带论解释
6.3 导体、绝缘体和半导体的能带论解释
一.满带电子不导电 二.未满带电子导电 三.近满带和空穴导电 四.导体、绝缘体和半导体
见黄昆书 5.3节p250
虽然所有固体都含有大量电子，但却有导体和绝缘体 之分，这一基本事实曾长期得不到严格解释，能带论首次 从理论上做了严格说明，是能带论发展初期的重大成就， 也由此开辟了金属电导、绝缘体和半导体的现代理论。
有电场存在时，由于不同材料中电子在能带中的填充情况 不同，对电场的响应也不同，导电能力也各不相同。我们分三 种情况讨论（针对价电子形成的价带而言)：
满 带：电子已填满了能带中所有的能态。 导 带：一个能带中只有部分能态填有电子，而其余的能
态为没有电子填充的空态。 近满带：一个能带的绝大部分能态已填有电子，只有少数
能态是空的。
能带中每个电子对电流的贡献 -ev(k)，因此带中所有
电子的贡献为：
J
?
1 V
? ?e? ? v ?k ?
k
求和包括能带中所有被占据态。
一. 满带电子不导电
在 k 空间中，对于同一能带有 En ?k ? ? En ?-k ?
容易证明，对于同一能带，处于k态和处于－k态的电 子具有大小相等方向相反的速度。
v
?
k
?
?
1 ?
?k
En
?
k
?
v
?-k?
?
1 ?
?-k En
?-k?
?
?
1 ?
?k En
?k?
?
?v
?k?
当没有外加电场时，在一定温度下，电子占据 k 态和－k态的 几率只与该状态的能量有关。所以，电子占据 k 态和－k态的
几率相同，这两态的电子对电流的贡献相互抵消。由于能带 相对于 k是对称的，所以，电流密度对整条能带积分后也没 有宏观电流，即 J ＝ 0。
2019中考物理真题分类汇编 新材料及应用 选择、填空、实验题 半导体、超导体、纳米材料等(共14题)
2019中考物理真题分类汇编新材料及应用选择、填空、实验题半导体、超导体、纳米材料等（共14题，有答案） 一、选择题 1．（2019?呼伦贝尔）下列有关材料、信息、能源的说法正确的是（）A．LED灯核心元件的主要材料是超导体 B．光纤通信是利用光的反射传递信息的 C．当前运行的核电站是利用核聚变发电的 D．不同频率的电磁波在真空中传播速度不同 2．（2019?济南）华为Mate20系列智能手机所搭载的国产7纳米制造工艺麒麟980芯片，“在指甲盖大小的尺寸上塞进69亿个晶体管”，实现了性能与能效提升的新突破。计算机芯片、智能手机芯片等体积的微型化及性能的代际提升，都得益于一种新型材料的研发。这种新型材料是（） A．超导材料B．磁性材料C．纳米材料D．半导体材料3．（2019?百色）LED灯是一种节能光源，核心元件是发光二极管，二极管的主要材料是（）A．钨丝B．陶瓷C．半导体D．超导体4．（2019?沈阳）一天晚上，某集体宿舍楼突然断电，走廊的应急灯立即亮起。经检查发现楼内空气开关跳闸。8min之后故障排除，闭合空气开关恢复供电，应急灯熄灭。应急灯的发光元件由多个发光二极管组成，每盏应急灯的实际功率为2W．下列说法中正确的是（） A．空气开关跳闸一定是用电器总功率过大造成的 B．发光二极管发光部分是由超导体材料制成的 C．本次断电每盏应急灯消耗的电能是16J D．应急灯亮起时将电能主要转化为光能 5．（2019?玉林）超导现象是指某些物质在温度很低时电阻变为零的现象。如果某种超导材料能应用于实际，最适合用来制作（） A．保险丝B．输电导线 C．电炉丝D．变阻器的电阻丝 6．（2019?海南）我国年仅22岁的优秀青年科学家曹原研究发现：当两层石墨烯以一个“魔角”叠加在一起时，再加入一定数量的电子，石墨烯的电阻突然变为0．此现象中石墨烯是（） A．绝缘体B．导体C．半导体D．超导体7．（2019?新疆）芯片是指含有集成电路的硅片，制造芯片的主要材料是（）A．导体B．半导体C．绝缘体D．超导体8．（2019?邵阳）现代生产生活中需要各种各样的材料，下列说法正确的是（）A．超导体是一种电阻超级大的材料 B．橡胶、铝、塑料都是很好的绝缘材料 C．用半导体材料可以制成性能优良的输电导线 D．有些半导体材料对光比较敏感，可以用来制造光敏电阻 9．（2019?河南）一款5G手机的折叠屏由柔性发光二极管制成，其中制成发光二极管的材料是（） A．导体B．半导体C．超导体D．绝缘体10．（2019?郴州）电池作为一种可移动电源，生活中应用十分广泛。常见的电池有干电池、
导体、绝缘体、半导体和超导体
一、选择题 1．下列用品中，通常情况下属于绝缘体的是 A．金属勺B．瓷碗C．铅笔芯D．铁钉 2．当温度降低到一定程度时，某些物质的电阻会变为零，这种物质叫做超导体。电流通过超导体时不发热，因此超导体的应用十分广泛。假如有室温环境中的超导体，可用它来制作 A．家用保险丝B．白炽灯灯丝C．电热丝D．输电导线 3．下列物品中使用了半导体材料的是 A．机器人B白炽灯C．滑动变阻器D，机械手表 4．将下面一个物体与小灯泡串联在电源上，闭合开关后，能使小灯泡发光的是 A．橡皮B．铅笔芯C．塑料尺D．透明胶带 5．材料科学的发展正在影响着我们的生活，下列关于材料应用的说法中正确的是 A．保险丝是利用半导体材料制成的B．利用超导材料做电热丝，电热丝会更热 C．利用钨做灯丝，是因为钨的熔点低D．试电笔外壳是用塑料制成的，因为它是绝缘材料 5.小明家装修房屋需要购买导线，关于导线种类的选择，最恰当的是： A．强度大的铁丝B．细小价格较便宜的铝丝 C．粗一点的铜丝D．性能稳定的镍铬合金丝 6．太阳能电池的光伏板是由非晶态硅制成的，它能把太阳能直接转化为电能，其主要材料是A．磁性材料B．纳米材料C．半导体D．超导体 二、填空题 7．有一种材料，它的导电性介于导体和绝缘体之间，这种材料称为_______材料，电脑的微处理器就是由成千上万个这种材料制成的元件组成；某些材料在特定温度下，电阻接近于零，这种材料物理学上称之为_______材料，此处的特定温度通常_______（选填“很高”、“接近常温”或“很低”）． 8．如图（甲）所示，把玻璃珠接入电路中，闭合开关，发现小灯泡不发光。说明：； 现给玻璃珠加热，如图乙所示，当玻璃珠加热到红炽状态时，发现小灯泡发光，说明：。 9．硅、锗等半导体材料的导电能力比铜、铁等金属的导电能力____(选填“强”或“弱”)。某些物质在温度很低时，电阻变为____，这就是超导现象。如果能制造出常温下的超导体，它可以在下列哪些情境得到应用 ____(选填序号)。 ①用作电吹风的电热丝②用作白炽灯的灯丝③用作输电线缆 10.如图所示的是插入式电阻箱的结构示意图。它的最大电阻值是________Ω，图中A、B两个接线柱之间的电阻值是________Ω。
导体绝缘体和半导体的能带模型
§ 5-6 导体、绝缘体和半导体的能带模型 尽管所有的固体都包含大量有电子，但有些固体具有很好的电子导电性能，而另一些固体则观察不到任何电子的导电性。对于固体为什么分为导体、绝缘体和半导体呢？这一基础事实曾长期得不到解释，能带论对这一问题给出了一个理论说明，并由此逐步发展成为有关导体、绝缘体和半导体的现代理论。 每个能带均由N个准连续能级组成(N为晶体原胞数)，所以，每个能 带可容纳2N个电子。晶体电子从最低能级开始填充，被电子填满的能带称作满带，被电子 部分填充的能带称为不满带，没有电子填充的能带称为空带。能带论解释固体导电的基本观点是：满带电子不导电，而不满带中的电子对导电有贡献。 5. 6. 1 满带电子不导电 从前面的知识中，已经知道，晶体中电子能量本征值E(k)是k的偶函数，则利用(5-5-11)，可以证明 k空间具有中心对 v(-k)=-v(k)，即v(k)是k的奇函数。一个完全填满的电子能带，电子在能带上的分布，在 称性，即一个电子处于k态，其能量为E(k)，则必有另一个与其能量相同的E(-k)=E(k)电子处于-k态。当 不存在外电场时，尽管对于每一个电子来证，都带有一定的电流-ev,但是k态和-k态的电子电流-ev(k)和 -ev(-k)正好一对对相互抵消，所以说没有宏观电流。 当存在外电场或外磁场时，电子在能带中分布具有k空间中心对称性的情况仍不会改变。以一维能带 为例，图5-6-1中k轴上的点子表示简约布里渊区内均匀分布的各量子态的电子。如上所述，在外电场 的作用下，所有电子所处的状态都以速度 dk dt eE h (5-6-1) 沿k轴移动。由于布里渊区边界A和A两点实 F 图5-6-1外场下满带电子的运动 际上代表同一状态，在电子填满布里渊区所有状 态即满带情况下，从A点称动出去的电子同时就 从A点流进来，因而整个能带仍处于均匀分布填 满状态, 5. 6. 2 并不产生电流。 不满带的电子导电 5-6-2给出不满带电子填充的情况，没有 外电场时，电子从最低能级开始填充，而且k态 和-k态总是成对地被电子填充的，所以总电流为 零。存在外电场时，整个电子分布将向着电场反方向移动, 由于电子受到声子或晶格不完整性的散射作用, 5-6-2 (b)所示。当电子分布偏离中心对称状况时，各电了所荷载的电流中将只有一部分被抵消，因而总电流不为零。外加电场增强，电子 电子的状态代表点不会无限地称动下去，而是稍稍偏离原来的分布，如图 分布更加偏离中心对称分布，未被抵消的电子电流就愈大，晶体总电流也就愈大。由于不满带电子可以导晶体中电子有能量本征值分裂成一系列能带,
导体、绝缘体和半导体的能带模型
§5-6 导体、绝缘体和半导体的能带模型 尽管所有的固体都包含大量有电子，但有些固体具有很好的电子导电性能，而另一些固体则观察不到任何电子的导电性。对于固体为什么分为导体、绝缘体和半导体呢？这一基础事实曾长期得不到解释，能带论对这一问题给出了一个理论说明，并由此逐步发展成为有关导体、绝缘体和半导体的现代理论。 晶体中电子有能量本征值分裂成一系列能带，每个能带均由N 个准连续能级组成（N 为晶体原胞数），所以，每个能带可容纳2N 个电子。晶体电子从最低能级开始填充，被电子填满的能带称作满带，被电子部分填充的能带称为不满带，没有电子填充的能带称为空带。能带论解释固体导电的基本观点是：满带电子不导电，而不满带中的电子对导电有贡献。 5. 6. 1 满带电子不导电 从前面的知识中，已经知道，晶体中电子能量本征值E (k )是k 的偶函数，则利用（5-5-11），可以证明v (-k )=-v (k )，即v (k )是k 的奇函数。一个完全填满的电子能带，电子在能带上的分布，在k 空间具有中心对称性，即一个电子处于k 态，其能量为E(k )，则必有另一个与其能量相同的E (-k )=E (k )电子处于-k 态。当不存在外电场时，尽管对于每一个电子来证，都带有一定的电流-e v ，但是k 态和-k 态的电子电流-e v (k )和-e v (-k )正好一对对相互抵消，所以说没有宏观电流。 当存在外电场或外磁场时，电子在能带中分布具有k 空间中心对称性的情况仍不会改变。以一维能带为例，图5-6-1中k 轴上的点子表示简约布里渊区内均匀分布的各量子态的电子。如上所述，在外电场E 的作用下，所有电子所处的状态都以速度 d e dt =- k E …………………………………………………………………………………………(5-6-1) 沿k 轴移动。由于布里渊区边界A 和A '两点实 际上代表同一状态，在电子填满布里渊区所有状态即满带情况下，从A 点称动出去的电子同时就从A '点流进来，因而整个能带仍处于均匀分布填满状态，并不产生电流。 5. 6. 2 不满带的电子导电 图5-6-2给出不满带电子填充的情况，没有外电场时，电子从最低能级开始填充，而且k 态和-k 态总是成对地被电子填充的，所以总电流为 零。存在外电场时，整个电子分布将向着电场反方向移动，由于电子受到声子或晶格不完整性的散射作用，电子的状态代表点不会无限地称动下去，而是稍稍偏离原来的分布，如图5-6-2 (b)所示。当电子分布偏离中心对称状况时，各电了所荷载的电流中将只有一部分被抵消，因而总电流不为零。外加电场增强，电子分布更加偏离中心对称分布，未被抵消的电子电流就愈大，晶体总电流也就愈大。由于不满带电子可以导 图5-6-1 外场下满带电子的运动 F
超导物理与诺贝尔奖
超导物理作为一个有近百年历史的学科，它是随着对超导电性的研究、认识不断发展起来的，特别是50年代以来取得了一系列重大突破，引发了今天的高温超导电性机理及超导材料研究的热潮。 昂内斯(中间白衣者)在他所创立的低 温实验室内 昂内斯(1853～1926) 荷兰低温物理 学家 1908年成功地液化了氦气，1911年 发现了某些金属在液氦温度下电阻 突然消失，即“超导电性”现象，于 1913年获奖。
巴丁(1908～1991) 美国物理学家 库珀(1930～) 美国物 理学家 施里弗(1931～) 美国物理学家 1957年巴丁、库珀和施里弗合作创建了超导微观理论，于1972年获奖。这一理论能对超导电性作出正确的解释，并极大地促进了超导电性和超导磁体的研究与应用。 用于电子对撞机的超导线圈，重达65吨。
。 约瑟夫森(1940～) 英国物理学家1962年预言存在超导电子对隧道电流，第二年这一预言被实验证实，并被命名为约瑟夫森效应，1973年获奖 贾埃弗(1929～) 挪威裔美国物理学家1957年完成了量子隧道效应实验，并于1963年完成了超导体隧道效应实验。于1973年获奖。 约瑟夫森和贾埃弗的发现，对于研制高性能的半导体和超导体元器件具有很高的应用价值，并导致超导电子学的建立。
K.A.缪勒(1927～) 瑞士物理学家 1983年缪勒和柏德诺兹合作进行超导研究，三年后发现了钡镧铜氧体系高温超导化合物。于1987年获奖。这一研究成果导致了多种液氮温区高温超导体材料的出现，并宣告了超导技术开发应用时代即将到来。 超导研究已长达近一个世纪，20年前超导应用在科学界还被认为是一种侈谈。而今天，它已在科研、医疗、交通、通信、军事、电力和能源等领域得到了应用。但这只是序幕，超导研究与应用在21世纪将为我们展现更加绚丽辉煌的前景。 柏德诺兹(1950～) 德国物理学家 应用超导体的磁悬浮列车实验装置
导体绝缘体半导体和超导体
一、选择题 （11·泉州）6．下列物体中属于导体的是 A．玻璃杯B．竹筷C．瓷碗D．不锈钢杯 答案：D （11·北京）3．下列用品中，通常情况下属于绝缘体的是 A．金属勺B．瓷碗C．铅笔芯D．铁钉 答案：B （11·莆田）8．当温度降低到一定程度时，某些物质的电阻会变为零，这种物质叫做超导体。电流通过超导体时不发热，因此超导体的应用十分广泛。假如有室温环境中的超导体，可用它来制作 A．家用保险丝B．白炽灯灯丝 C．电热丝D．输电导线 答案：D （11·漳州）9．下列物品中使用了半导体材料的是 A．机器人B白炽灯C．滑动变阻器D，机械手表 答案：A （11·柳州）2．下列物体中，通常情况下属于绝缘体的是 A．金属B．人体C．铅笔芯D．橡胶 答案：D （11·昆明）7．下列材料中符合大功率、远距离输送电能要求并最具有应用前景的是A．铝质材料B．超导体材料C．纳米材料D．半导体材料 答案：B （11·新疆）4．将下面一个物体与小灯泡串联在电源上，闭合开关后，能使小灯泡发光的是 A．橡皮B．铅笔芯C．塑料尺D．透明胶带 答案：B (11·潜江、天门、仙桃等)34．下列物体中，不可能应用超导材料的是 A．输电导线B．发电机线圈C．电炉丝D．磁悬浮列车 答案：C （11·杭锦旗）6．今年四月，美国《科学》杂志发表“新超导体将中国物理学家推到最前沿”的评述。这表明，在新超导体研究领域，我国取得了令人瞩目的成就。假如人们已研制出常温下的超导体，则可以用它制作
A．家用保险丝B．白炽灯泡的灯丝 C．电炉的电阻丝D．远距离输电导线 答案：D （11·沈阳）4．材料科学的发展正在影响着我们的生活，下列关于材料应用的说法中正确的是 A．保险丝是利用半导体材料制成的 B．利用超导材料做电热丝，电热丝会更热 C．利用钨做灯丝，是因为钨的熔点低 D．试电笔外壳是用塑料制成的，因为它是绝缘材料 答案：D （11·清远）2．太阳能电池的光伏板是由非晶态硅制成的，它能把太阳能直接转化为电能，其主要材料是 A．磁性材料B．纳米材料C．半导体D．超导体 答案：C 二、填空题 （11·湛江）14．在我国，家庭电路的电压是_______V，每个用户之间的电路连接方式是_______联；今年高考，湛江市首次使用金属探测仪防止考生作弊，金属是______（填“导体”或“绝缘体”）． 答案：220 并导体 （11·肇庆）12．有一种材料，它的导电性介于导体和绝缘体之间，这种材料称为_______材料，电脑的微处理器就是由成千上万个这种材料制成的元件组成；某些材料在特定温度下，电阻接近于零，这种材料物理学上称之为_______材料，此处的特定温度通常_______（选填“很高”、“接近常温”或“很低”）． 答案：半导体超导很低 （11·崇左）18．如图（甲）所示，把玻璃珠接入电路中，闭合开关，发现小灯泡不发光。说明：； 现给玻璃珠加热，如图乙所示，当玻璃珠加热到红炽状态时，发现小灯泡发光，说明：。
半导体和超导体
达标训练 基础·巩固 1.半导体不宜制作（） A.电阻 B.导线 C.晶体三极管 D.集成电路 解析：半导体有一定的电阻，用作导线易发热. 答案：B 2.用超导体不能制作的电器有（） A.电炉 B.发电机 C.电动机 D.计算机 解析：超导体无电阻，不产生热. 答案：A 3.若常温下的超导体能研制成功，它适于做以下哪些元件（） A.保险丝 B.输电线 C.电炉丝 D.电磁铁 解析：保险丝和电炉丝应用电流热效应.用超导体无法工作. 答案：BD 4.街道旁的路灯、江海里的航标灯都要求夜晚亮、白天熄，利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置，实行了自动控制，这是利用半导体的（） A.压敏性 B.光敏性 C.热敏性 D.三种特性都利用了 解析：半导体的电阻变化引起灯的亮、灭. 答案： B 综合·应用 5.超导现象是当今高科技的热点.当一块磁体靠近超导体时，超导体会产生强大的电流并且对磁体有排斥作用，这种排斥作用可以使磁体悬浮在空中，磁悬浮列车利用的就是这种原理.那么超导体产生强大电流的原因是（） A.超导体中磁通量很大 B.超导体中磁通量的变化率很大 C.超导体中电阻极小 D.超导体中电压很大 解析：磁悬浮列车需要强大的电流，只能利用超导体电阻小的特性维持电路中的电流. 答案：C 6.如图14-3-5所示，已知R1为半导体热敏电阻，R2与R3是普通电阻，当灯泡L的亮度变暗时，说明（） 图14-3-5 A.环境温度升高 B.环境温度降低 C.环境温度不变 D.都有可能 解析：灯泡变暗，灯泡中的电流变小， R1变大，说明环境温度降低. 答案：B 7.如图14-3-6所示，如果用超导体作灯丝制作电灯泡，把这样的电灯泡L和一个小阻值的电阻R串联接到电源电压恒为U的电路中，则下列说法中正确的是…（）
超导材料的应用与前景展望
超导材料的应用与前景展望 摘要：超导是超导电性的简称，是指某些物体当温度下降至一定温度时，电阻突然趋近于零的现象。具有这种特性的材料称为超导材料。自从超导发现至今，超导的研究和超导材料的研制已迅速发展，超导材料的物质结构及性质已逐渐研究清楚，其具有优越的物理性质和优越的性能，目前已被广泛的接受和认同，超导材料也得到了广泛的应用，特别是高温超导材料的广泛应用将会给社会带来的巨大变革。 关键字：超导材料；临界参量；超导应用 Application and Prospect of superconducting materials Abstract: Superconducting superconductivity for short, refers to some object when the temperature drops to a certain temperature, resistance suddenly approaches zero phenomenon. With the characteristics of the material called superconducting materials. Since the superconducting found so far, the research and development of superconducting superconducting materials has developed rapidly, the material structure and properties of superconducting materials has been studied clearly, which has physical properties superior and superior performance, has been widely accepted and recognized, superconducting materials have been widely used, especially the great change widely used high temperature superconducting materials will bring to the society. Key words:Superconductor;Critical parameter;Superconducting application 1 引言 1911年荷兰物理学家翁奈在研究水银低温电阻时首先发现了超导现象。后来许多科学家又陆续发现了一些金属、合金和化合物在低温时电阻也变为零，即具有超导现象。超导现象是20世纪的重大探索发现之一。物质在超低温下，失去电阻的性质称为超导电性；相应的具有这种性质的物质就称这超导体。超导材料具有的优异特性使它从被发现之日起，就向人类展示了诱人的应用前景。有专家预言，超导体的应用将导致一场新技术革命，尤其是高温超导材料的发现，是最近几十年来物理学及材料科学领域中的重大突破之一，已引起全世界广泛关注，各国众多科学工作者参与超导的研究与发展工作，人们将会很快感受到它给社会带来的巨大变革。目前，超导材料已被应用于很多领域，本文拟就超导材料的性质、临界参量、分类、应用及前景展望等几个方面展开论述，以帮助人们更好的认识超导材料。
中考物理考点：导体 半导体 绝缘体
一、选择题 1.（2018北京，1，2）下列物品中，通常情况下属于导体的是 A. 塑料安全帽 B. 布手套 C. 橡胶鞋 D. 钢尺 【答案】D 【解析】通常情况下棉布、干木棒、塑料、橡胶都属于绝缘体，金属、人体、大地、酸碱盐水溶液是导体，故、选D。 2.（2018桂林市，7，3分）各种新村科正在提高我们的生活品质，坚硬的纳米材料——石墨烯，就是其中的一种，它几乎是完全透明的，并有着出色的导电性和导热性．下列物体中不适合使用石墨烯制作的是（） A．防弹衣 B．隔热手套 C．电脑元件 D．太阳能电池 【答案】B 【解析】因为石墨烯时一种坚硬的纳米材料，所以可以用来制防弹衣，故A不符合题意；因为石墨烯由出色的导热性，所以不能用来制隔热手套，故B符合题意；因为石墨烯由出色的导电性可以用来制电脑元件，故C不符合题意；因为石墨烯几乎完全透明，由出色的导电性可以用来制太阳能电池，故D不符合题意． 3.（2018广西柳州，2，3）用一个物体将如图2电路中a和b两点连楼起来，可以使小灯泡发光。下列物体中最合适的是 A.铁钉 B．木筷子 C．橡皮擦 D.型科吸管 【答案】A 【解析】本题考查的是导体绝缘体，要想让灯泡发光就得使电路成为通路，而铁钉是导体，木块、塑料、橡皮都是绝缘体。故本题选A。 4.（2018安顺市，2，3分） 【答案】B 【解析】“排热被”说明它的导热性能好，能把电子元件产生的热量及时传走，故A、C、D不正确；B正确． 5.（2018贵州省遵义市，19题，3分）
【答案】D 【解析】天然气一旦消耗短时间内无法再生，所以属于不可再生能源，A错误；手机充电过程中将电能转化为化学能，B错误；手机通话是利用电磁波传递信息，C错误；半导体材料可以制成二极管、三极管等元件，D正确.故选D. 6.（2018河南省，题号7，分值2）下列物品中，在通常情况下都是绝缘体的是（） A.玻璃棒、橡胶棒 B.铅笔芯、硬币 C.金属勺、塑料尺 D.陶瓷碗、盐水 【答案】A 【解析】善于导电的物体叫导体，比如题中的铅笔芯、硬币,金属勺,盐水；不善于导电的物体叫绝绿体比如题中的玻璃棒、橡胶棒、塑料尺，陶瓷碗。 7.（2018湖南省衡阳市，题号13，分值2）下列有关物理知识的应用，说法正确的是 A．飞机的机翼能获得升力，是应用了流体中流速越大的地方压强越大的原理 B．人用吸管吸食饮料是靠大气压强把饮料“压”进了嘴里 C．体操运动员上杠前给手涂防滑粉是为了减小摩擦力 D．超导材料可应用于电饭锅和远距离输电线 【答案】B 【解析】飞机的机翼能获得升力，是应用了流体中流速越大的地方压强越小的原理，A错误；利用吸管喝饮料时，嘴吸吸管内的空气，管内气压变小，饮料上方的气压大于管内的气压，把饮料压进管内，进到嘴里，B正确；体操运动员上杠前给手涂防滑粉是通过增大接触面的粗糙程度增大摩擦力，C错误；超导材料电阻非常小，可用于 远距离输电线，但不能用于电饭锅，电饭锅是利用电流的热效应工作的，根据可知，电阻太小，材料产生的热量太少，不便于做饭，D错误。 8.（2018山东聊城，1，3）下列说法中正确的是（） A．二极管是用半导体材料制成的 B．光盘是用磁性材料制成的 C．建筑物上的避雷针是用绝缘材料制成的 D．在橡皮泥上能留下漂亮的指印，说明橡皮泥具有弹性 【答案】A 【思路分析】（1）二极管是半导体材料制成的； （2）磁性材料在我们生活中应用广泛，如：磁带、磁卡、磁盘、收音机里面的天线磁棒、录音机
【附20套名校中考真题】导体、绝缘体、半导体和超导体
江苏省苏州市2019年中考物理试题及答案（word解析版） 一、选择题（本题共12小题，每小题2分，满分24分.每小题给出的选项中只有一个选项符合题意） 1．（2分）（2019?苏州）在如图所示的四位科学家中，以其名字命名功率单位的是（） A． 牛顿B． 帕斯卡 C． 瓦特 D． 焦耳 考点：物理量的单位及单位换算． 专题：其他综合题． 分析：认识图片展示的物理学家，根据对物理量及单位的对应关系确定符合题意的选项．解答：解： A、图片中的科学家是牛顿，它的名字被命名为力的单位．不符合题意； B、图片中的科学家是帕斯卡，它的名字被命名为压强的单位．不符合题意； C、图片中的科学家是瓦特，它的名字被命名为功率的单位．符合题意； D、图片中的科学家是焦耳，它的名字被命名为功和能量的单位．不符合题意． 故选C． 点评：此题考查我们对物理学史的了解和掌握情况，属于基础题，难度较小，容易解答． 2．（2分）（2019?苏州）某同学在学习了“声音是什么”以后，总结出以下四点，其中错误的是（） A．声音是由物体振动产生的
B．声音是一种波 C．声音具有能量 D．通常情况下，声音在空气中传播得最快 考点：声音的产生；声音在不同介质中的传播速度；声与能量． 专题：声现象． 分析：①声音是由物体振动产生，正在发声的物体叫声源． ②声音以声波的形式传播，在不同介质中的传播速度不同，一般说，声音在固体中传 播的最快，在液体中次之，在气体中最慢，另外声音的传播速度还与温度有关． ③声音能够传递信息，本身具有能量． 解答：解： A、声音的物体振动产生的，一切发声体都在振动．此选项正确； B、声音本身是一种波，看不到摸不着．此选项正确； C、声音能够传递信息，本身具有能量．此选项正确； D、通常情况下，声音在固体中传播最快，在空气中传播最慢．此选项错误． 故选D． 点评：此题考查我们对声音基本特征的认识，属于基础题，难度较小，容易解答． 3．（2分）（2019?苏州）下列关于能源、能量转化及其说法正确的是（） A．化石能源是可再生能源 B．太阳能不是清洁能源 C．能量在转化或转移的过程中总量保持不变 D．核能只能通过重核裂变获取 考点：能源的分类；能量守恒定律；核能． 专题：应用题；能源的利用与发展． 分析：（1）能从自然界源源不断获得或可重复利用的能源是可再生能源；不能从自然界源源
导体、绝缘体和半导体的能带论
导体、绝缘体和半导体的能带论 .1. 能带的填充与导电性. ()()E k E k =?K K (1) 22()2k E k m =+K =Δ (2) E 是k 的偶函数，v(k)是k 的奇函数。在电场下，/dk eE τ=?K K = 对满带，k 与-k 的电子数相等，I = 0 。 图1 .2. 金属、绝缘体和半导体 a) 对Ag ，Au ，Cu 及碱金属， 每原子含一个价电子。 b) 碱土金属，二个价电子，对一维情况能带填满，为绝缘体；三维晶体各方向上带宽不等的能带产生重迭，结果仍然是金属。 c) 对Al ，S ，P 等，p 带半满。 d) 对C ，Si ，Ge 等，半导体。 图2
.3. 空穴的慨念 在能带中空的轨道常叫空穴。空穴在外电场和外磁场的作用下就象带正电+e 一样。我们通过以下五步来说明： 1) k k k =?K K e （3） 对于满带，电子的总波矢为零，0k =∑K ，此结果是从布里渊区的几何对称性得到的：即对每一个基本类型的格子，都存在着关于任一格点的反演对称性（）；从而倒格子及布里渊区亦存在着反演对称性。如果能带中所有的轨道对都被填满，则总波矢为零。 r →?K K r 如果轨道中一个波矢为的电子逸失，则系统的总波矢为-，这也就是空穴的波矢。结果令人吃惊：电子从e k K e k K e k K 处逸失，于是在色散关系图中（图4）空穴亦处于的位置。但是空穴真实的波矢e k K k k e k =?K K ，亦即如果空穴中图中的E 点， 则其波矢在图中的G 点。空穴波矢-e k K 加入到光子吸收的选择定则中。 空穴是能带中一个电子逸失后的另一种描述， 我们要么说空穴具有波矢 -，要么说一个电子逸失后能带的总波矢为-e k K e k K 。 图4 2) ()()k k e e E k E k =?K K ) (4) 令价带带顶的能量值为零。在此价带中电子逸失的能量越低，则系统的能量越高。因为从能带中一个低能量的轨道移走一个电子所要做的功比从高能量轨道中移走一个电子的大，所以空穴的能量与逸失电子的能量符号相反。于是如果能带是对称的话，有()()()(e e e e k e k k E k E k E k E k =?=??=?K K K K 。于是为空穴构造如图5的能带草图，它反映出空穴的性质。
2019中考物理二轮练习专项练习-导体、绝缘体、半导体和超导体.doc
2019中考物理二轮练习专项练习-导体、绝缘体、半导体和超导 体 注意事项：认真阅读理解，结合历年的真题，总结经验，查找不足！重在审题，多思考，多理解！ 【一】选择题 1、以下物体中属于导体的是 A、玻璃杯 B、竹筷 C、瓷碗 D、不锈钢杯 答案：D 2、以下物品中，通常情况下属于导体的是 A、玻璃试管 B、钢尺 C、塑料笔筒 D、橡皮 答案：B 3、以下用品中，通常情况下属于绝缘体的是 A、金属勺 B、瓷碗 C、铅笔芯 D、铁钉 答案：B 4、以下物品中，属于绝缘体的是 A、.陶瓷碗 B、二极管C.铅笔芯D、缝衣针 答案：A 5、一下学习文具，通常情况下属于导体的是 A、铅笔芯 B、塑料三角尺 C、透明塑料笔袋 D、橡皮 答案：A 6、当温度降低到一定程度时，某些物质的电阻会变为零，这种物质叫做超导体。电流通过超导体时不发热，因此超导体的应用十分广泛。假如有室温环境中的超导体，可用它来制作
A、家用保险丝 B、白炽灯灯丝 C、电热丝 D、输电导线 答案：D 7、以下物品中使用了半导体材料的是 A、机器人B白炽灯C、滑动变阻器D，机械手表 答案：A 8、以下物体中，通常情况下属于绝缘体的是 A、金属 B、人体 C、铅笔芯 D、橡胶 答案：D 9、以下材料中符合大功率、远距离输送电能要求并最具有应用前景的是 A、铝质材料 B、超导体材料 C、纳米材料 D、半导体材料 答案：B 10、将下面一个物体与小灯泡串联在电源上，闭合开关后，能使小灯泡发光的是 A、橡皮 B、铅笔芯 C、塑料尺 D、透明胶带 答案：B 11、以下物体中，不可能应用超导材料的是 A、输电导线 B、发电机线圈 C、电炉丝 D、磁悬浮列车 答案：C 12、以下物品中，通常情况下属于导体的是 A、玻璃 B、铁钉 C、橡胶 D、塑料
导体、绝缘体和半导体的能带模型
§ 5-6 导体、绝缘体和半导体的能带模型 尽管所有的固体都包含大量有电子，但有些固体具有很好的电子导电性能，而另一些固体则观察不到 任何电子的导电性。对于固体为什么分为导体、绝缘体和半导体呢？这一基础事实曾长期得不到解释，能 带论对这一问题给出了一个理论说明，并由此逐步发展成为有关导体、绝缘体和半导体的现代理论。 晶体中电子有能量本征值分裂成一系列能带， 每个能带均由N 个准连续能级组成(N 为晶体原胞数) 所以，每个能带可容纳 2N 个电子。晶体电子从最低能级开始填充，被电子填满的能带称作满带，被电子 部分填充的能带称为不满带，没有电子填充的能带称为空带。能带论解释固体导电的基本观点是：满带电 子不导电，而不满带中的电子对导电有贡献。 5. 6. 1 满带电子不导电 从前面的知识中，已经知道，晶体中电子能量本征值 E (k )是k 的偶函数，则利用(5-5-11)，可以证明 v (-k )=-v (k )，即v (k )是k 的奇函数。一个完全填满的电子能带，电子在能带上的分布，在 k 空间具有中心对 称性，即一个电子处于 k 态，其能量为E(k ),则必有另一个与其能量相同的 E(-k )=E(k )电子处于-k 态。当 不存在外电场时，尽管对于每一个电子来证，都带有一定的电流 -e v ,但是k 态和-k 态的电子电流-e v (k )和 -e v (- k )正好一对对相互抵消，所以说没有宏观电流。 当存在外电场或外磁场时，电子在能带中分布具有 k 空间中心对称性的情况仍不会改变。以一维能带 为例，图5-6-1中k 轴上的点子表示简约布里渊区内均匀分布的各量子态的电子。如上所述，在外电场 E (5-6-1) 沿k 轴移动。由于布里渊区边界 A 和A ，两点实 际上代表同一状态，在电子填满布里渊区所有状 态即满带情况下，从A 点称动出去的电子同时就 从A 点流进来，因而整个能带仍处于均匀分布填 满状态，并不产生电流。 5. 6. 2 不满带的电子导电 图5-6-2给出不满带电子填充的情况，没有 外电场时，电子从最低能级开始填充，而且 k 态 和-k 态总是成对地被电子填充的，所以总电流为 由于电子受到声子或晶格不完整性的散射作用， 电子的状态代表点不会无限地称动下去，而是稍稍偏离原来 的分布，如图 5-6-2 (b)所示。当电子分布偏离 中心对称状况时，各电了所荷载的电流中将只有一部分被抵消，因而总电流不为零。外加电场增强，电子 分布更加偏离中心对称分布，未被抵消的电子电流就愈大，晶体总电流也就愈大。由于不满带电子可以导 的作用下，所有电子所处的状态都以速度 d k eE ...................................... dt _ 零。存在外电场时，整个电子分布将向着电场反方向移动, 图5-6-1外场下满带电子的运动
超导体简述
超导体简述 一、超导体的定义: 一般材料在温度接近绝对零度的时候，物体分子热运动几乎消失，材料的电阻趋近于0，此时称为超导体，达到超导的温度称为临界温度。 二、超导体的发展史： 1911年，荷兰科学家昂内斯(Onnes)用液氦冷却汞，当温度下降到绝对温标4.2K 时水银的电阻完全消失，这种现象称为超导电性，此温度称为临界温度。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”，其实仍然是远低于冰点摄氏0℃的，对一般人来说算是极低的温度。 1933年，迈斯纳和奥克森菲尔德两位科学家发现，如果把超导体放在磁场中冷却，则在材料电阻消失的同时，磁感应线将从超导体中排出，不能通过超导体，这种现象称为抗磁性。 经过科学家们的努力，超导材料的磁电障碍已被跨越，下一个难关是突破温度障碍，即寻求高温超导材料。 超导现象 1973年，发现超导合金――铌锗合金，其临界超导温度为23.2K，这一记录保持了近13年。 1986年，设在瑞士苏黎世的美国IBM公司的研究中心报道了一种氧化物（镧钡铜氧化物）具有35K的高温超导性。此后，科学家们几乎每隔几天，就有新的研究成果出现。 1986年，美国贝尔实验室研究的超导材料，其临界超导温度达到40K，液氢的“温度壁垒”（40K）被跨越。 1987年，中国科学家赵忠贤以及美国华裔科学家朱经武相继在钇－钡－铜－氧系材料上把临界超导温度提高到90K以上，液氮的“温度壁垒”（77K）也被突破了。1 987年底，铊－钡－钙－铜－氧系材料又把临界超导温度的记录提高到125K。从19 86－1987年的短短一年多的时间里，临界超导温度提高了近100K。 2001年，二硼化镁(MgB2)被发现其超导临界温度达到39K [1]。此化合物的发现，打破了非铜氧化物超导体(non-cuprate superconductor)的临界温度纪录。
(4年合编版)中考物理试题分类整合 知识点63 导体、绝缘体、半导体和超导体 新人教版
知识点63：导体、绝缘体、半导体和超导体 2020年 3．（09北京市）下列用品中，通常情况下属于导体的是 A．玻璃棒 B.塑料尺 C.橡皮 D.铁钉 答案：D （09成都）．下列物体中，用到了半导体材料的是 A．智能机器狗 B．白炽灯泡 C．普通干电池 D．滑动变阻器 答案：A （09·湖北宜昌市）3．当温度降到一定程度时，某些物质的电阻会变为零，这种物质叫超导体。下列物体可以用超导体来制作的是 A．家用保险丝 B．白炽灯泡的灯丝 C．电炉的电热丝 D．输电导线 答案：D (09·广西柳州)2.下列物体属于导体的是 A．木片 B．塑料尺 C．橡皮 D．细铜线 答案：D 2．（09·湖北仙桃等市）下列关于半导体、超导体的说法中，正确的是 A．半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间，可制作二极管 B．半导体的导电性能良好，可制作远距离输电导线 C．超导体的导电性能最好，可制作电炉丝 D．超导体的电阻为零，没有实际用途 答案：A
4．（09·株洲）图1中标出了制成铅笔的几种材料，通常条件下属于导体的是A．木材、橡皮 B．石墨、金属 C．木材、金属D．石墨、橡皮 答案：B 13. （09·来宾）下列生活用品中，通常情况下属于导体的是（） A．塑料筷子 B．金属勺 C.玻璃杯 D.陶瓷碗 答案：B 14. (09·河南)LED灯是一种新型的高效节能光源，它的核心元件是发光二极管。二极管由下列哪种材料制成 A.陶瓷材料 B.金属材料 C.半导体材料 D.超导材料 答案：C 6．（09·衡阳）当温度降到很低时，某些金属的电阻会突然消失，这种现象称为超导现象．假如所有导体都没有了电阻，当用电器通电时，下列说法正确的是 A．白炽灯仍然能发光 B．电动机仍然能转动 C．电饭锅仍然能煮饭 D．取暖器仍然可以发热 1．（09·长春）下列物品通常情况下属于绝缘体的是（） A大头针 B．金属刀 C．铅笔芯 D．塑料尺 （09湖南娄底）．节能与环保在“两型”社会的建设中起着重要作用．在电厂发电、输送电力、贮存电力等方面若能采用超导材料，就能大大降低由于电阻引起的电能损耗．超导材料就是在温度很低时，电阻变为． 答案：0 (09广东)．就导电性能来说，金属的导电性能一般比非金属（选填“强或弱）；有些元素如硅、锗等的导电性能介于金属和非金属之间，常称作。某些物质在温度极低时，电阻会变成零，这就是现象。