[题目]有-块长条形的纯净半导体硅.其横截面积为2．5cm2.通有电流2mA时.其内自由电子定向移动的平均速率为7．5×10-5m/s.空穴定向移动的平均速率为2．5 ×10-5m/s．已知硅的密度为2．4×103kg/m3.原子量是28．电子的电荷量大小为e=1．6×10-19C．若一个硅原子至多只释放一个自由电子.试估算此半导体材料中� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

【题目】有—块长条形的纯净半导体硅，其横截面积为2．5cm2，通有电流2mA时，其内自由电子定向移动的平均速率为7．5×10-5m/s，空穴定向移动的平均速率为2．5 ×10-5m/s．已知硅的密度为2．4×103kg/m3，原子量是28．电子的电荷量大小为e=1．6×10-19C．若一个硅原子至多只释放一个自由电子，试估算此半导体材料中平均多少个硅原子中才有一个硅原子释放出自由电子?阿伏伽德罗常数为N0=6．02×1023mol-1．

【答案】平均约1×105个硅原子释放出一个自由电子

【解析】

设此半导体单位体积内有n个自由电子(因此也有n个空穴),以S表示此半导体的横截面积,vl和v2分别表示半导体中空穴和自由电子的定向移动速率,Il和I2分别表示半导体中空穴和自由电子定向移动形成的电流,则

Il=nevlS①

I2=nev2S②

半导体中的总电流为

I=Il+I2③

由此得

n=④

由题意知,此半导体单位体积内有瓦个硅原子释放出自由电子.

单位体积半导体硅内的原子个数为

N=N0⑤

式中ρ和M分别为硅的密度和摩尔质量,N0=6.02×1023mo1-1是阿伏伽德罗常数.由④⑤式得

⑥

代入有关数据得

=1×105⑦

即此半导体材料中,平均约1×105个硅原子释放出一个自由电子.

练习册系列答案

(1)实验中下列各项操作正确或必须满足的是____________.

A．将带有定滑轮的长木板的左端垫高，平衡摩擦力

B．保证钩码质量远小于小车的质量

C．调整定滑轮的高度，保证细线与长木板平行

D．小车靠近打点计时器，先释放小车，再接通电源

(2)实验中当弹簧测力计示数为F=0.8N时，由纸带求得小车加速度a=4m/s2，则此实验过程中小车质量为__________kg、所挂钩码质量为________kg.

(3)如图是甲、乙、丙三同学作出的小车加速度与弹簧测力计示数的关系图像，其中符合实验事实的图线是 _

【题目】有两个电阻1和2，它们的阻值随所加电压的变化而改变，从而它们的伏安特性即电压和电流不再成正比关系（这种电阻称为非线性电阻）．假设电阻1和电阻2的伏安特性图线分别如图所示．现先将这两个电阻并联，然后接在电动势E=9.0V、内电阻r0 = 2.0Ω的电源上．试利用题给的数据和图线在题图中用作图法读得所需的数据，进而分别求出电阻1和电阻2上消耗的功率P1和P2．要求：

i．在题图上画出所作的图线____________．（只按所画图线评分，不要求写出画图的步骤及理由）

ii．从图上读下所需物理量的数据（取二位有效数字），分别是：__________________；

iii．求出电阻R1消耗的功率P1= ____________，电阻R2消耗的功率P2＝______________．

【题目】在海面上有三艘轮船，船A以速度u向正东方向航行，船B以速度2u 向正北方向航行，船C以速度2u 向东偏北45°方向航行．在某一时刻，船B和C恰好同时经过船A的航线并位于船A的前方，船B到船A的距离为a，船C到船A的距离为2a．若以此时刻作为计算时间的零点，求在t时刻B、C两船间距离的中点M到船A的连线MA绕M 点转动的角速度．

【题目】如图所示，水平地面O点正上方的装置M每隔相等的时间由静止释放一小球。当某小球离开M的同时，O点右侧一长为L=1.2m的平板车开始以a= 6.0m/s2的恒定加速度从静止开始向左运动，该小球恰好落在平板车的左端。已知平板车上表面距离M的竖直高度为h =0.45m.忽略空气的阻力，重力加速度g取l0 m/s2。

（1）小球自由落至平板车上表面经历的时间是多少？

（2）求小车左端离O点的水平距离s；

（3）若至少有2个小球落到平板车上，则释放小球的时间间隔Δt应满足什么条件？

【题目】如图所示PQ、MN为足够长的两平行金属导轨，它们之间连接一个阻值R=10Ω的电阻；导轨间距为L=lm，导轨电阻不计，长约lm，质量m=0.lkg的均匀金属杆水平放置在导轨上（金属杆电阻不计），它与导轨的滑动摩擦因数，导轨平面的倾角为°在垂直导轨平面方向有匀强磁场，磁感应强度为B=0.5T，今让金属杆AB由静止开始下滑，从杆静止开始到杆AB恰好匀速运动的过程中经过杆的电量q=lc，求：

（1）当AB下滑速度为4m/s时加速度的大小；

（2）AB下滑的最大速度；

（3）AB由静止开始下滑到恰好匀速运动通过的距离；

（4）从静止开始到AB匀速运动过程R上产生的热量。

【题目】如图，导热性能良好的气缸A和B高度均为h(已除开活塞的厚度)，横截面积不同，竖直浸没在温度为T0的恒温槽内。它们的底部由—细管连通(细管容积可忽略)．两气缸内各有一个活塞，质量分别为mA=2m和mB=m，活塞与气缸之间无摩擦，两活塞的下方为理想气体，上方为真空。当两活塞下方气体处于平衡状态时，两活塞底面相对于气缸底的高度均为。现保持恒温槽温度不变，在两活塞土上面同时各缓慢加上同样大小的压力，让压力从零缓慢增加，直至其大小等于2mg(g为重力加速度)为止。并一直保持两活塞上的压力不变；系统再次达到平衡后，缓慢升高恒温槽的温度，对气体加热，直至气缸B中活塞底面恰好回到高度为处．求

(1)两个活塞的横截面积之比SA：SB；

(2)气缸内气体的最后的温度；

(3)在加热气体的过程中．气体对活塞所做的总功。

【题目】1922年英国物理学家阿斯顿因质谱仪的发明、同位素和质谱的研究荣获了诺贝尔化学奖．若速度相同的一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示，则下列相关说法中正确的是(　　)

A. 该束带电粒子带负电

B. 速度选择器的P1极板带负电

C. 在B2磁场中运动半径越大的粒子，质量越大

D. 在B2磁场中运动半径越大的粒子，比荷越小

【题目】如图，AB为足够长的粗糙水平轨道，D为AB上的一点，DB长度s=2m，BC为光滑圆弧轨道，两轨道在B点平滑连接。C点高度H=4m，质量m=lkg的滑块，在水平向右的恒力F=10N作用下，从D点由静止开始运动，受到恒定的摩檫力f=6N。当滑块运动到B点后撤去恒力F。求：（g取10m/s2）

(1)滑块从D点运动到B点的过程中合力做的功。

(2)滑块运动到B点时恒力F的功率。

(3)滑块在圆弧轨道BC上所能达到的最大高度h.

(4)若只改变出发点D的位置，其他条件不变，通过计算分析滑块能到达C点时s所满足的条件。

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