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科普阅读题 适中0.65 引用2 组卷25
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氢能助力“绿色冬奥”


2022年2月4日,第24届冬季奥运会在北京拉开帷幕。作为全球性的体育盛事,北京冬奥会吸引了全世界的目光,它不仅是运动健儿奋力拼搏的赛场,也是我国绿色低碳技术创新与应用的盛会。特别是近千辆氢氧燃料电池汽车的应用,打破了历届冬奥会使用清洁能源车辆的纪录,生动诠释了“绿色冬奥”的理念。
现代工业社会使用的煤炭、石油、天然气都属于化石能源。化石能源在燃烧后会产生污染物和温室气体,给全球气候带来许多负面影响。相比之下,氢能源有很多优势:通常情况下,氢气与氧气燃烧后只生成水,对环境非常友好;氢气的热值较高,在相同条件下,其燃烧释放的能量多于普通燃料。
除了将氢气直接用于燃烧,科学家们还发明了氢氧燃料电池。氢氧燃料电池与普通的电池相似,都是利用化学反应来提供电能的装置。如图所示,这是氢氧燃料电池的工作原理图。将氢气送到燃料电池的负极,经过催化剂的作用,氢分解成带正电的氢离子(质子)和带负电的电子,氢离子穿过质子交换膜,到达燃料电池的正极。而电子是不能通过质子交换膜的,只能经外电路从负极流向正极,于是外电路中就形成了电流。电子到达正极后,再与氧气和氢离子重新结合为水,整个过程实现了化学能与电能的转化。
(1)氢能源在能源种类上来讲属于__________(选填“一次能源”或“二次能源”);
(2)氢能源的优势是__________;(写出一条即可)
(3)氢氧燃料电池中,电子在外电路中运动形成的电流方向为__________(选填“从负极到正极”或“从正极到负极”)。
      
22-23九年级上·山西吕梁·期末
知识点:电流方向的规定一次能源与二次能源 答案解析 【答案】很抱歉,登录后才可免费查看答案和解析!
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阅读《金属中的电流和电流方向》

金属中的电流和电流方向


金属导体两端没有电压时,也就是金属中没有电场时,金属中的自由电子的运动是无规则的,在通常温度下,电子热运动的速度大约是一百千米每秒,但整体上在任何一个方向上的平均速度都等于零,因此在平常情况下金属中没有电流.
金属导体中的电流是电子的定向移动形成的.那么电子在电路中是怎样做定向运动的呢?有的同学根据一拉开关电灯就亮,猜想一定是发电厂的电子在拉开关的瞬间,飞速地、几乎不费时间地跑到了电灯上.也有的同学猜想:电子可能是在电路中一个顶着一个,在作“顶牛接力”.就像多米诺骨牌一样,当推倒第一块骨牌时,其他骨牌将接连不断地被推倒(如图).当然按照这种想法,电子在电路中“顶牛”的速度也必须是极大的,不然电灯为什么一拉开关灯就亮了呢?

以上猜想虽然都有一定的道理,但是都不对.那么电子在电路中究竟是怎样运动呢?为了说明这个问题,我们回想一下游行队伍的运动情况:游行开始前,队员们在大街上静静地等候着.当总指挥一声令下“游行开始”,队伍中的每个人听到了命令,都动了起来,整个队伍就开始前进了.
单子在电路中的运动就好像游行队伍一样.
给金属两端加上电压,使金属中产生电场.这时每个自由电子都将受到电场力的作用,而发生与电场方向相反的定向运动.所以金属中有电场存在时,自由电子除了无规则的热运动外,还多了一个定向运动,就是这个定向运动形成了金属导体中的电流.
应该说明的是,电子开始定向移动是很及时的,但是前进的步伐却很缓慢,一般常见金属导体中,自由电子定向运动的速度不超过十分之几毫米每秒,而电流的传导速度跟电子定向运动的速度毫无关系,它总是电场的传播速度,这个速度等于光速.
关于电流的方向,为什么科学上一直沿用“正电荷移动方向为电流方向”的说法,是由于这个规定对正确研究电现象并无妨碍.至于规定与实际不符的问题,只是在金属等靠负电荷导电的导体中才存在,在导电的液体中,同时有正、负离子向相反方向移动,哪个规定都不尽符合实际.在某些情况下,电流确实由带正电的微粒(如射线)形成的,则规定与实际是相符的.
请根据上述材料,对下面四个说法作出“正确”或“错误”的判断.
(1)金属导体两端没有电压时,导体中的电子像“游行开始前,队员们在大街上静静地等候着”一样保持静止:______
(2)每个自由电子都将受到电场力的作用,而发生与电场方向相反的定向运动,电场力就好像是游行队伍中的每个人听到了命令,在这里用到了“类比法”,将电场力类比为命令:______
(3)电流在导线中传导的速度要比在用电器中传导的速度快:______
(4)金属这种常有的导体是靠负电荷导电的,所以规定“负电荷移动方向为电流方向”更为科学.______
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半导体二极管
半导体二极管主要由P型区域、N型区域、接线端、外壳组成,其结构示意图及电路符号如图甲所示。

如图乙是半导体二极管的工作原理图,N区域内含有容易形成电流的自由电子,而P区域内含有可让电子停留和经过的位置(空穴),若将电池的正、负极分别与半导体二极管的正、负接线端相接时,N区域内电子通过分界面向P区域扩散,占据空穴;电池负极将发出大量电子补充到N区域,使电路形成通路,半导体二极管处于导通状态,呈良好的导电性,反之,若将电池的正、负极分别与半导体二极管的负、正接线端相接时,半导体二极管处于截止状态,电路中没有电流。
(1)半导体二极管未接入电路时,含有容易形成电流的自由电子的是___________(P/N)
(2)将电池的正、负极分别与半导体二极管的负、正接线端相接时,半导体二极管处于___________
A.导通状态,两端电压为0             B.截止状态,两端电压为0
C.导通状态,两端电压不为0             D.截止状态,两端电压不为0
(3)半导体二极管处于导通状态时,其内部电流___________
A.从P区域流向N区域,电子从N区域向P区域移动
B.从P区域流向N区域,空穴从P区域向N区域移动
C.从N区域流向P区域,电子从N区域向P区域移动
D.从N区域流向P区域,空穴从P区域向N区域移动
(4)在如图丙所示电路中,闭合开关S,则灯泡___________
A.L1、L2都发光                    B.L1、L2都不发光
C.L1发光、L2不发光             D.L1不发光、L2发光
(5)某取暖器内部的电路简化图如丁所示,小明将取暖器接入家庭电路,闭合S1和S2,流过电热丝的电流变化如图戊所示(电流从左向右流过电热丝为正,从右向左流过电热丝为负),在戊图中画出闭合S1、断开S2时流过电热丝的电流变化。(     )

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