Question

4．閱讀短文，回答問題：
熱電制冷器
圖甲是熱電制冷器，可作為電腦CPU、冰箱等物體的散熱器．圖乙是熱電制冷器的結(jié)構(gòu)示意圖．P型半導(dǎo)體、N型半導(dǎo)體通過導(dǎo)流條串聯(lián)在直流電路中，導(dǎo)流條固定在基板上．閉合開關(guān)后，熱電制冷器能夠在基板A處吸收熱量，在基板B處放出熱量．半導(dǎo)體中有可以自由移動(dòng)的電荷．通電時(shí)，電荷移動(dòng)的方向與電流方向相反．由于電荷在不同的材料中具有不同的能量，當(dāng)它從高能量狀態(tài)向低能量狀態(tài)運(yùn)動(dòng)時(shí)放出熱量；從低能量狀態(tài)向高能量狀態(tài)運(yùn)動(dòng)時(shí)吸收能量．從基板上吸收（放出）熱量的多少可用公式Q=π•I表示，其中，I為電流的大小，π稱為“帕爾貼系數(shù)”，吸熱時(shí)π為正值，放熱時(shí)π為負(fù)值，π的絕對(duì)值不變．
（1）下列可用作導(dǎo)流條材料的是C．
A．玻璃   B．陶瓷   C．銅   D．橡膠
（2）熱電制冷器用作電腦CPU的散熱器時(shí)，與CPU接觸的是基板A（A/B）
（3）電荷在P型半導(dǎo)體中的能量低于（高于/低于）N型半導(dǎo)體的能量．
（4）要使熱電制冷器上端基板A處放熱，寫出一種對(duì)原電路結(jié)構(gòu)調(diào)整的方案．答：調(diào)換電池的極性或調(diào)換P型半導(dǎo)體的位置．
（5）給熱電制冷器提供丙圖所示的交流電，當(dāng)電流為正值時(shí)，表示電流方向與乙圖直流電方向相同，電流為負(fù)值時(shí)，表示電流方向與乙圖直流方向相同相反，在丁圖上作出基板處B處的Q-t圖象．

Answer 1

分析 （1）容易導(dǎo)電的物體叫導(dǎo)體，不容易導(dǎo)電的物體叫絕緣體，導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間的叫半導(dǎo)體；
（2）熱電制冷器能夠在基板A處吸收熱量，在基板B處放出熱量；
（3）（4）電荷從高能量狀態(tài)向低能量狀態(tài)運(yùn)動(dòng)時(shí)放出熱量；從低能量狀態(tài)向高能量狀態(tài)運(yùn)動(dòng)時(shí)吸收能量；
（5）根據(jù)丙圖判斷出電流方向，根據(jù)電流方向與直流電方向相同或相反，判斷出熱量的變化情況，作出Q-t圖象．

解答 解：（1）觀察熱電制冷器的結(jié)構(gòu)示意圖可知，導(dǎo)流條需是導(dǎo)體；銅是導(dǎo)體，玻璃、陶瓷和橡膠是絕緣體，所以可用作導(dǎo)流條材料的是銅，故選C；
（2）熱電制冷器能夠在基板A處吸收熱量，在基板B處放出熱量；所以熱電制冷器用作電腦CPU的散熱器時(shí)，與CPU接觸的是基板A；
（3）在電源外部，電流方向從正極流向負(fù)極，電荷移動(dòng)的方向與電流方向相反；由熱電制冷器的結(jié)構(gòu)示意圖可知，電荷從P型半導(dǎo)體向N型半導(dǎo)體移動(dòng)，因?yàn)楫?dāng)電荷從低能量狀態(tài)向高能量狀態(tài)運(yùn)動(dòng)時(shí)吸收熱量，能夠制冷，所以電荷在P型半導(dǎo)體中的能量低于N型半導(dǎo)體的能量；
（4）要使熱電制冷器上端基板A處放熱，可以調(diào)換電池的極性，改變電流方向，或調(diào)換P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體的位置；
（5）觀察圖丙和圖乙可知，0-1s時(shí)間內(nèi)，交流電方向乙圖中直流電方向相同，
當(dāng)電流為正值時(shí)，表示電流方向與乙圖直流電方向相同，電流為負(fù)值時(shí)，表示電流方向與乙圖直流方向相同相反，在丁圖上作出基板處：

故答案為：
（1）C；（2）A；（3）低于；（4）調(diào)換電池的極性或調(diào)換P型半導(dǎo)體的位置；（5）見上圖．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了熱電制冷器的工作原理和應(yīng)用，理解其工作原理是解題的關(guān)鍵，畫B處的Q-t圖象是解答此題的難點(diǎn)．