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电路1-全国中学生物理竞赛专题模拟练习试卷及参考答案



格悟物理 电路(一) 题1 如图 1 所示,为一个 2 ? 2 ? 2 的正方体电阻网络,若单位长度 电阻为 R,求 AB 间等效电阻 RAB 。 lifeisphysics 图1 题2 如图 2 所示,已知每个二极管均为理想的(正向电阻为 0,反向电阻为无穷) ,电容器的电容 量均为 C,S 为电源,所输出电压如图 3 所示,T 为足够长时间,远长于电容充放电的时间。S 内阻可 忽略。试求: (各电学量的正负如图 2 所示) (1) t ? T 时,电容器的电量 QA 、 QB 、 QC ; ? 、 QB ? 、 QC ?; (2) t ? 2T 时,电容器的电量 QA ,电容器的电量 QAk 、 QBk 、 QCk 。 (3) t ? kT 时( k ? 2 ) 图2 图3 题3 晶体管在现在的电路中应用得十分广泛,已成为电子电路中不可或缺的元件。 1. P 型半导体和 N 型半导体 P 型半导体是在四价晶体如硅、锗中掺入三价杂质,如硼、铝等,使之取代部分硅原子,然而由于 它们只有三个价电子,故与周围的硅形成 4 个共价键的同时,留下了一个没有电子的键,称为空穴。于 是周围的硅的价电子花费较少的能量就能“跳”到这个空穴中,而此硅的四个键中,就又有一个空穴。 空穴通过上述途径在 P 型半导体中较自由地“流动” ,在外场合适的情况下,空穴将充当导体中的“自 由电子”的角色,成为 P 型半导体的载流子。N 型半导体的原理与 P 型半导体类似,只不过在硅中掺 杂的是磷、砷等五价原子,这些原子与硅成键后,多出一个较自由的电子,此种电子便成为 N 型半导体 1 格悟物理 的载流子。 2. PN 结 lifeisphysics 如图 4 所示,当一个半导体由 P、N 型半导体接合而成时,在相接合的地方形成 PN 结。由于扩散 作用,PN 结附近的 N 型半导体中的一部分“自由电子”会有一部分移到 P 型半导体的空穴中,从而带 正电,而 P 型半导体一侧则带负电,在 PN 结处形成内电场。电场阻止扩散作用继续进行,当此两种作 用达到平衡时,PN 结稳定。PN 结是晶体管的重要组成之一。 3. 晶体管 如图 5、图 6 所示,分别为二、三极管的组成结构和符号,其中 e、b、c 分别称为发射极、基极和 集电极。 图4 图5 图6 以下题中所述三极管均为 PNP 型三极管: (1)试由上述知识简述二极管工作原理。 (2)若电流从三极管 e 极流入而从 b、c 极流出,同时满足 I b ?? I c ,试比较 U e 、U b 、U c 的大小。 (3)如图 7 所示,有一低频单管放大电路,对于理想三极管,当接法正确(即满足(2)问中 U e 、 U b 、 U c 的大小关系)时,有 I e ? I b ? I c ,且 I b ?? I c ,此时有 ? ? I c / I b 为常数,但若接法不正确,则 I b ? I c ? I e ? 0 。现在我们使 R1 开路(即 R1 ? ? ) ,且 U in 如图 8 所示,试定性画出 ic ? t 图,并指出为了 不使放大效应失真, R1 存在的必要性。 图7 图8 Ec ? 12V , Rc ? 5k ? , R1 ? 200k ? , (4 ) 如图 9 所示为此电路的输出特性曲线, 另设输入端 U 入 ? 0V , ( U eb ?? Ec ) 求此时 I c 、 U ec 。 2 格悟物理 lifeisphysics 图9 题4 为了纪念 CTC 在 1


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