Question

【題目】閱讀短文，回答問題：

壓電陶瓷

壓電陶瓷是一種能夠?qū)�機械能和電能互相轉(zhuǎn)換的陶瓷材料，具有壓電性，包括正壓電性和逆壓電性。正壓電性是指某些電介質(zhì)在機械外力作用下，介質(zhì)內(nèi)部正負電荷中心發(fā)生相對偏移而引起極化，從而導(dǎo)致電介質(zhì)兩端表面內(nèi)出現(xiàn)符號相反的束縛電荷。如圖甲所示，當給陶瓷片施加一外界拉力F時，陶瓷片的兩端會出現(xiàn)充電現(xiàn)象；相反加以壓力F時會出現(xiàn)放電現(xiàn)象。這種機械效應(yīng)轉(zhuǎn)變成電效應(yīng)的現(xiàn)象屬于正壓電效應(yīng)。

另外，壓電陶瓷具有自發(fā)極化的性質(zhì)，而自發(fā)極化可以在外加電壓的作用下發(fā)生轉(zhuǎn)變。因此當給具有壓電性的電介質(zhì)加上外電壓時會發(fā)生如圖乙所示的變化，壓電陶瓷會有變形。壓電陶瓷之所以會有變形，是因為當加上與自發(fā)極化相同的外電壓時，相當于增強了極化強度。極化強度的增大使壓電陶瓷片沿極化方向伸長。相反，如果加反向電壓，則陶瓷片沿極化方向縮短。這種由于電效應(yīng)轉(zhuǎn)變成機械效應(yīng)的現(xiàn)象是逆壓電效應(yīng)。

聲音轉(zhuǎn)換器是最常見的應(yīng)用之一。像傳聲器、耳機、蜂鳴器、超聲波探測儀等都可以用壓電陶瓷做聲音轉(zhuǎn)換器。如兒童玩具上的蜂鳴器就是內(nèi)部振蕩電路產(chǎn)生交流電壓加到壓電陶瓷上，通過逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生同頻率振動，而發(fā)出人耳可以聽得到的聲音。請根據(jù)上述材料，回答下列問題

（1）壓電效應(yīng)實現(xiàn)了_____能與電能之間的相互轉(zhuǎn)化。

（2）將壓電陶瓷壓縮時，可產(chǎn)生_____壓電效應(yīng)（選填“正”或“逆”）。

（3）當給如圖的壓電陶瓷上電極接在電源負極，下電極接在電源正極時，晶體的厚度將_____（選填“增大”、“減小”或“不變”）。

（4）某些聲音的記錄和再現(xiàn)中也應(yīng)用了壓電效應(yīng)。下列關(guān)于這一應(yīng)用的說法正確的是_____

A．聲音的記錄應(yīng)用了正壓電效應(yīng)，再現(xiàn)應(yīng)用了逆壓電效應(yīng)

B．聲音的記錄應(yīng)用了逆壓電效應(yīng)，再現(xiàn)應(yīng)用了正壓電效應(yīng)

C．聲音的記錄和再現(xiàn)都應(yīng)用了正壓電效應(yīng)

D．聲音的記錄和再現(xiàn)都應(yīng)用了逆壓電效應(yīng)

（5）兒童玩具上的蜂鳴器中振蕩電路產(chǎn)生交流電壓隨時間變化的圖象可能是_____

A. B. C. D.

Answer 1

【答案】機械 正 增大 A C

【解析】

（1）---（3）結(jié)合課文內(nèi)容進行分析；

（4）根據(jù)聲音的記錄是機械效應(yīng)轉(zhuǎn)變成電效應(yīng)的現(xiàn)象，聲音的再現(xiàn)是電效應(yīng)轉(zhuǎn)變成機械效應(yīng)的現(xiàn)象可判斷所屬類型；

（5）人耳可以聽得到的聲音的頻率范圍是20Hz～20000Hz，所以振蕩電路產(chǎn)生交流電壓加到壓電陶瓷上，通過逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生振動頻率應(yīng)該在20Hz～20000Hz；根據(jù)f＝求出各個選項的振動頻率即可得出答案。

（1）壓電陶瓷是一種能夠?qū)�機械能和電能互相轉(zhuǎn)換的陶瓷材料，具有壓電性；故壓電效應(yīng)實現(xiàn)了機械能與電能之間的相互轉(zhuǎn)化。

（2）當給陶瓷片施加一外界壓力時，陶瓷片的兩端會出現(xiàn)放電現(xiàn)象；這種機械效應(yīng)轉(zhuǎn)變成電效應(yīng)的現(xiàn)象屬于正壓電效應(yīng)。由此可知，將壓電陶瓷壓縮時，可產(chǎn)生正壓電效應(yīng)。

（3）當給如圖的壓電陶瓷上電極接在電源負極，下電極接在電源正極時，此時所加上的外電壓與自發(fā)極化相同時，相當于增強了極化強度，使壓電陶瓷片沿極化方向伸長，故晶體的厚度將增大。

（4）聲音的記錄是機械效應(yīng)轉(zhuǎn)變成電效應(yīng)的現(xiàn)象，應(yīng)用了正壓電效應(yīng)；聲音的再現(xiàn)是電效應(yīng)轉(zhuǎn)變成機械效應(yīng)的現(xiàn)象，應(yīng)用了逆壓電效應(yīng)；故A正確，BCD錯誤。故選：A。

（5）人耳可以聽得到的聲音的頻率范圍是20Hz～20000Hz，所以振蕩電路產(chǎn)生交流電壓加到壓電陶瓷上，通過逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生振動頻率應(yīng)該在20Hz～20000Hz；

A．此振蕩電路的周期為T＝1×10﹣1s，則逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生振動頻率f＝＝＝10Hz，此振動頻率不在人耳可以聽得到的聲音的頻率范圍內(nèi)，故A不符合題意；

B．此振蕩電路的周期為T＝6×10﹣2s，則逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生振動頻率f＝＝＝Hz，此振動頻率不在人耳可以聽得到的聲音的頻率范圍內(nèi)，故B不符合題意；

C．此振蕩電路的周期為T＝3×10﹣3s，則逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生振動頻率f＝＝Hz，此振動頻率在人耳可以聽得到的聲音的頻率范圍內(nèi)，故C符合題意；

D．此振蕩電路的周期為T＝2×10﹣5s，則逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生振動頻率f＝＝＝5Hz，此振動頻率不在人耳可以聽得到的聲音的頻率范圍內(nèi)，故D不符合題意。