Question

【題目】閱讀短文，回答問題：

壓電陶瓷

壓電陶瓷是一種能夠將機械能和電能互相轉換的陶瓷材料，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在機械外力作用下，介質內部正負電荷中心發生相對偏移而引起極化，從而導致電介質兩端表面內出現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充電現象；相反加以壓力F時會出現放電現象。這種機械效應轉變成電效應的現象屬于正壓電效應。

另外，壓電陶瓷具有自發極化的性質，而自發極化可以在外加電壓的作用下發生轉變。因此當給具有壓電性的電介質加上外電壓時會發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。這種由于電效應轉變成機械效應的現象是逆壓電效應。

聲音轉換器是最常見的應用之一。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換器。如兒童玩具上的蜂鳴器就是內部振蕩電路產生交流電壓加到壓電陶瓷上，通過逆壓電效應產生同頻率振動，而發出人耳可以聽得到的聲音。請根據上述材料，回答下列問題

（1）壓電效應實現了_____能與電能之間的相互轉化。

（2）將壓電陶瓷壓縮時，可產生_____壓電效應（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中也應用了壓電效應。下列關于這一應用的說法正確的是_____

A．聲音的記錄應用了正壓電效應，再現應用了逆壓電效應

B．聲音的記錄應用了逆壓電效應，再現應用了正壓電效應

C．聲音的記錄和再現都應用了正壓電效應

D．聲音的記錄和再現都應用了逆壓電效應

（5）兒童玩具上的蜂鳴器中振蕩電路產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）結合課文內容進行分析；

（4）根據聲音的記錄是機械效應轉變成電效應的現象，聲音的再現是電效應轉變成機械效應的現象可判斷所屬類型；

（5）人耳可以聽得到的聲音的頻率范圍是20Hz～20000Hz，所以振蕩電路產生交流電壓加到壓電陶瓷上，通過逆壓電效應產生振動頻率應該在20Hz～20000Hz；根據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將機械能和電能互相轉換的陶瓷材料，具有壓電性；故壓電效應實現了機械能與電能之間的相互轉化。

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

（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轉變成電效應的現象，應用了正壓電效應；聲音的再現是電效應轉變成機械效應的現象，應用了逆壓電效應；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，所以振蕩電路產生交流電壓加到壓電陶瓷上，通過逆壓電效應產生振動頻率應該在20Hz～20000Hz；

A．此振蕩電路的周期為T＝1×10﹣1s，則逆壓電效應產生振動頻率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，故A不符合題意；

B．此振蕩電路的周期為T＝6×10﹣2s，則逆壓電效應產生振動頻率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，故B不符合題意；

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

D．此振蕩電路的周期為T＝2×10﹣5s，則逆壓電效應產生振動頻率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，故D不符合題意。