押题精选14 近代物理初步-2021年高考物理108所名校押题精选

押题精选14 近代物理初步 1．肆虐全球的新冠肺炎由新冠病毒引发，新冠病毒直径约60-140nm，通常需要借助电子显微镜才能看到。如图所示为某型号电子显微镜，竖直圆筒的上下两端分别装着电极，电子在两电极间从上向下加速，电子的动量越大，显微镜的分辨率就越高。假设电子由静止开始加速，下列说法正确的是（　　） A．圆筒上端为正极，下端为负极 B．两极间电压越大，电子离开电极时的波长越长 C．若两极间电压不变，增大圆筒长度可提高显微镜的分辨率 D．若将电子改为质子，以相同电压加速时质子显微镜分辨率更高 【答案】D 【详解】A．电子在两电极间从上向下加速，说明电场方向从下向上，下端为正极，上端为负极，选项A错误； B．两极间电压越大，电子离开电极时的速度越大，电子的动量越大，根据 可知波长越小，选项B错误； C．若两极间电压不变，根据 电子离开电极时的速度不变，显微镜的分辨率不变，选项C错误； D．由于质子的质量远远大于电子的质量，以相同电压加速时，质子和电子获得的动能相同，根据 可知质子的动量更大，因此质子显微镜分辨率更高，选项D正确。 故选D。 2．2016年诺贝尔物理学奖颁发给了三位美国科学家，以表彰他们将拓扑概念应用于物理研究所做的贡献。我们知道，按导电性能不同传统材料大致可分为导体和绝缘体两类，而拓扑绝缘体性质独特，它是一种边界上导电、体内绝缘的新型量子材料。例如，在通常条件下石墨烯正常导电，但在温度极低、外加强磁场的情况下，其电导率（即电阻率的倒数）突然不能连续改变，而是成倍变化，此即量子霍尔效应（关于霍尔效应，可见下文注释）。在这种情况下，电流只会流经石墨烯边缘，其内部绝缘，导电过程不会发热，石墨烯变身为拓扑绝缘体。但由于产生量子霍尔效应需要极低温度和强磁场的条件，所以其低能耗的优点很难被推广应用。2012年10月，由清华大学薛其坤院士领衔的中国团队，首次在实验中发现了量子反常霍尔效应，被称为中国“诺贝尔奖级的发现”。量子反常霍尔效应不需要外加强磁场，所需磁场由材料本身的自发磁化产生。这一发现使得拓扑绝缘材料在电子器件中的广泛应用成为可能。注释：霍尔效应是指将载流导体放在匀强磁场中，当磁场方向与电流方向垂直时，导体将在与磁场、电流垂直的方向上形成电势差。根据以上材料推断，下列说法正确的是（　　） A．拓扑绝缘体导电时不具有量子化的特征 B．霍尔效应与运动电荷在磁场中所受的洛伦兹力无关 C．在量子反常霍尔效应中运动电荷不再受磁场的作用 D．若将拓扑绝缘材料制成电脑芯片有望解决其工作时的发热问题 【答案】D 【详解】A．由题意知石墨烯变身为拓扑绝缘体，其电导率（即电阻率的倒数）突然不能连续改变，而是成倍变化，具有量子化的特征，选项A错误； B．霍尔效应是指将载流导体放在匀强磁场中，当磁场方向与电流方向垂直时，粒子在洛伦兹力作用下，发生偏转，从而导致在与磁场、电流垂直的方向上形成电势差，所以霍尔效应与运动电荷在磁场中所受的洛伦兹力有关，选项B错误； C．量子反常霍尔效应虽然不需要外加强磁场，所需磁场由材料本身的自发磁化产生，所以运动电荷仍受磁场的作用，选项C错误； D．由题意当电流只会流经石墨烯边缘时，其内部绝缘导电过程不会发热，即变成为拓扑绝缘体，所以若将拓扑绝缘材料制成电脑芯片有望解决其工作时的发热问题，选项D正确。 故选D。 3．为防范新冠病毒的蔓延，额温枪成为重要的防疫装备。有一种红外测温仪的原理是：任何物体在高于绝对零度（-273℃）以上时都会向外发出红外线，额温枪通过红外线照射到温度传感器，发生光电效应，将光信号转化为电信号，计算出温度数据。已知人体温正常时能辐射波长为10um的红外光，如图甲所示，用该红外光照射光电管的阴极K时，电路中有光电流产生，得到的电流随电压变化图像如图乙所示，已知h=6.63×10-34J·s，e=1.6×10-19C，c=3×108m/s，则（　　） A．将图甲的电源反接，一定不会产生电信号 B．人体温度升高，辐射红外线的强度减弱，光电流强度增大 C．波长10µm的红外光在真空中的频率为3×1014Hz D．由图乙数据可知该光电管的阴极金属逸出功约为0.1eV 【答案】D 【详解】A．将图甲的电源反接，如果所加电压低于0.02V，电子仍能达到A板，也会产生电信号，A错误； B．人体温度升高，辐射红外线的强度增强，光电流强度增大，B错误； C．根据 可知波长10µm的红外光在真空中的频率 C错误； D．根据光电效应方程 又又图乙可知 代入数据可得逸出功 D正确。 故选D。 4．2021年3月中旬，我国大部分地区经历了近10年来最强的沙尘暴，给人们的生活带来了极大不便。假设一团沙尘暴中所含物质种类及每种物质质量均不变，关于这团沙尘暴，以下说法正确的是（　　） A．该沙尘暴的内能是其中