《高考物理108所名校押题精选》押题精选14 近代物理初步（解析版）

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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。

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