高考物理二輪復(fù)習(xí)熱點(diǎn)三科技發(fā)展類練習(xí)含解析

PAGEPAGE8熱點(diǎn)三科技發(fā)展類1.(2021福建莆田高三月考)智能手機(jī)帶有光線傳感功能,可以自動(dòng)調(diào)整亮度,光線傳感器的工作原理是光電效應(yīng)。下面關(guān)于光電效應(yīng)的說(shuō)法正確的()A.發(fā)生光電效應(yīng)時(shí),光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率成正比B.在研究光電效應(yīng)飽和電流時(shí),由I=nesv可知,光電管所加電壓越大,電子獲得的速度v越大,飽和電流越大C.入射光頻率為ν時(shí),剛好發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象,將入射光頻率變?yōu)?ν時(shí),此時(shí)光電流的遏止電壓為D.用一束單色光分別照射A、B兩種金屬,若照射A得到光電子的最大初動(dòng)能比照射B得到光電子的最大初動(dòng)能大,則金屬A的截止頻率比金屬B的截止頻率高2.(2021遼寧錦州高三一模)嫦娥四號(hào)采用同位素溫差發(fā)電與熱電綜合利用技術(shù)結(jié)合的方式供能,也就是用航天器兩面太陽(yáng)翼收集的太陽(yáng)能和月球車(chē)上的同位素?zé)嵩磧煞N能源供給探測(cè)器。圖甲中探測(cè)器兩側(cè)張開(kāi)的是光伏發(fā)電板,光伏發(fā)電板在外太空將光能轉(zhuǎn)化為電能。某同學(xué)利用圖乙所示電路,探究某光伏電池的路端電壓U與電流I的關(guān)系,圖中定值電阻R0=5Ω,設(shè)相同光照強(qiáng)度下光伏電池的電動(dòng)勢(shì)不變,電壓表、電流表均可視為理想電表。丁(1)實(shí)驗(yàn)一:用一定強(qiáng)度的光照射該電池,閉合開(kāi)關(guān)S,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值。通過(guò)測(cè)量得到該電池的U-I曲線a(如圖丁)。由此可知,該電源內(nèi)阻(選填“是”或“不是”)定值,某時(shí)刻電壓表示數(shù)如圖丙所示,讀數(shù)為V,由圖象可知,此時(shí)電源內(nèi)阻為Ω(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。

(2)實(shí)驗(yàn)二:在實(shí)驗(yàn)一中當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻為某值時(shí),路端電壓為2.5V,減小實(shí)驗(yàn)一光照的強(qiáng)度,重復(fù)實(shí)驗(yàn),測(cè)得U-I曲線b(如圖丁),則在實(shí)驗(yàn)二中滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻仍為該值時(shí),滑動(dòng)變阻器消耗的電功率為W(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。

3.(2021北京順義區(qū)高三二模)利用超導(dǎo)體可以實(shí)現(xiàn)磁懸浮,如圖甲是超導(dǎo)磁懸浮的示意圖。在水平桌面上有一個(gè)周長(zhǎng)為L(zhǎng)的超導(dǎo)圓環(huán),將一塊永磁鐵沿圓環(huán)中心軸線從圓環(huán)的正上方緩慢向下移動(dòng),由于超導(dǎo)圓環(huán)與永磁鐵之間有排斥力。結(jié)果永磁鐵能夠懸浮在超導(dǎo)圓環(huán)的正上方h1高處。(1)從上向下看,試判斷超導(dǎo)圓環(huán)中的電流方向;(2)若此時(shí)超導(dǎo)圓環(huán)中的電流為I1。圓環(huán)所處位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1、磁場(chǎng)方向與水平方向的夾角為θ,求超導(dǎo)圓環(huán)所受的安培力F的大小;(3)在接下來(lái)的幾周時(shí)間內(nèi),發(fā)現(xiàn)永磁鐵在緩慢下移。經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間t0后,永磁鐵的平衡位置變?yōu)殡x桌面h2高處。有一種觀點(diǎn)認(rèn)為超導(dǎo)體也有很微小的電阻率,只是現(xiàn)在一般儀器無(wú)法直接測(cè)得,超導(dǎo)圓環(huán)內(nèi)電流的變化造成了永磁鐵下移,若已知永磁鐵在h2高處時(shí),圓環(huán)所處位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2,磁場(chǎng)方向與水平方向的夾角為θ2,永磁鐵的質(zhì)量為m,重力加速度為g。①永磁鐵的平衡位置變?yōu)殡x桌面h2高處時(shí),求超導(dǎo)圓環(huán)內(nèi)的電流I2;②若超導(dǎo)圓環(huán)中的電流的二次方隨時(shí)間變化的圖象如圖乙所示,且超導(dǎo)圓環(huán)的橫截面積為S,求該超導(dǎo)圓環(huán)的電阻率ρ。4.(2021天津高三模擬)我國(guó)的東方超環(huán)(EAST)是研究可控核聚變反應(yīng)的超大型科學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置。裝置中的中性化室將加速到很高能量的離子束變成中性粒子束,注入到發(fā)生聚變反應(yīng)的等離子體中,將等離子體加熱到發(fā)生聚變反應(yīng)所需點(diǎn)火溫度。沒(méi)有被中性化的高能帶電離子對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置有很大的破壞作用,因此需要利用“剩余離子偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)”將所有帶電離子從粒子束剝離出來(lái)。剩余離子偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的原理如圖所示,讓混合粒子束經(jīng)過(guò)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),未被中性化的帶電離子發(fā)生偏轉(zhuǎn)被極板吞噬,中性粒子繼續(xù)沿原有方向運(yùn)動(dòng)被注入到等離子體中。若粒子束中的帶電離子主要由動(dòng)能為Ek、Ek、Ek的三種正離子組成。所有離子的電荷量均為q,質(zhì)量均為m,兩極板間電壓為U,間距為d。甲乙(1)若離子的動(dòng)能Ek由電場(chǎng)加速獲得,其初動(dòng)能為零,求加速電壓U0。(2)要使三種帶電離子都被極板吞噬,求:①離子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間;②偏轉(zhuǎn)極板的最短長(zhǎng)度。(3)剩余離子偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)還可以利用磁偏轉(zhuǎn)進(jìn)行帶電離子的剝離。如圖乙所示,粒子束寬度為d,吞噬板MN長(zhǎng)度為2d。要使三種能量的離子都能打到吞噬板上,求磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的取值范圍。5.(2021北京西城區(qū)高三一模)利用霍爾效應(yīng)制作的霍爾元件以及傳感器,廣泛應(yīng)用于測(cè)量和自動(dòng)控制等領(lǐng)域。(1)如圖1,將一半導(dǎo)體薄片垂直置于磁場(chǎng)B中,在薄片的兩個(gè)側(cè)面a、b間通以電流I時(shí),另外兩側(cè)c、f間產(chǎn)生電勢(shì)差,這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。其原因是薄片中能夠自由移動(dòng)的電荷受洛倫茲力的作用向一側(cè)偏轉(zhuǎn)和積累,于是在c、f間產(chǎn)生霍爾電壓UH。已知半導(dǎo)體薄片的厚度為d,自由電荷的電荷量為q,求薄片內(nèi)單位體積中的自由電荷數(shù)n。(2)利用霍爾元件可以進(jìn)行微小位移的測(cè)量。如圖2所示,將兩塊完全相同的磁體同極相對(duì)放置,在兩磁體間的縫隙中放入圖1所示的霍爾元件,當(dāng)霍爾元件處于中間位置時(shí),霍爾電壓UH為0,將該點(diǎn)作為位移的零點(diǎn)。當(dāng)霍爾元件沿著x軸方向移動(dòng)時(shí),則有霍爾電壓輸出。若該霍爾元件是電子導(dǎo)電的,在霍爾元件中仍通以由a向b的電流,那么如何由輸出的霍爾電壓判斷霍爾元件由中間位置沿著x軸向哪個(gè)方向移動(dòng)?請(qǐng)分析說(shuō)明。(3)自行車(chē)測(cè)速碼表的主要工作傳感器也是霍爾傳感器。如圖3,霍爾元件固定在自行車(chē)前叉一側(cè),一塊強(qiáng)磁鐵固定在一根輻條上。當(dāng)強(qiáng)磁鐵經(jīng)過(guò)霍爾元件時(shí),其產(chǎn)生電壓脈沖。已知自行車(chē)在平直公路上勻速行駛,車(chē)輪與地面間無(wú)滑動(dòng),車(chē)輪半徑為r。若單位時(shí)間內(nèi)霍爾元件檢測(cè)到m個(gè)脈沖,求自行車(chē)行駛的速度大小v。熱點(diǎn)三科技發(fā)展類1.C解析發(fā)生光電效應(yīng)時(shí),光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率成線性關(guān)系,A錯(cuò)誤;在研究光電效應(yīng)飽和電流時(shí),光電管所加電壓與飽和電流無(wú)關(guān),飽和電流與光照強(qiáng)度有關(guān),光照強(qiáng)度越大,飽和電流越大,B錯(cuò)誤;入射光頻率為ν時(shí),剛好發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象,由光電效應(yīng)規(guī)律可知W0=hν,將入射光頻率變?yōu)?ν時(shí),由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程可得Ek=3hν-W0,解得Ek=2hν,由動(dòng)能定理可得Ek=eUc,解得此時(shí)光電流的遏止電壓為Uc=,C正確;根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0,光子能量一定,光電子的最大初動(dòng)能大,則金屬的截止頻率低,D錯(cuò)誤。2.答案(1)不是1.505.6(2)7.1×10-2解析(1)根據(jù)電源的U-I圖象表示電源的內(nèi)阻,由圖象可知,圖象的斜率不是定值,故電源的內(nèi)阻不是定值;由圖丙可知量程為0~3V,讀數(shù)要估讀一位,故此時(shí)電壓表的讀數(shù)為1.50V;由曲線a知在路端電壓為1.5V時(shí),電路中的電流為I=0.25A,根據(jù)閉合電路歐姆定律得E=U+Ir可得r=5.6Ω(2)由曲線a知,路端電壓為2.5V時(shí),對(duì)應(yīng)的電流為I1=0.1A,設(shè)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為R,由歐姆定律得I1(R+R0)=2.5V代入數(shù)據(jù)得R+R0=25Ω作出直線C與曲線b相交于一點(diǎn),此時(shí)I'=63mA,U'=1.4V,故R消耗的功率P=URIR=1.4××63×10-3W=7.1×10-2W3.答案(1)逆時(shí)針(2)B1I1Lcosθ1(3)①②解析(1)根據(jù)楞次定律,可以判斷感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向上,根據(jù)右手螺旋定則可以判斷感應(yīng)電流方向從上往下看為逆時(shí)針?lè)较颉?2)把環(huán)分成無(wú)數(shù)等長(zhǎng)的微小電流元,每一小段導(dǎo)線長(zhǎng)為Δl,則每一小段導(dǎo)線所受安培力為F1=B1I1Δl由對(duì)稱性可知,所有小段導(dǎo)線所受的安培力水平分力抵消,所以豎直方向分力的合力即為整段導(dǎo)線所受安培力,設(shè)有N段導(dǎo)線,則F=NF1cosθ1=B1I1Lcosθ1(3)①在h2處可以理解為永磁鐵處于平衡狀態(tài),則mg=B2I2Lcosθ2I2=②磁鐵下降前后環(huán)中電流為I1=I2=根據(jù)能量守恒有mg(h1-h2)=Rt0根據(jù)電阻定律有R=ρ聯(lián)立可得ρ=4.答案(1)(2)①②2d(3)≤B≤解析(1)根據(jù)動(dòng)能定理U0q=Ek-0解得U0=(2)①所有打在極板上的離子中,運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)的離子偏轉(zhuǎn)距離為d;d=at2,a=則最長(zhǎng)時(shí)間t=②要使所有離子都能被極板吞噬,上極板左邊緣進(jìn)入的最高動(dòng)能的離子要恰好打到下極板的右邊緣。此過(guò)程離子水平飛行的距離即為極板最短長(zhǎng)度,根據(jù)L=vt,Ek=mv2可得:L=2d(3)由分析可知,粒子束上邊緣進(jìn)入的動(dòng)能為Ek的離子到達(dá)吞噬板上邊緣時(shí),半徑最小,磁感應(yīng)強(qiáng)度最大Ek=;qv1B1=m,R1=可得:B1=粒子束下邊緣進(jìn)入的動(dòng)能為Ek的離子到達(dá)吞噬板下邊緣時(shí),半徑最大,磁感應(yīng)強(qiáng)度最小,此時(shí):Ek=,qv2B2=m,R1=d得:B2=所以,磁感應(yīng)強(qiáng)度的取值范圍為≤B≤5.答案(1)(2)見(jiàn)解析(3)2πmr解析(1)設(shè)c、f兩側(cè)面之間的距離為L(zhǎng),當(dāng)電場(chǎng)力與洛倫茲力相等時(shí)q=qvB又I=nqvS其中S=Ld代入得n=(2)由題意可知,兩塊磁體的中間位置合磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0,中間位置右側(cè)的區(qū)域合磁場(chǎng)的方向向左,中間位置左側(cè)的區(qū)域合磁場(chǎng)的方向向右。當(dāng)霍爾元件處于中間位置右側(cè),且通有由a向b