近幾年的諾貝爾物理學獎與高考

2023-01-17 14:06:03 字數 2726 閱讀 3010

近年的高考試題中有不少與諾貝爾獎有關的試題,也體現了近年高考的乙個新趨向:與最新科技相聯絡,以培養學生解決實際問題的能力.現對與近幾年諾貝爾物理獎有關的問題例析如下:

一.與2023年的諾貝爾物理學獎有關的問題(略)

二.與2023年的諾貝爾物理學獎有關的問題

背景:美國科學家約翰·霍爾和德國科學家特奧多爾·亨施之所以獲獎,是因為對基於雷射的精密光譜學發展作出了貢獻.另一名美國科學家羅伊·格勞伯因為「對光學相干的量子理論的貢獻」而獲獎.有人問亨施教授,他的研究成果對在大街上行走的普通人有何直接影響.亨施說,更精確的gps衛星導航定位系統及其在運輸中的應用應該是最貼近民用的專案.

例2:常見的雷射器有固體雷射器和氣體雷射器,世界上發達國家已經研究出了自由電子雷射器,其原理可簡單用圖1表示:自由電子經電場加速後,射入上下排列著許多磁鐵的「孑孓」管中,相鄰的兩塊磁鐵的極性是相反的,在磁場的作用下電子扭動著前進,猶如孑孓在水中游動.電子每扭動一次就會發出乙個光子(不計電子發出光子後能量的損失),管子兩端的反射鏡使光子來回反射,結果從略為透光的一端發射出雷射.

(該雷射器發出的雷射頻率能達到x射線的頻率,功率能達到兆千瓦.若雷射器發射雷射的功率為p=6.63×109 w,雷射的頻率為v=1016 hz,則該雷射器每秒發出多少雷射光子?(蒲朗克常量h=6.

63×10-34 j·s)解答略

三.與2023年的諾貝爾物理學獎有關的問題

背景:目前科學界普遍接受的宇宙起源理論認為,宇宙誕生於距今約137億年前的一次大**.微波背景輻射作為大**的「餘燼」,均勻地分布於宇宙空間.測量宇宙中的微波背景輻射,可以「回望」宇宙的「嬰兒時代」場景,並了解宇宙中恆星和星系的形成過程.雖然人們在上世紀60年代就已知道微波背景輻射的存在,但針對這種大**「餘燼」的測量工作一開始都是在地面上展開,進展十分緩慢.大**理論曾**,微波背景輻射應該具有黑體輻射特性,但一直未能得到地面觀測結果的確認.借助2023年發射的cobe衛星,馬瑟和斯穆特領導的1000多人研究團隊首次完成了對宇宙微波背景輻射的太空觀測研究.他們對cobe衛星測量結果進行分析計算後發現,宇宙微波背景輻射與黑體輻射非常吻合,從而為大**理論提供了進一步支援.

以諾貝爾物理學獎為背景的物理題

諾貝爾獎是目前國際上最負盛名的國際性大獎。近幾年的高考,幾乎每年都結合諾貝爾獎出題,試題內容涉及物理、化學、生物、醫學等學科。這類試題能傳遞最新科技資訊,情景新穎,體現了中學知識與高新科技的聯絡,頗富時代氣息。

本期特刊登3篇關於2003年諾貝爾獎的文章,以幫助高三學生搞好考前複習。

瑞典皇家科學院於2003年10月7日宣布,將2003年諾貝爾物理學獎授予擁有俄羅斯和美國雙重國籍的科學家阿列克謝·阿布里科索夫、俄羅斯科學家維塔利·金茨堡以及擁有英國和美國雙重國籍的科學家安東尼·萊格特,以表彰他們在超導體和超流體領域中做出的開創性貢獻。

超導體可用於核磁共振成像儀和物理實驗中的微粒加速等,而對超流體的認識可加深我們對物質運動狀態的研究。在略高於絕對零度的低溫下,某些金屬會讓電流無阻力地通過,這樣的超導體材料還具備能夠完全或部分遮蔽磁場的特性。換句話說,電阻變為零,外部磁場無法進入超導體內部。

能完全遮蔽磁場的超導體被稱為i類超導體。如果外部磁場過強,這種超導體的超導效能就會受到破壞。解釋這一現象的理論獲得了1972年的諾貝爾物理學獎。

部分遮蔽磁場的超導體被稱為ii類超導體,它能在強磁場中保持超導效能。ii型超導體,主要是合金和陶瓷超導體。

結合上述材料,解答下列問題。

1. i類超導體能完全遮蔽磁場是由於它 ( )

a.產生感應電流的磁場與外界磁場的方向相反

b.產生感應電流的磁場與外界磁場的方向相同

c.產生感應電流的磁場與外界磁場的磁感應強度大小相等

d.使原磁場方向發生了改變

2.超流性是物體在極端低溫狀態下形成的奇特現象。從分子動理論角度看,在低溫狀態下 ( )

a.分子的平均動能很小,分子間的距離極小

b.分子的平均動能很小,分子間的距離較大

c.分子間的距離極小,分子斥力大於分子引力

d.分子間的距離極小,分子斥力小於分子引力

3.核磁共振的成像原理如下:原子核在磁場中的能量形成若干磁能級,當它吸收外界高頻磁場的能量後,可躍遷到較高磁能級。這種現象叫核磁共振。

測出不同共振核在人體內的分布情況,借助計算機分析可獲得人體內的清晰影象。該成像技術中所加外界磁場頻率的數值是( )

a.連續的

b.在某一範圍內的連續值

c.一系列不連續的特定值

d.某一特定值

4.中國科學技術大學成功地研製了比較先進的「ht—7超導托卡馬克」。 托卡馬克(tokamak)是研究受控核聚變的一種裝置。這個詞是由toroidal(環形的)、kamera(真空室)、magnet(磁)的頭兩個字母和katushka(線圈)的第乙個字母組成的縮寫詞。

下述判斷中可能正確的是( )

a.超導線圈中通過強電流後,會產生極強的磁場

b.超導通電線圈的磁場使氘核等帶電粒子在磁場中旋轉而不飛出

c.這種裝置同我國秦山、大亞灣核電站所使用的核裝置的核反應原理相同

d.這種裝置可以控制熱核反應速度,使聚變能緩慢而穩定地釋放

5. 2000年,我國第一艘超導電磁推進船hems—1下水試驗。船舶推進系統的重大革新是它取消了傳統的螺旋槳。船舶推進系統的原理是:

強磁場方向與海面垂直,在船身兩邊安裝正、負電極,電極在海水裡;當電源接通時,海水產生垂直於船體方向的強電流,使船體運動。若按下圖的方法安裝電極,則船將向_____方向運動。設磁感應強度為5 t(看作勻強磁場),水通道寬為0.5m ,產生的推力為50 n ,則船上蓄電池組的放電電流為 ____ a。

【參***】

右, 20a。

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