2021新高考物理二轮总复习热点情境预测练 热点三　科技发展类 Word版含解析

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www.ks5u.com 热点三　科技发展类 背景资料 一、光刻机　5G 资料一　光刻机,又名掩模对准曝光机,曝光系统,光刻系统等。常用的光刻机是掩膜对准光刻,一般的光刻工艺要经历硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、对准曝光、后烘、显影、硬烘、刻蚀等工序。光刻,意思是用光来制作一个图形,在硅片表面匀胶,然后将掩模版上的图形转移到光刻胶上的过程或将器件或电路结构临时“复制”到硅片上的过程。‎ 资料二　2020年我国将全面进入万物互联的商用网络新时代,即5G时代。所谓5G是指第五代通信技术,采用3300~5000MHz(1M=106)频段的无线电波。现行的第四代移动通信技术4G,其频段范围是1880~2635MHz。未来5G网络的传输速率(指单位时间传送的数据量大小)可达10Gbps(bps为bitspersecond的英文缩写,即比特率、比特/秒),是4G网络的50~100倍。‎ 二、受控热核反应 资料三　2019年十大科技成果之一,被誉为“人造太阳”的新一代可控核聚变研究装置“中国环球流二号”装置整体安装启动。‎ 中科院合肥物质科学研究院全超导托卡马克核聚变实验装置EAST成功实现了电子温度超过5千万度、持续时间达102秒的超高温长脉冲等离子体放电,这是国际托卡马克实验装置上电子温度达到5000万度持续时间最长的等离子体放电。‎ 托卡马克是一环形装置,通过约束电磁波驱动,环心处有一欧姆线圈,四周是一个环形真空室,真空室外排列着环向场线圈和极向场线圈,其中欧姆线圈的作用一是给等离子体加热以达到核聚变所需的临界温度;二是产生感应电场用以等离子体加速。同时,极向场线圈通电后提供的极向磁场与环向场线圈通电后提供的环向磁场将高温等离子体约束在真空室内,促使核聚变的进行。‎ 命题预测 ‎【预测1】(2020山东高三二模)【考查角度:波长与波速关系、折射率】光刻机是生产大规模集成电路的核心设备,光刻机的曝光波长越短,分辨率越高。“浸没式光刻”是一种通过在光刻胶和投影物镜之间加入浸没液体,从而减小曝光波长、提高分辨率的技术。如图所示,若浸没液体的折射率为1.44,当不加液体时光刻胶的曝光波长为193 nm,则加上液体时光刻胶的曝光波长变为(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A.161 nm B.134 nm ‎ C.93 nm D.65 nm ‎【预测2】(2020浙江卷)【考查角度:物体平衡、牛顿运动定律】如图是“中国天眼”500 m口径球面射电望远镜维护时的照片。为不损伤望远镜球面,质量为m的工作人员被悬在空中的氦气球拉着,当他在离底部有一定高度的望远镜球面上缓慢移动时,氦气球对其有大小为‎5‎‎6‎mg、‎ 方向竖直向上的拉力作用,使其有“人类在月球上行走”的感觉,若将人视为质点,此时工作人员(　　)‎ A.受到的重力大小为‎1‎‎6‎mg B.受到的合力大小为‎1‎‎6‎mg C.对球面的压力大小为‎1‎‎6‎mg D.对球面的作用力大小为‎1‎‎6‎mg ‎【预测3】(2020北京卷)【考查角度:电磁波】随着通信技术的更新换代,无线通信使用的电磁波频率更高,频率资源更丰富,在相同时间内能够传输的信息量更大。第5代移动通信技术(简称5G)意味着更快的网速和更大的网络容载能力,“4G改变生活,5G改变社会”。与4G相比,5G使用的电磁波(　　)‎ A.光子能量更大 ‎ B.衍射更明显 C.传播速度更大 ‎ D.波长更长 ‎【预测4】【考查角度:自动控制、匀变速直线运动】无人驾驶目前还有较多的技术障碍难以克服,其中汽车车载系统严重依赖无线通信传输速度是主要的技术障碍。最近科研人员提出了基于5G通信技术的解决方案,该5G通信技术的超低时延的优势将提升车联网数据采集的及时性,保障实时信息互通,消除无人驾驶安全风险。简化的工作模式是无人驾驶车载电脑发现问题,通过5G信号将问题传输给云端中央服务器,服务器将处理方案回传给车载电脑,然后车载电脑采取加速或减速等操作。在某次实验室测试中汽车以10 m/s的速度匀速前进,车载传感器检测到正前方22 m处有静止障碍物,车载电脑通过5G信号通知云端,随后车载系统获得指令立即采取制动措施(5G信号下,系统信号传输延迟忽略不计),使之做加速度大小为1 m/s2的匀减速直线运动,并向车上成员发出警告,2 s之后系统采取紧急制动,使汽车做匀减速直线运动,最终该汽车恰好没有与障碍物发生碰撞。已知‎41‎=6.4,g取10 m/s2。求:‎ ‎(1)驾驶员采取紧急制动之前,汽车行进距离的大小;‎ ‎(2)假设驾驶员的质量为70 kg,求紧急制动时座位对驾驶员的作用力大小;‎ ‎(3)现有4G信号系统平均延迟时间为0.4 s,在4G通信情况下,在22 m距离内系统直接匀减速的加速度至少要多大才能避免相撞(结果保留两位有效数字)。‎ ‎【预测5】【考查角度:核反应、带电粒子在磁场中的运动】托卡马克是一种复杂的环形装置,结构如图甲所示。环心处有一欧姆线圈,四周是一个环形真空室,真空室外排列着环向场线圈和极向场线圈,其中欧姆线圈的作用一是给等离子体加热以达到核聚变所需的临界温度;二是产生感应电场用以等离子体加速。同时,极向场线圈通电后提供的极向磁场与环向场线圈通电后提供的环向磁场将高温等离子体约束在真空室内,促使核聚变的进行。如图乙所示为环形真空室简化图,其内径为R1=2 m、外径为R2=5 m,S和S'为其截面关于中心对称。假设约束的核聚变材料只有氘核‎(‎‎1‎‎2‎H)和氚核‎(‎‎1‎‎3‎H),且不考虑核子间的相互作用,忽略中子和质子的质量差异以及速度对核子质量的影响,核子一旦接触环形真空室壁即被吸收导走。(已知质子的电荷量为1.6×10-19 C;质子和中子质量均为1.6×10-27 kg)。请回答:‎ ‎(1)氘核‎(‎‎1‎‎2‎H)和氚核‎(‎‎1‎‎3‎H)结合成氢核‎(‎‎2‎‎4‎He)时,要放出某种粒子,同时释放出能量,写出上述核反应方程;‎ ‎(2)欧姆线圈中,通以恒定电流时,等离子体能否发生核聚变,并简要说明判断理由;‎ ‎(3)若关闭欧姆线圈和环向场线圈的电流,当极向磁场为多大时,从垂直于S截面速度同为v=2×107 m/s的氘核‎(‎‎1‎‎2‎H)能够全部通过S'截面。‎ 参考答案 热点三　科技发展类 ‎【预测1】B　解析加上液体时光刻胶的曝光波λ=vf,光在液体中的传播速度为v=cn,不加液体时c=λ0f,联立得λ=vf‎=cn×λ‎0‎c=λ‎0‎n=‎‎193‎‎1.44‎nm≈134nm,故B正确,ACD错误。故选B。‎ ‎【预测2】D　解析工作人员的重力始终为mg,选项A错误;工作人员在望远镜球面上缓慢移动,处于平衡状态,合力为零,选项B错误;对工作人员受力分析,受竖直向下的重力mg,竖直向上的拉力‎5‎‎6‎mg,故球面对工作人员的作用力为‎1‎‎6‎mg,由牛顿第三定律可得工作人员对球面的作用力为‎1‎‎6‎mg,选项D正确;球面对工作人员的作用力‎1‎‎6‎mg为支持力和摩擦力的合力,故工作人员对球面的压力不等于‎1‎‎6‎mg,选项C错误。‎ ‎【预测3】A　解析因为5G使用的电磁波频率比4G高,根据E=hν可知5G使用的电磁波比4G光子能量更大,故A正确;发生明显衍射的条件是障碍物(或孔)的尺寸可以跟波长相比,甚至比波长还小;因5G使用的电磁波频率更高,即波长更短,故5G越不容易发生明显衍射,故B错误;光在真空中的传播速度都是相同的;‎ 光在介质中的传播速度为v=cn,5G的频率比4G高,而频率越大折射率越大,光在介质中的传播速度越小,故C错误;因5G使用的电磁波频率更高,根据ν=cλ,可知波长更短,故D错误。故选A。‎ ‎【预测4】答案(1)18 m　(2)896 N　(3)2.8 m/s2‎ 解析(1)根据匀变速运动的速度公式v=v0+at可知,2s时的瞬时速度为 v1=10m/s-1×2m/s=8m/s 汽车通过的位移 x=‎