文档内容
情境3 技前沿类情境情境类型 考情统计
黑吉辽卷 ， 射线光电子能谱议； 浙江 月
2024· T8 X 2023· 6
光电效应科技
卷 ，新型光电效应量子材料
T15
广东卷 ，电磁俘能器； 江西卷 ，石墨
2024· T4 2024· T7
烯； 黑吉辽卷 ，现代粒子加速器； 广东卷
2024· T15 2023·
电磁科技 ，电子墨水； 湖北卷 ，近场通信（ ）；
T9 2023· T5 NFC
北京卷 ，电磁撬； 全国乙卷 ，带电粒
2023· T18 2022· T21
子探测装置； 福建卷 ，霍尔推进器
2022· T8
广东卷 ，强流重离子加速器； 湖北卷 ，
2024· T2 2024· T2
硼中子俘获疗法； 新课标卷 ，量子点； 辽
2024· T17 2022·
其他科技
宁卷 ，核天体物理研究； 河北卷 ，“羲和”和
T2 2022· T2
“望舒”分析预测
：近几年的高考物理卷中，以现代科技创新为情境的试题越来
考情分析
越受到重视。主要考查天体运动规律、力学、电学的综合应用。这类考
题立意高、选材活，对考生的素质和能力，尤其是阅读理解能力、分析
推理能力、理论联系实际的能力均提出了较高的要求。
：命题人常以近一年发生的重要科技事件为命题情境，这类试
高考预测
题在考查知识的同时还可以激发同学们的爱国热情和民族自豪感，培养
同学们的创新能力【例1】 （ 2024· 吉林高考 8 题） X 射线光电子能谱仪是利用 X 光照射材料
表面激发出光电子，并对光电子进行分析的科研仪器。用某一频率的 光
X
照射某种金属表面，逸出了光电子，若增加此 光的强度，则（ ）
X
. 该金属的逸出功增大
A
. 光的光子能量不变
B X
. 逸出的光电子最大初动能增大
C
. 单位时间逸出的光电子数增多
D答案：
BD
解析：金属的逸出功是金属本身的特性，与照射光的强度无关， 错误；
A
根据 ＝ 可知， 光的光子能量与其强度无关， 正确；根据爱因斯坦光
ε hν X B
电效应方程 ＝ － ，结合 、 项分析可知，逸出的光电子最大初动能
E hν W A B
k 0
与照射光的强度无关， 错误；若增加此 光的强度，则单位时间入射到金
C X
属表面的光子数增多，单位时间逸出的光电子数增多， 正确。
D【例2】 （ 2024· 新课标卷 17 题）三位科学家由于在发现和合成量子点方
面的突出贡献，荣获了 年诺贝尔化学奖，不同尺寸的量子点会发出不
2023
同颜色的光。现有两种量子点分别发出蓝光和红光，下列说法正确的是
（ ）
. 蓝光光子的能量大于红光光子的能量
A
. 蓝光光子的动量小于红光光子的动量
B
. 在玻璃中传播时，蓝光的速度大于红光的速度
C
. 蓝光在玻璃中传播时的频率小于它在空气中传播时的频率
D答案：
A
解析：【例3】 （ 2024· 广东高考 4 题）电磁俘能器可在汽车发动机振动时利用电
磁感应发电实现能量回收，结构如图甲所示。两对永磁铁可随发动机一起
上下振动，每对永磁铁间有水平方向的匀强磁场，磁感应强度大小均为
。磁场中，边长为 的正方形线圈竖直固定在减震装置上。某时刻磁场分
B L
布与线圈位置如图乙所示，永磁铁振动时磁场分界线不会离开线圈。关于
图乙中的线圈。下列说法正确的是（ ）
. 穿过线圈的磁通量为 2
A BL
. 永磁铁相对线圈上升越高，线圈
B
中感应电动势越大
. 永磁铁相对线圈上升越快，线圈
C
中感应电动势越小
. 永磁铁相对线圈下降时，线圈中
D
感应电流的方向为顺时针方向答案：
D
解析：根据图乙可知此时穿过线圈的磁通量为 ，故 错误；根据法拉第电
0 A
磁感应定律可知永磁铁相对线圈上升越快，磁通量变化越快，线圈中感应
电动势越大，故 、 错误；永磁铁相对线圈下降时，根据楞次定律可知线
B C
圈中感应电流的方向为顺时针方向，故 正确。
D1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
. （ 安徽智学大联考）利用风洞实验室可以模拟运动员比赛时所受
1 2024·
风阻情况，帮助运动员提高成绩。为了更加直观地研究风洞里的流场环
境，可以借助烟尘辅助观察，如图甲所示，在某次实验中获得烟尘颗粒
做曲线运动的轨迹，如图乙所示，则由该轨迹可推断出（ ）
. 烟尘颗粒可能做匀变速曲线运动
A
√
. 烟尘颗粒做的不可能是匀变速曲线运动
B
. 、 两点处的速度方向可能相反
C P Q
. 、 两点处的速度方向可能垂直
D P Q1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
解析： 做曲线运动的物体，其所受合力总是指向轨迹凹侧，由
图乙可知，烟尘颗粒所受外力的合力发生了变化，不可能做匀变速
曲线运动，故 错误， 正确；曲线运动速度方向沿轨迹切线方向，
A B
故 、 错误。
C D1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
. （ 浙江金华三模） 年 月 日全国首批“港澳药械通”进口心
2 2024· 2024 4 5
脏起搏器在穗通关，这批心脏起搏器使用“氚电池”供电，氚电池能将
氚核衰变产生的核能转化为电能，氚核方程为 ＋ ＋ ，已
H He X ΔE
3
3
1
知氚核发生衰变的半衰期为
12
.
5
年，当电池中 氚的含量低于初始值的
25
2
％时便无法正常工作。下列说法正确的是（ ）
. 粒子是来自原子的内层电子
A X
. 起搏器所处环境的湿度、温度可以改变氚的半衰期
B
√
的比结合能比 的比结合能小
C H He
3 3
. 这种核能电池的寿命大约是 年
D 35
1 2
.1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
解析： 根据质量数守恒和电荷数守恒可知， 粒子为电子，即氚核
X
发生 衰变，其中电子由原子核内一个中子转化为一个质子和一个电子
β
而来，故 错误；放射性元素的半衰期由原子核决定，与外界的温度、
A
压强等因素无关，故 错误；氚核发生 衰变的过程中释放能量，根据质
B β
能方程可知，总质量减小，产生的新核的比结合能比氚核大，故 正
C
确；电池中氚的含量等于初始值的 ％时，即剩余的氚核为原来的四分
25
之一，根据 ＝ ，可知经过了两个半衰期，即 ＝ ＝ × . 年
m m t 2T 2 12 5
0
2
1
＝ 年，故 错误。
25 D
21 2 3 4 5 6 7 8 9 10
. （ 湖北五市州联考）我国国家航天局发布了首颗太阳探测卫星
3 2024·
“羲和号”的探日成果，实现了国际首次在轨获取太阳 谱线精细结
H
a
构。 是氢原子巴耳末系中频率最小的谱线，其对应的能级跃迁过程为
H
a
（ ）
. 从 ＝∞跃迁到 ＝
A n n 2
. 从 ＝ 跃迁到 ＝
B n 5 n 2
. 从 ＝ 跃迁到 ＝
C n 4 n 2
. 从 ＝ 跃迁到 ＝
√D n 3 n 2
解析： 由 ＝ ，可知 最小的谱线对应的能级差最小，即－ .
E hν ν 1 51 eV
－（－ . ）＝ . ，故选 。
3 40 eV 1 89 eV D1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
. （ 福建福州模拟）如图所示为某手机防窥膜的原理简化图，在透
4 2024·
明介质中等距排列有相互平行的吸光屏障，屏障的高度与防窥膜厚度相
等、方向与屏幕垂直。从手机屏幕上相邻两吸光屏障中点 发出的光线
O
经透明介质由吸光屏障边缘射入空气，在空气中的出射角 称为可视角
θ
度，可视角度越小防窥效果越好，则下列做法中能提高防窥效果的是
（ ）
. 仅增大手机屏幕亮度
A
. 仅减小相邻两吸光屏障间距
√B
. 仅减小防窥膜的厚度
C
. 仅增大透明介质的折射率
D1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
解析： 增大手机屏幕亮度，不能减
小可视角度，不能提高防窥效果，故
A
项错误；设屏障的高度与防窥膜厚度均
为 ，相邻屏障的间距为 ；如图所示
x L
根据折射定律，有 ＝ ，根据图中几何关系可得 ＝ ，联立整
n sin i
sin 2＋
2
sin
2
理得 ＝ ，可知当减小相邻两吸光屏障间距 时2 ，因为折射率
·sin θ n L
2
4
不变，则可视角度减小，能提高防窥效果，故 项正确；当减小防窥膜的
B
2
1 +
厚度 时，因为折射率不变，则可视角度增大，不能提高防窥效果，故
x
项错误；当增大透明介质的折射率，因为相邻两吸光屏障间距 和防窥膜
C L
的厚度 不变，则可视角度增大，不能提高防窥效果，故 项错误。
x D1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
. （ 河北保定模拟）光刻机是生产芯片的核心设备，浸没式光刻技
5 2024·
术是在镜头与光刻胶之间填充液体介质，利用光在液体介质中的波长会
改变这一特性来提高分辨率。如图所示，若镜头与光刻胶之间填充的液
体介质的折射率为 . ，则下列说法正确的是（ ）
1 5
√. 光在液体介质中的波长变为在真空（空气）中的
A
2
. 光在液体介质中的频率变为在真空（空气）中的
B
3
2
. 光在液体介质中的传播速度与在真空（空气）中
C
3
的相同
. 光在液体介质中的传播速度变为在真空（空气）
D
中的 . 倍
1 51 2 3 4 5 6 7 8 9 10
解析： 加上液体时光刻胶的曝光波长为 ＝ ，不加液体时，有 ＝
λ c
，又 ＝ ，联立代入数据可得在液体中的曝光波长约为 ＝ ＝ ，
λ f n λ λ
0 0
0 2
故 正确；频率由光源决定，光由空气进入该液体中传播时，光波频率
A
3
不变，故 错误；光在液体中的传播速度为 ＝ ，解得传播速度约为真
B v
空的 ，故 、 错误。
C D
2
31 2 3 4 5 6 7 8 9 10
. （ ）近日，北京科技大学科研团队成功通过二元功能高分子掺杂策
6 多选
略，显著提升了两端全钙钛矿串联太阳能电池的功率转换效率。如图所
示，某种材料制成的太阳能电池的主体部分由 型半导体和 型半导体
P N
结合而成。当太阳光照射到该材料上时，材料吸收光子发生光电效应，
自由电子向 型一侧移动，从而在两端形成电势差。已知该材料需要吸
N
收能量为 的光子才能发生光电效应，普朗克常量为 ，光速为 ，则
E h c
（ ）
. 通过负载的电流方向为从上至下
A
√. 该材料发生光电效应的极限波长为
B
ℎ
√
. 太阳光的强度越强，则通过负载的电流越大
C
. 改用紫外线照射该材料，则不能发生光电效应
D1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
解析： 型半导体是电源的负极， 型半导体是电源的正极，故电
N P
流从 型一侧流出，经过负载回到 型一侧，故电流从下至上通过负
P N
载，选项 错误；因该材料的“逸出功” ＝ ，所以发生光电效应的极
A W E
限波长满足 ＝ ，故 ＝ ，选项 正确；太阳光强度越大，光电效应
E h λ B
ℎ
释放的电子越多，故向 型一侧移动的自由电子越多，两端电势差越
N
大，电路中的电流越大，所以增大太阳光的强度，通过负载的电流会变
大，选项 正确；太阳光中紫外线的频率最高，太阳光能让该材料发生
C
光电效应，故该材料的截止频率应小于等于紫外线的频率，所以改用紫
外线照射该材料，能发生光电效应，选项 错误。
D1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
. 潜水钟是一种水下作业工具。将潜水钟的大铁罩倒扣在水面后使之下
7
沉，如图是潜水钟缓慢下沉的示意图，不计下沉过程中水温的变化，关
于潜水钟内封闭的理想气体，说法正确的是（ ）
. 单位体积内分子数保持不变
A
. 气体分子间斥力变大
B
√C . 气体分子速率分布规律不变
. 该过程气体对外界做功
D1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
解析： 下潜过程中，随着深度的增加，钟内气体体积减小，则单位
C
体积内分子数增大，故选项 错误；理想气体分子间距很大，故不考虑
A
分子间作用力，气体分子间斥力不变（仍近似为 ），故选项 错误；不
0 B
计下沉过程中水温的变化，则温度不变，故气体分子速率分布规律不
变，选项 正确；不计下沉过程中水温的变化，气体体积减小，该过程
C
外界对气体做功，故选项 错误。
D1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
8
. （
多选
）（
2024·
四川内江模拟）航母上的舰载机返回甲板时有多种减
速方式。如图所示，为一种电磁减速方式的简要模型，固定在水平面上
足够长的平行光滑导轨 、 ，间距为 ，左端接有阻值为 的定值电
CE DF L R
阻，且处在磁感应强度为 、垂直导轨平面向下的匀强磁场中。现有一
B
舰载机等效为质量为 、电阻为 垂直于导轨的导体棒 。导体棒 以初
m r ab ab
动量 水平向右运动，最后停下来，导轨的电阻不计。则此过程中（ ）
p
0
. 导体棒 做匀减速直线运动直至停止运动
A ab
. 航母甲板的最短长度为
B
0
. 电阻 上产生的焦耳热为
√C R 2 2
（ ＋ ）
2
0
. 通过导体棒 横截面的电荷量为
D ab
√
2
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
解析： 导体棒获得向右的初速度后切割磁感线，回路中产生感应
电流，导体棒 受到向左的安培力，向右减速运动，由 ＝ ＝
ab F BIL B L
＋
＝ ，可知，由于导体棒速度减小，则加速度减小，所以导体棒做的
ma
是加速度越来越小的减速运动直至停止运动， 错误；设初始速度为 ，
A v
通过导体棒 横截面的电荷量为 ，根据动量定理可得－ ＝ －
ab q B LΔt 0
，又因为 ＝ ， ＝ ，解得 ＝ ，由于 ＝ ＝ ＝ ＝
mv p mv q Δt q q Δt Δt
0 ＋ ＋
0 Δ
，代入 ＝ 可得，导体棒 运动的位移，即航母甲板的最短长度
q ab
＋
0
（ ＋ ）
为 ＝ ，故 错误， 正确；导体棒减少的动能 ＝ ＝
x B D E mv2 m
2
0 1 1 0
＝ ，根2据2能量守恒定律可得
E
＝
Q
，又根据电路知识可得
Q
＝
Q
k 总 2 R 2 总
＋
2
0
＝ ，故 正确。
C
2
（ ＋ ）
2
0
2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
. （ 江西景德镇模拟） 年 月 日，嫦娥六号顺利发射，标志着
9 2024· 2024 5 3
我国朝“绕月 探月 登月”的宏伟计划又迈出了坚实的一步。假设在
— —
不久的将来，中国载人飞船在月球表面成功着陆。航天员身着出舱航天
服，首先从太空舱进入到气闸舱，再关闭太空舱舱门，然后将气闸舱中
的气体缓慢抽出，最后打开气闸舱门，航天员再从气闸舱出舱活动。已
知气闸舱的容积为 . ，舱中气体的初始压强为 . × 。为了给
2 0 m3 0 8 105 Pa
航天员一个适应过程，先将气闸舱的压强降至 . × ，航天员的体
0 5 105 Pa
积不计。假设气闸舱的温度保持不变，在此过程中，求：
（ ）抽出的气体在 . × 压强下的体积；
1 0 8 105 Pa
答案： .
0 75 m31 2 3 4 5 6 7 8 9 10
解析： 以气闸舱内原有气体为研究对象，体积为 ＝ .
V 2 0
1
、压强为 ＝ . × ，降压后气体的压强为 ＝ . ×
m3 p 0 8 105 Pa p 0 5 105
1 2
，体积为 ，由玻意耳定律可得 ＝
Pa V p V p V
2 1 1 2 2
＝ .
V 3 2 m3
2
设抽出的气体在 ＝ . × 时的体积为 － ，转换到压强
p 0 5 105 Pa V V
2 2 1
为 ＝ . × 时的体积为 ，由玻意耳定律可得 （ － ）
p 0 8 105 Pa V p V V
1 3 2 2 1
＝
p V
1 3
解得 ＝ . 。
V 0 75 m3
31 2 3 4 5 6 7 8 9 10
（ ）气闸舱内存留气体的质量与原气闸舱内气体质量之比。
2
答案： .
0 625
解析：以气闸舱内原有气体为研究对象，压强为 ＝ . × ，
p 0 5 105 Pa
2
体积为 ＝ . ，抽气后气闸舱内存留气体的体积为 ＝ . ，
V 3 2 m3 V 2 0 m3
2 1
气闸舱内存留气体的质量与原气闸舱内气体质量分别为 ＝
m ρV
1 1
＝
m ρV
2 2
则 ＝
1 1
解 得2 ＝2 0 . 625 。
1
21 2 3 4 5 6 7 8 9 10
. （ 安徽六安模拟）在中柬“金龙 ”联合演习中，中国制造智
10 2024· -2024
能无人化装备亮相演兵场，如图为演习所使用的机器狗，可灵活穿越
各种地形进行探测，现对其运动情况作一定的研究。已知机器狗在加
速阶段加速度大小为 ，最大速度为 ，减速阶段加速度大小
2 m/s2 8 m/s
为 。 ＝ 时刻，机器狗由静止开始运动，同时在其前方 处有
4 m/s2 t 0 20 m
一目标以 的速度同向开始匀速运动。求：
4 m/s
（ ）若机器狗匀加速运动到最大速度后维持匀速运动，需多长时间追
1
上前方目标；
答案：
9 s1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
解析： 机器狗匀加速阶段时间为 ＝ ＝ ＝
t s 4 s
0
m 8
1 2
位移为 ＝ ＝ × × ＝ ＜
x v t 8 4 m 16 m 20 m
0 m 0
1 1
则此时未追上，在匀速阶段追上， 设机器狗运动时间为 ，可得
t
2 2 1
＋ × ＝ ＋ ×（ － ）
20 m 4 m/s t 16 m 8 m/s t 4 s
1 1
解得 ＝ 。
t 9 s
11 2 3 4 5 6 7 8 9 10
（ ）若机器狗能追上目标且最终停止运动，则由开始运动到最终
2
停止过程中机器狗的最小位移为多少。（目标对机器狗的运
动无阻碍）
答案：
60 m1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
解析：若机器狗在最大速度时追上目标，不满
足条件，题中要求最小位移，在追上目标时
已经处于减速状态，与目标有共同速度，如
图所示
机器狗减速到与目标有共同速度的时间为 ＝ ＝ ＝
t s 1 s
2
m− 8−4
2 4
运动的距离为 ＝ × ＝
x 1 m 6 m
8+4
设机器狗与目标相遇时间为 ，机器狗匀速阶段用时为（ － －
t t 4 s 1
2 3 3
），可得 ＋ ×（ － ）＋ ＝ × ＋
s 16 m 8 m/s t 5 s 6 m 4 m/s t 20 m
3 31 2 3 4 5 6 7 8 9 10
解得 ＝ .
t 9 5 s
3
机器狗从开始运动到与目标相遇，机器狗运动的位移大小为 ＝
x
1
＋（ . － ）× ＋ ＝
16 m 9 5 5 8 m 6 m 58 m
机器狗超过目标后又减速运动的位移大小为 ＝ ＝ ＝
x m 2 m
2
2 2
4
则最小位移为 ＝ ＋ ＝ 。
x x x 60 m
2 2 2×4
1 2
