题目内容
20．2016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，档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，下列说法错误的是（ ）
| A． | 拓扑绝缘体导电时具有量子化的特征 | |
| B． | 霍尔效应与运动电荷在磁场中所受的洛伦兹力有关 | |
| 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 |
分析 依据材料提供的信息，结合导体与绝缘体的区别，及霍尔效应现象的原理，从而即可求解．
解答 解：A、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，故A正确；
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，故B正确；
C、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，故C错误；
D、当电流只会流经石墨烯边缘，其内部绝缘，导电过程不会发热，即变成为拓扑绝缘体，故D正确；
本题选择错误的，故选：C．
点评 考查霍尔效应原理与左手定则的应用，掌握分析材料题的方法，理解拓扑绝缘体的含义，注意量子反常霍尔效应与量子霍尔效应的区别．
练习册系列答案
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5．质量为m的物块沿着倾角为θ的固定粗糙斜面匀速下滑，已知重力加速度为g，则（ ）
| A． | 物块对斜面的压力大小为mgtanθ | B． | 物块对斜面的摩擦力大小为mgtanθ | ||
| C． | 斜面对物块的支持力大小为mgtanθ | D． | 斜面对物块间的动摩擦因素为tanθ |
11．
一质点从A点开始做初速度为零的匀加速直线运动，加速度的大小为a，B，C，D三点是质点运动路径上三点，且BC=x1，CD=x2．质点通过BC间所用时间与经过CD间所用时间相等，则质点经过C点的速度为（ ）
一质点从A点开始做初速度为零的匀加速直线运动，加速度的大小为a，B，C，D三点是质点运动路径上三点，且BC=x1，CD=x2．质点通过BC间所用时间与经过CD间所用时间相等，则质点经过C点的速度为（ ）| A． | $\frac{{x}_{1}+{x}_{2}}{2}$$\sqrt{\frac{a}{{x}_{2}-{x}_{1}}}$ | B． | $\frac{{x}_{1}+{x}_{2}}{4}$$\sqrt{\frac{a}{{x}_{2}-{x}_{1}}}$ | ||
| C． | $\frac{{x}_{2}-{x}_{1}}{2}$$\sqrt{\frac{a}{{x}_{2}+{x}_{1}}}$ | D． | $\frac{{x}_{2}-{x}_{1}}{4}$$\sqrt{\frac{a}{{x}_{2}+{x}_{1}}}$ |
某同学利用如图所示的装置探究弹簧弹性势能的大小，将一根轻弹簧放置于光滑水平桌面上，左端与固定的挡板连接，右端有一质量为m的小物块但不连接，弹簧处于原长时右端刚好位于桌子边缘，实验时先推动小物块压缩弹簧秤（弹簧一直在弹性限度内），小物块不动后测出弹簧的压缩量d，然后释放小物块让其在弹簧的作用下弹出，最后落到水平地面上（小物块所受空气阻力可以忽略）．
15．
恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应．核反应方程为${\;}_{2}^{4}$He+${\;}_{2}^{4}$He→${\;}_{4}^{8}$Be+γ．以下说法不正确的是（ ）
恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应．核反应方程为${\;}_{2}^{4}$He+${\;}_{2}^{4}$He→${\;}_{4}^{8}$Be+γ．以下说法不正确的是（ ）| A． | 该核反应为聚变反应 | |
| B． | 热核反应中有质量亏损 | |
| C． | 热核反应会放出巨大能量 | |
| D． | 由于核反应中质量数守恒，所以质量也是守恒的 |
5．
如图所示，竖直光滑杆固定不动，套在杆上的轻弹簧下端固定，将套在杆上的滑块向下压缩弹簧至离地高度h=0.1m处，滑块与弹簧不栓接．现由静止释放滑块，通过传感器测量到滑块的速度和离地高度h并作出滑块的动能Ek-h图象，其中h=0.18m时对应图象的最顶点，高度从0.2m上升到0.35m范围内图象为直线，其余为曲线，取g=10m/s2，由图象可知（ ）
如图所示，竖直光滑杆固定不动，套在杆上的轻弹簧下端固定，将套在杆上的滑块向下压缩弹簧至离地高度h=0.1m处，滑块与弹簧不栓接．现由静止释放滑块，通过传感器测量到滑块的速度和离地高度h并作出滑块的动能Ek-h图象，其中h=0.18m时对应图象的最顶点，高度从0.2m上升到0.35m范围内图象为直线，其余为曲线，取g=10m/s2，由图象可知（ ）| A． | 弹簧原长为0.18m | B． | 弹簧的劲度系数为100N/m | ||
| C． | 滑块运动的最大加速度为40m/s2 | D． | 弹簧的弹性势能最大值为0.7J |
如图所示，一细光束从O点射入上、下表面平行的玻璃砖，折射后分成a、b两束光由下表面上的M、N两点射出．已知入射光与玻璃砖上表面的夹角为θ，玻璃对a光、b光的折射率分别为na、nb（na＞nb），玻璃砖的厚度为d．求：
10．如图甲所示，一小物块从水平转动的传送带的右侧滑上传送带，固定在传送带右端的位移传感器记录了小物的位移x随时间t的变化关系如图乙所示．已知图线在前3.0s内为二次函数，在3.0s～4.5s内为一次函数，取向左运动的方向为正方向，传送带的速度保持不变，g取10m/s2．下列说法正确的是（ ）
| A． | 传送带沿顺时针方向转动 | |
| B． | 传送带沿逆时针方向转动 | |
| C． | 传送带的速度大小为2m/s | |
| D． | 小物块与传送带间的动摩擦因数μ=0.2 |