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《量子霍爾效應(yīng)》閱讀答案

編輯: 路逍遙 關(guān)鍵詞: 高中說(shuō)明文閱讀 來(lái)源: 逍遙右腦記憶


閱讀下面文字,完成 5-7 題。( 9 分,每小題 3 分) 1980 ,德國(guó)科學(xué)家馮 克利青發(fā)現(xiàn)整數(shù)量子霍爾效應(yīng), 1982 ,美國(guó)科學(xué)家崔琦和施特默發(fā)現(xiàn)分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng),這兩項(xiàng)成果均獲得 閱讀下面文字,完成5-7
題。(9
分,每小題3
分)
1980
,德國(guó)科學(xué)家馮·
克利青發(fā)現(xiàn)整數(shù)量子霍爾效應(yīng),1982
,美國(guó)科學(xué)家崔琦和施特默發(fā)現(xiàn)分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng),這兩項(xiàng)成果均獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
量子霍爾效應(yīng)是整個(gè)凝聚態(tài)物理領(lǐng)域中最重要、最基本的量子效應(yīng)之一。它的應(yīng)用前景非常廣泛。我們使用計(jì)算機(jī)的時(shí)候,會(huì)遇到計(jì)算機(jī)發(fā)熱、能量損耗、速度變慢等問(wèn)題。這是因?yàn)槌B(tài)下的芯片中,電子運(yùn)動(dòng)沒(méi)有特定的軌道,會(huì)相互碰撞從而發(fā)生能量損耗。而量子霍爾效應(yīng)則可以為電子的運(yùn)動(dòng)制定一定的規(guī)則,讓它們?cè)诟髯缘呐艿郎?ldquo;
一往無(wú)前”
地前進(jìn)。好比一輛高級(jí)跑車,常態(tài)下是在擁擠的農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)上前進(jìn),而在量子霍爾效應(yīng)下,則可以在高速路上前進(jìn)。
然而,量子霍爾效應(yīng)的產(chǎn)生需要非常強(qiáng)的磁場(chǎng)。為了一臺(tái)計(jì)算機(jī)的量子霍爾效應(yīng),相當(dāng)于需外加10
個(gè)計(jì)算機(jī)大的磁鐵,不但體積龐大,而且價(jià)格昂貴,不適合個(gè)人電腦和便攜式計(jì)算機(jī)。
1988
,美國(guó)物理學(xué)家霍爾丹提出可能存在不需要外磁場(chǎng)的量子霍爾效應(yīng),即“
量子反常霍爾效應(yīng)”
。它與已知的量子霍爾效應(yīng)具有完全不同的物理本質(zhì),是一種全新的量子效應(yīng);但它的實(shí)現(xiàn)也更加困難,需要精準(zhǔn)的材料設(shè)計(jì)、制備與調(diào)控。多來(lái),人們一直未能找到能實(shí)現(xiàn)這一特殊量子效應(yīng)的材料體系和具體物理途徑。自1988
開(kāi)始,就不斷有理論物理學(xué)家提出各種方案,然而在實(shí)驗(yàn)上沒(méi)有取得任何進(jìn)展。
2006
,美國(guó)斯坦福大學(xué)張首晟教授領(lǐng)導(dǎo)的理論組成功地預(yù)言了二維拓?fù)浣^緣體中的量子自旋霍爾效應(yīng),并于2008
指出了在磁性摻雜的拓?fù)浣^緣體中實(shí)現(xiàn)量子反;魻栃(yīng)的新方向。
,我國(guó)理論物理學(xué)家方忠、戴希等與張首晟教授合作,提出磁性摻雜的三維拓?fù)浣^緣體有可能是實(shí)現(xiàn)量子化反常霍爾效應(yīng)的最佳體系。這個(gè)方案引起了國(guó)際學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。德國(guó)、美國(guó)、日本等國(guó)有多個(gè)世界一流的研究團(tuán)隊(duì)沿著這個(gè)思路在實(shí)驗(yàn)上尋找量子反;魻栃(yīng),但一直沒(méi)有取得突破。
清華大學(xué)薛其坤院士領(lǐng)銜,清華大學(xué)、中科院物理所和斯坦福大學(xué)研究人員聯(lián)合組成的團(tuán)隊(duì),經(jīng)過(guò)近4
的研究,生長(zhǎng)測(cè)量了1000
多個(gè)樣品。最終,他們利用分子束外延方法,生長(zhǎng)出了高質(zhì)量的Cr
摻雜(Bi
,Sb) 2Te3
拓?fù)浣^緣體磁性薄膜,并在極低溫輸運(yùn)測(cè)量裝置上成功觀測(cè)到了量子反;魻栃(yīng)。這項(xiàng)研究成果將推動(dòng)新一代低能耗晶體管和電子學(xué)器件的發(fā)展,可能加速推進(jìn)信息技術(shù)革命進(jìn)程。

3
月14

,該成果發(fā)表于美國(guó)《科學(xué)》雜志!犊茖W(xué)》雜志的評(píng)審作出評(píng)價(jià):“
這篇文章結(jié)束了對(duì)量子反;魻栃(yīng)多的探尋,這是一項(xiàng)里程碑式的工作。”
諾貝爾物理獎(jiǎng)得主、清華大學(xué)高等研究院名譽(yù)院長(zhǎng)楊振寧教授說(shuō),這是“
諾貝爾獎(jiǎng)級(jí)的發(fā)現(xiàn)”
。
5
.關(guān)于“
量子霍爾效應(yīng)”
與“
量子反;魻栃(yīng)”
的區(qū)別,以下表述小正確的一項(xiàng)是:
A
.前者是整個(gè)凝聚態(tài)物理領(lǐng)域中最重要、最基本的量子效應(yīng)之一;后者具有與前者完全不同的物理本質(zhì),是一種全新的量子效應(yīng)。
B
.前者應(yīng)用前景廣泛;后者則屬于特殊情況下的量子效應(yīng),應(yīng)用前景限于低能耗晶體管和電子學(xué)器件方面。
C
.前者的產(chǎn)牛需要非常強(qiáng)的磁場(chǎng),應(yīng)用時(shí)難免器件體積過(guò)大、成本過(guò)高;后者的產(chǎn)生不需要外磁場(chǎng),應(yīng)用時(shí),能使得器件的體積小不至于過(guò)大。
D
.前者于1980
被發(fā)現(xiàn),后者于
被證實(shí);后者的實(shí)現(xiàn)比前者的實(shí)現(xiàn)更難能可貴,需要精準(zhǔn)的材料設(shè)計(jì)、制備與調(diào)控。
答案:5.B
(從原文所闡述的科學(xué)原理看,“
量子反;魻栃(yīng)”
與“
量子霍爾效應(yīng)”
的應(yīng)用前景沒(méi)有什么區(qū)別,都能促進(jìn)低能耗晶體管和電子學(xué)器件的發(fā)展,都能解決計(jì)算機(jī)能量損耗、發(fā)熱、速度變慢等問(wèn)題。)
6
.下列理解,不符合原文意思的一項(xiàng)是
A
.量子霍爾效應(yīng)可以使電子的運(yùn)動(dòng)由無(wú)序變成有序,使得電子在各自特定的軌道上運(yùn)動(dòng),在很大程度上.避免電子相互碰撞,避免其能量的無(wú)謂損耗。
B
.要在試驗(yàn)層面證實(shí)量子反;魻栃(yīng),對(duì)科學(xué)家而育足十分嚴(yán)峻的挑戰(zhàn),既需要有很特殊的材料體系,也需要有很特殊的物理途徑。
C
.薛其坤領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)利用分子束外延方法,生長(zhǎng)出了高質(zhì)量的Cr
摻雜(Bi
,Sb) 2Te3
拓?fù)浣^緣體磁性薄膜,在這一材料中,就存在著量子反;魻栃(yīng)。
D
.曾有科學(xué)家提出,磁性摻雜的三維拓?fù)浣^緣體有可能是實(shí)現(xiàn)量子反;魻栃(yīng)的最佳體系,但經(jīng)德、美、日等多國(guó)科學(xué)家的實(shí)踐證明,這條思路行不通。
答案:6.D
(“
這條思路行不通”
誤解文意。據(jù)原文意,方忠、戴希、張首晟等人提出的“
磁性摻雜的三維拓?fù)浣^緣體有可能是實(shí)現(xiàn)量子化反;魻栃(yīng)的最佳體系”
的設(shè)想,是后來(lái)薛其坤團(tuán)隊(duì)證實(shí)“
量子反;魻栃(yīng)”
的指路明燈。雖先前德、美、日等國(guó)科學(xué)家在此思路上未取得突破,但不能據(jù)此認(rèn)為“
這條思路行不通”
。)
7.
根據(jù)原文內(nèi)容,下列推斷正確的一項(xiàng)是:
A
.常態(tài)下的芯片中,電子運(yùn)動(dòng)沒(méi)有特定軌道,會(huì)相互碰撞,因而計(jì)算機(jī)會(huì)出現(xiàn)發(fā)熱、能量損耗、速度變慢等問(wèn)題。量子霍爾效應(yīng)的具體應(yīng)用,才能解決這些問(wèn)題。
(不是唯一條件)
B
.由于量子霍爾效應(yīng)的產(chǎn)生需要非常強(qiáng)的磁場(chǎng),所以到目前為止,它并未獲得實(shí)際應(yīng)用;也正是因?yàn)檫@個(gè)原因,對(duì)量子反常霍爾效應(yīng)的研究才顯得十分必要。
(因果推斷不成立)
C
.薛其坤領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊(duì)之所以能率先證實(shí)量子反;魻栃(yīng),是因?yàn)?/u>他們不僅吸納了其他科學(xué)家的研究成果,掌握了正確的研究途徑,而且在方法上有自己的創(chuàng)新。
D
.鑒于發(fā)現(xiàn)整數(shù)量子霍爾效應(yīng)的德國(guó)科學(xué)家和發(fā)現(xiàn)分?jǐn)?shù)量了霍爾效應(yīng)的芙國(guó)科學(xué)家均獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),我們可以斷言薛其坤院士領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)將獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
(絕對(duì)化)
答案:7.C
(A“
量子霍爾效應(yīng)的具體應(yīng)用,才能解決(計(jì)算機(jī)發(fā)熱、能量損耗、速度變慢等)這些問(wèn)題”
太絕對(duì),據(jù)原文意,“
量子反;魻栃(yīng)”
的具體應(yīng)用,也能解決這些問(wèn)題。B
前句“
由于量子霍爾效應(yīng)的產(chǎn)生需要非常強(qiáng)的磁場(chǎng),所以……
它并未獲得實(shí)際應(yīng)用”
強(qiáng)加因果,也于文無(wú)據(jù);后句說(shuō),因?yàn)榱孔踊魻栃?yīng)未能獲得實(shí)際應(yīng)用,所以有必要研究量子反常霍爾效應(yīng),這也是強(qiáng)加因果,不合原文意思。從原文看,研究量子反常霍爾效應(yīng)之所以必要,是因?yàn)榱孔踊魻栃?yīng)的應(yīng)用存在著器件體積過(guò)大、成本過(guò)高的問(wèn)題。D“……
斷言薛其坤院士領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)將獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)”
太唐突。“
斷言”
意謂“
十分肯定地說(shuō)”
,依原文,薛其坤團(tuán)隊(duì)很有可能獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),但并沒(méi)有說(shuō)十分肯定)

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