突破练5 主观题:精准意识要强化(限时30分钟,赋分30分)一、(2023河南新乡三模统考)阅读下面的文字,完成1~3题。(12分)材料一 以下是“薛定谔的猫”的实验描述:把一只猫放进一个封闭的盒子里,然后把这个盒子连接到一个装置,其中包含一个原子核和毒气设施。设想这个原子核有50%的可能性发生衰变。衰变时发射出一个粒子,这个粒子将会触发毒气设施,从而杀死这只猫。根据量子力学的原理,未进行观察时,这个原子核处于已衰变和未衰变的叠加态,因此,那只可怜的猫就应该相应地处于“死”和“活”的叠加态。非死非活,半死不活,状态不确定,直到有人打开盒子观测它。薛定谔假想“薛定谔的猫”实验实验中的猫,可类比于微观世界的电子(或原子)。在量子理论中,电子可以不处于一个固定的状态(上或下),而是同时处于两种状态的叠加(上和下)。如果把叠加态的概念用于猫的话,那就是说,处于叠加态的猫是半死不活的。量子理论认为:如果没有揭开盖子进行观察,薛定谔的猫的状态是“死”与“活”的叠加。此猫将永远处于同时是死又是活的叠加态,这与我们的日常经验严重相违。一只猫,要么死,要么活,怎么可能不死不活、半死半活呢?别小看这个听起来似乎荒谬的物理思想实验,它不仅在物理学方面极具意义,在哲学方面也引发了很多思考。薛定谔的本意,是要用“薛定谔的猫”这个实验的荒谬结果来嘲笑哥本哈根学派,嘲笑其对量子力学和薛定谔方程引进的“波函数”概念的概率解释,但实际上,这个假想实验使薛定谔站到了自己奠基的理论的对立面上,难怪有物理学家调侃:“薛定谔不懂薛定谔方程!”(摘编自《著名的薛定谔的猫》)材料二 爱因斯坦在当时一直是量子力学的反对者,他把这种联系称作“鬼魅的超距作用”。在他看来,要是量子力学理论允许这种现象存在,那可真是太离谱了,要么需要修正现有的理论,要么量子力学就是错的。(用物理的语言来说,量子力学的理论“不完备”)为了反驳,他跟另外两个物理学家鲍里斯·波多尔斯基和纳森·罗森写了篇论文,提出了一个原理。这个原理假设,任何空间上相互影响的速度都不应该超过光速,而量子纠缠这种超距作用违背了这一原理,说明量子力学是不完备的。这就是大名鼎鼎的EPR佯谬。29年后,一位叫作贝尔的物理学家横空出世。他提出了一个不等式,如果能证明这个不等式在量子世界中成立,那么爱因斯坦就是对的,量子力学是不完备的;如果不成立,那么量子力学就取得了胜利。这个不等式后来被人们称作贝尔不等式。轮到诺贝尔奖得主们登场了。首先登场的是约翰·克劳泽,他建造了一个精巧的仪器,能够同时发出两个相互纠缠的光子,最后通过实验得出了一个明显违背贝尔不等式的结果。然而,克劳泽的这个实验却被发现存在一个特殊的实验漏洞,并不具有说服力。还好,当时还是博士生的阿兰·阿斯佩在克劳泽的基础上改进了实验装置,修复漏洞后,发现实验结果并没有改变:贝尔不等式在量子世界不成立!在此之后,无数物理学家为完善这一实验结果继续努力,安东·塞林格就是其中的重要一员,他带领的团队最终弥补了随机性等漏洞,给出了量子力学违背贝尔不等式的决定性证明。塞林格的贡献不止于用实验验证了贝尔不等式,他还发现纠缠的量子态具有存储、传输和处理信息的潜力,将量子纠缠从理论推向了应用。(摘编自《这篇诺奖物理学奖解读,小学五年级也能看懂》)材料三 量子技术的一个重要目标是实现长距离的量子纠缠,一个技术途径是用光纤,但是光有衰减,所以需要中继。借助卫星,光衰减很小。中国的潘建伟团队用2016年发射的墨子号卫星实现了这个方案的设想。他们实现了1203公里距离的量子纠缠,而且观察到了贝尔不等式的违反,后来,又与塞林格组合作,将纠缠光子对分配到中国与奥地利两地。另一个途径是所谓的量子中继器,基于纠缠交换,通过多个节点,实现长程纠缠。除了有效的纠缠交换,还需要好的量子存储,因为在一方的多次纠缠交换过程中,另一方必须保持量子态不变。这些技术结合起来,可以促使全球量子网络的建立。1991年,ArturEkert提出一种基于量子纠缠态的量子密钥分配方案的设想。通过检验贝尔不等式是否违反,可以发现通道是否安全可靠。2006年,塞林格组以144公里的距离,实现了这个方案的设想。2022年,3个组用没有漏洞的贝尔测试,实现了这个方案的设想。多个粒子的量子纠缠则是实现量子计算的基础,而且也是理解多体量子态的重要概念。量子纠缠成为有力工具,为量子技术新纪元打下基础,是所谓的第二次量子革命的基础。作为实验工作,这次诺贝尔奖获奖工作为这些发展打下了基础,为第二次量子革命奠基。(摘编自施郁《为第二次量子革命奠基的量子纠缠实验》)1.下列有关“薛定谔的猫”实验的概述,不正确的一项是( )(3分)A.在打开盒子进行观测前,封闭的盒子里的猫处于非死非活、又死又活的不确定状态。B.薛定谔的猫“死”“活”叠加的状态,源于原子核处于已衰变和未衰变的叠加态。C.薛定谔用数据验证实验设想,最终得出看似荒谬的结论,与我们的日常经验严重相违。D.薛定谔的本意是嘲笑哥本哈根学派,结果让自己站到了自己奠基的理论的对立面上。2.下列对材料相关内容的理解和分析,不正确的一项是( )(3分)A.爱因斯坦反对量子力学,他认为量子纠缠超距作用违背了任何空间上相互影响的速度都不应该超过光速的原理。B.克劳泽和阿斯佩两人从不同角度证明了贝尔不等式的违反,塞林格则给出了量子力学违背贝尔不等式的决定性证明。C.潘建伟团队利用墨子号卫星实现了1203公里距离的量子纠缠,而且观察到了量子世界中贝尔不等式的违反现象。D.2006年,塞林格组以144公里的距离,实现了ArturEkert提出的一种基于量子纠缠态的量子密钥分配方案的设想。3.量子理论及其技术的发展对我们在科技研发上有哪些启示?请根据上述材料简要说明。(6分)二、(2023河南郑州高三第二次质量预测)阅读下面的文字,完成4~6题。(12分)材料一 1970年在南京象山东晋王氏家族墓葬区出土一枚金质指环,上面镶嵌着半个八面体金刚石。金银指环在六朝贵族墓葬中并不少见,但镶嵌金刚石的指环目前仅见此一例,它距今已有1700多年的历史,是我国目前考古发现最早的钻石戒指。根据戒指的造型及一些资料来分析,这件金刚石金指环可能是西晋年间自西域流入中国的饰品。《本草纲目》引《十洲记》提到:“西海流砂有昆吾石,冶之作剑如铁,光明如水精,割玉如泥,此亦金刚之大者。”从这些记述可以看出,古人对金刚石的硬度、透明度、颜色等物理性状已经有了基本的了解。(摘编自互联网)材料二 人类虽然在五千年前就从自然界获取了金刚石,但一直不知道它是由什么元素构成的。直到1704年,英国科学家牛顿才证明了金刚石具有可燃性。后来法国科学家拉瓦锡和英国科学家腾南脱用实验证明了金刚石和石墨是碳的同素异形体。1799年,法国化学家摩尔沃把一颗金刚石转变为石墨。这激发了人们的逆向思维,能不能把石墨转化成金刚石呢?从此,制备人造金刚石就成为许多科学家的光荣与梦想。1893年2月6日,法国化学家莫瓦桑通过实验宣布“人造金刚石成功”,然而那颗“人造金刚石”实际上是他的助手偷偷放进去的“天然金刚石”。直到1955年,美国科学家霍尔等在1650℃和95000个大气压下,合成了金刚石,并在类似的条件下重复多次均获成功。产品经各种物理的、化学的检测,确证为金刚石,人类历史上第一次合成人造金刚石宣告成功。(摘编自互联网)材料三 人造金刚石的合成方法主要包括高温高压法(HTHP)和化学气相沉积法(CVD)。HTHP合成原理是模拟天然金刚石的生长环境,将石墨粉放置在压机底部,将压机内部设置为恒定的条件[通常压力为5.4GPa(1GPa=1000000kPa),温度为1400℃],石墨粉熔化后得到高纯度碳源,输送至底部进行沉淀得到人造金刚石。CVD合成原理是通过创造温度1000℃左右、压力27kPa以下的环境,将气体中的碳原子以结晶形式沉积在基材上交互生长成金刚石晶体,主要为片装金刚石膜。HTHP生产成本较低、接育速度较快、纯净度较低,多用于工业领域。CVD生产成本较高、培育速度较慢、纯净度高,适合合成大克拉钻石,多作为功能性材料用于光、电、声等领域。(摘编自《人造金刚石的合成方法对比分析》4.下列图解,最符合材料三相关内容的一项是( )(3分)5.下列对相关内容的概括和分析,正确的一项是( )(3分)A.有着1700多年历史的孤品“钻戒”,是我国最早的钻石戒指,据考证,它很可能是西晋年间自西域流入中国的“舶来品”。B.拉瓦锡和腾南脱用实验证明了金刚石和石墨是碳的同素异形体,这为后来制备人造金刚石提供了可靠的科学基础。C.莫瓦桑通过作弊的手段,公然宣称“人造金刚石成功”,这无疑是近代科学史上的一桩“丑闻”,为世人所不齿。D.高温高压法(HTHP)与化学气相沉积法(CVD)综合比较,前者比后者优势更为明显,是更值得推广的一种制备方法。6.“人造金刚石”制备的历史过程能给我们带来哪些启示?请结合材料简要说明。(6分)三、阅读下面的文字,完成第7题。(6分)人类文明史上最早的超新星记录发生在公元前14世纪,以当时的甲骨文刻划,该甲骨文记录的意思是有新的大星出现于大蝎座旁。我国古人习惯于把这类突然极明亮地在天空出现一段时间然后又慢慢消失的星体形象地称为“客星”。超新星爆发是银河系里最壮观的天象,是恒星演化到晚期所发生的最后一次爆发。近二十多年来,在多次国际会议中,各国学者相当频繁地提到了著名的中国超新星AD1054以及它的遗迹——蟹状星云,AD1054就是我国史籍中所记载出现于宋代的“天关客星”:至和元年五月己丑(1054年7月4日),(客星)出天关东南,可数寸,岁余稍没。(《宋史·天文志》)嘉祐元年三月辛未(1056年4月11日),司天监言:“自至和元年五月客星晨出东方,守天关,至是没。”(《宋史·仁宗本纪》)天关客星可见期共达22个月。1731年,英国贝维斯在金牛座发现了一个云状物,它后来被命名为“蟹状星云”,因为其外形像蟹。1921年,瑞典天文学家注意到蟹状星云的位置与1054年天关客星的位置相近,估计它们可能有联系。之后,邓肯和哈勃等测出蟹状星云的膨胀速度。根据蟹状星云的大小和已知的膨胀速度,1942年,荷兰天文学家奥尔特证认蟹状星云就是1054年超新星爆发的遗迹。1968年蟹状星云脉冲星的发现,进一步加强了这一论证,因为利用该脉冲星的自转周期和自转周期变化率的测定值,根据快速自转中子星的磁偶极模型,可以成功地解释蟹状星云和蟹状星云脉冲星的能量来源,同时算出该脉冲星的年龄与天关客星爆发至今的时间间隔相近,有力地说明蟹状星云是1054年爆发的超新星的遗迹。因此,1054年我国天关客星的发现,为超新星遗迹和中子星的起源与演化提供了有力的历史证据和宝贵资料。(摘编自汪珍如《中国的古客星记录与现代天文学》)7.一个科学结论的得出,往往需要假说和验证的过程。请结合材料简要分析。(6分)答案与解析突破练5 主观题:精准意识要强化1.C 解析C项,“用数据验证实验设想”不合文意,“薛定谔的猫”是一个思想实验,即假想实验,并没有进行数据验证。2.B 解析B项,“从不同角度证明”分析不当,阿斯佩在克劳泽实验基础上弥补了漏洞,得出与克劳泽一致的结论,即贝尔不等式在量子世界不成立,因此“不同角度”错误。3.①重大科学理论的发展过程是曲折的,需要不同国家的科学家的合作,需要一代又一代人的接力。②反对的意见十分重要,可以推动重大科学理论的产生和发展。③重大科学理论的突破,一定会带来新技术的革命。4.C 解析由原文HTHP“培育速度较快”可知“周期短”,排除A项;由原文CVD“培育速度较慢”可知“周期长”,排除D项;根据二者压强单位的差距,排除B项。5.B 解析A项表述不准确,原文是“我国目前考古发现最早的钻石戒指”。C项表述不严谨,作弊的是莫瓦桑的助手。D项表述绝对化,两种方法各有优劣。6.①“人造金刚石”的设想具有创新性,启示我们做事业要大胆假设,敢于创新。②“人造金刚石”制备的过程是探究和运用规律的过程,具有科学性,启发我们做事业要尊重科学规律。③“人造金刚石”的成功之路复