（浙江專版）2022年高中物理 第十七章 波粒二象性 課時跟蹤檢測（二十五）粒子的波動性（含解析）新人教版選修3-5

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1、（浙江專版）2022年高中物理 第十七章 波粒二象性 課時跟蹤檢測（二十五）粒子的波動性（含解析）新人教版選修3-5 一、單項選擇題 1．如圖所示，當弧光燈發(fā)出的光經(jīng)一狹縫后，在鋅板上形成明暗相間的條紋，同時與鋅板相連的驗電器鋁箔有張角，則該實驗(　　) A．只能證明光具有波動性 B．只能證明光具有粒子性 C．只能證明光能夠發(fā)生衍射 D．證明光具有波粒二象性 解析：選D　弧光燈發(fā)出的光經(jīng)一狹縫后，在鋅板上形成明暗相間的條紋，這是光的衍射，證明了光具有波動性，驗電器鋁箔有張角，說明鋅板發(fā)生了光電效應，則證明了光具有粒子性，所以該實驗證明了光具有波粒二象性，D正確。 2．關(guān)

2、于光的本性，下列說法中正確的是(　　) A．關(guān)于光的本性，牛頓提出“微粒說”，惠更斯提出“波動說”，愛因斯坦提出“光子說”，它們都說明了光的本性 B．光具有波粒二象性是指：既可以把光看成宏觀概念上的波，也可以看成微觀概念上的粒子 C．光的干涉、衍射現(xiàn)象說明光具有波動性，光電效應說明光具有粒子性 D．光的波粒二象性是將牛頓的粒子說和惠更斯的波動說真正有機地統(tǒng)一起來 解析：選C　光的波動性指大量光子在空間各點出現(xiàn)的可能性的大小可以用波動規(guī)律來描述，不是惠更斯的波動說中宏觀意義下的機械波，光的粒子性是指光的能量是一份一份的，每一份是一個光子，不是牛頓微粒說中的經(jīng)典微粒。某現(xiàn)象說明光具有波動

3、性，是指波動理論能解釋這一現(xiàn)象。某現(xiàn)象說明光具有粒子性，是指能用粒子說解釋這個現(xiàn)象。要區(qū)分說法和物理史實與波粒二象性之間的關(guān)系。C正確，A、B、D錯誤。 3．關(guān)于德布羅意波，下列說法正確的是(　　) A．所有物體不論其是否運動，都有對應的德布羅意波 B．任何一個運動著的物體都有一種波和它對應，這就是德布羅意波 C．運動著的電場、磁場沒有相對應的德布羅意波 D．只有運動著的微觀粒子才有德布羅意波，對于宏觀物體，不論其是否運動，都沒有相對應的德布羅意波 解析：選B　任何一個運動著的物體，都有一種波與它對應，即物質(zhì)波，物質(zhì)有兩類：實物和場，所以B正確。 4．質(zhì)量為m的粒子原來的速度為v

4、，現(xiàn)將粒子的速度增大為2v，則該粒子的物質(zhì)波的波長將(粒子的質(zhì)量保持不變)(　　) A．保持不變 B．變?yōu)樵瓉聿ㄩL的兩倍 C．變?yōu)樵瓉聿ㄩL的一半 D．變?yōu)樵瓉聿ㄩL的倍 解析：選C　由題知，粒子速度為v時，λ1＝；粒子速度為2v時，λ2＝，λ2＝λ1?？芍狢正確，A、B、D錯誤。 5．2002年諾貝爾物理學獎中的一項是獎勵美國科學家賈科尼和日本科學家小柴昌俊發(fā)現(xiàn)了宇宙X射線源。X射線是一種高頻電磁波，若X射線在真空中的波長為λ，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，以E和p分別表示X射線每個光子的能量和動量，則(　　) A．E＝，p＝0　　　　　 B．E＝，p＝ C．E＝，

5、p＝0 D．E＝，p＝ 解析：選D　根據(jù)E＝hν，且λ＝，c＝λν可得X射線每個光子的能量為E＝，每個光子的動量為p＝，D正確。 6．在中子衍射技術(shù)中，常利用熱中子研究晶體的結(jié)構(gòu)，因為熱中子的德布羅意波長與晶體中原子間距相近。已知中子質(zhì)量m＝1.67×10－27 kg，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，可以估算德布羅意波長λ＝1.82×10－10 m的熱中子動能的數(shù)量級為(　　) A．10－17 J B．10－19 J C．10－21 J D．10－24 J 解析：選C　根據(jù)德布羅意波長公式λ＝h/p知熱中子動量p＝h/λ，由p2＝2mEk可得熱中子的動能Ek＝

6、h2/2mλ2，代入數(shù)據(jù)，有Ek≈3.97×10－21 J，數(shù)量級為10－21 J，故選C項。 二、多項選擇題 7．關(guān)于波的波粒二象性，正確的說法是(　　) A．光的頻率越高，光子的能量越大，粒子性越顯著 B．光的波長越長，光的能量越小，波動性越顯著 C．頻率高的光子不具有波動性，波長較長的光子不具有粒子性 D．個別光子產(chǎn)生的效果往往顯示粒子性，大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示波動性 解析：選ABD　光具有波粒二象性，但在不同情況下表現(xiàn)不同，頻率越高，波長越短，粒子性越強，反之波動性明顯，個別光子易顯示粒子性，大量光子易顯示波動性，故A、B、D正確。 8．利用金屬晶格(大小約10－1

7、0m)作為障礙物觀察電子的衍射圖樣，方法是讓電子通過電場加速后，讓電子束照射到金屬晶格上，從而得到電子的衍射圖樣。已知電子質(zhì)量為m，電荷量為e，初速度為0，加速電壓為U，普朗克常量為h，則下列說法中正確的是(　　) A．該實驗說明了電子具有波動性 B．實驗中電子束的德布羅意波波長為λ＝ C．加速電壓U越大，電子的衍射現(xiàn)象越明顯 D．若用相同動能的質(zhì)子替代電子，衍射現(xiàn)象將更加明顯 解析：選AB　得到電子的衍射圖樣，說明電子具有波動性，A正確；由德布羅意波波長公式λ＝，而動量p＝＝，兩式聯(lián)立得λ＝，B正確；從公式λ＝可知，加速電壓越大，電子的波長越小，衍射現(xiàn)象就越不明顯，C錯誤；用相同動

8、能的質(zhì)子替代電子，質(zhì)子的波長較小，衍射現(xiàn)象相比電子不明顯，故D錯誤。 三、非選擇題 9．任何一個運動著的物體，小到電子、質(zhì)子、大到行星、太陽，都有一種波與之對應，波長是λ＝，式中p是運動物體的動量，h是普朗克常量，人們把這種波叫做德布羅意波?，F(xiàn)有一德布羅意波長為λ1的物體1和一德布意波長為λ2的物體2，二者相向正碰后粘在一起，已知|p1|<|p2|，則粘在一起的物體的德布羅意波長為________。 解析：由動量守恒定律有p2－p1＝(m1＋m2)v，由p＝ 得－＝，所以λ＝。 答案： 10．質(zhì)量為1 000 kg的小汽車以v＝40 m/s的速度在高速公路上行駛，試估算小汽車的德布

9、羅意波的波長。 解析：小汽車的動量為： p＝mv＝1 000×40 kg·m/s ＝4×104 kg·m/s 小汽車的德布羅意波波長為： λ＝＝ m≈1.7×10－38 m。 答案：1.7×10－38 m 11．一質(zhì)量為450 g的足球以10 m/s的速度在空中飛行；一個初速度為零的電子，通過電壓為100 V的電場加速。試分別計算它們的德布羅意波波長。(電子的質(zhì)量為 9.1×10－31 kg) 解析：足球、電子的動量p＝mv，其德布羅意波波長λ＝＝。 足球的波長： λ1＝＝ m≈1.47×10－34 m。 電子經(jīng)電場加速后，速度增加為v2，根據(jù)動能定理 m2v22＝eU，p2＝m2v2＝ 。 該電子的德布羅意波波長λ2＝＝ ≈1.2×10－10 m。 答案：1.47×10－34 m　1.2×10－10 m