高中物理 第2章 波粒二象性 第5節(jié) 德布羅意波學(xué)業(yè)分層測評(píng) 粵教版

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德布羅意波 (建議用時(shí)：45分鐘) [學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)] 1．有關(guān)經(jīng)典物理學(xué)中的粒子，下列說法正確的是(　　) A．有一定的大小，但沒有一定的質(zhì)量 B．有一定的質(zhì)量，但沒有一定的大小 C．既有一定的大小，又有一定的質(zhì)量 D．有的粒子還有電荷 E．可以用軌跡來描述它的運(yùn)動(dòng) 【解析】　根據(jù)經(jīng)典物理學(xué)關(guān)于粒子的理論定義得C、D、E正確． 【答案】　CDE 2．關(guān)于經(jīng)典波的特征，下列說法正確的是(　　) A．具有一定的頻率，但沒有固定的波長 B．具有一定的波長，但沒有固定的頻率 C．既具有一定的頻率，也具有固定的波長 D．同時(shí)還具有周期性 E．在空間是彌散開來的 【解析】　根據(jù)經(jīng)典波的定義和特點(diǎn)進(jìn)行分析可以得到C、D、E正確． 【答案】　CDE 3．在單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，從微觀粒子運(yùn)動(dòng)的不確定關(guān)系可知(　　) A．不可能準(zhǔn)確地知道單個(gè)粒子的運(yùn)動(dòng)情況 B．縫越窄，粒子位置的不確定性越大 C．縫越寬，粒子位置的不確定性越大 D．縫越窄，粒子動(dòng)量的不確定性越大 E．縫越寬，粒子動(dòng)量的不確定性越大 【解析】　由不確定性關(guān)系ΔxΔp≥知縫寬時(shí)，位置不確定性越大，則動(dòng)量的不確定性越小，反之亦然，因此選項(xiàng)A、C、D正確． 【答案】　ACD 4．1927年戴維孫和革末完成了電子衍射實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)是榮獲諾貝爾獎(jiǎng)的重大近代物理實(shí)驗(yàn)之一．如圖251所示的是該實(shí)驗(yàn)裝置的簡化圖，下列說法正確的是(　　) 圖251 A．亮條紋是電子到達(dá)概率大的地方 B．該實(shí)驗(yàn)說明物質(zhì)波理論是正確的 C．該實(shí)驗(yàn)再次說明光子具有波動(dòng)性 D．該實(shí)驗(yàn)說明實(shí)物粒子具有波動(dòng)性 E．該實(shí)驗(yàn)說明電子的運(yùn)動(dòng)可以用軌跡來描述 【解析】　亮條紋是電子到達(dá)概率大的地方，該實(shí)驗(yàn)說明物質(zhì)波理論是正確的及實(shí)物粒子具有波動(dòng)性，該實(shí)驗(yàn)不能說明光子具有波動(dòng)性，選項(xiàng)C、E說法不正確． 【答案】　ABD 5．對于微觀粒子的運(yùn)動(dòng)，下列說法中不正確的是(　　) A．不受外力作用時(shí)光子就會(huì)做勻速運(yùn)動(dòng) B．光子受到恒定外力作用時(shí)就會(huì)做勻變速運(yùn)動(dòng) C．只要知道電子的初速度和所受外力，就可以確定其任意時(shí)刻的速度 D．運(yùn)用牛頓力學(xué)無法確定微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 E．微觀粒子具有波動(dòng)性 【解析】　光子不同于宏觀力學(xué)的粒子，不能用宏觀粒子的牛頓力學(xué)規(guī)律分析光子的運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；根據(jù)概率波、不確定關(guān)系可知，選項(xiàng)C錯(cuò)誤． 【答案】　ABC 6．如圖252所示，用單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)．P處為亮條紋，Q處為暗條紋，不改變單色光的頻率，而調(diào)整光源使其極微弱，并把單縫調(diào)至只能使光子一個(gè)一個(gè)地過去，那么過去的某一光子(　　) 圖252 A．一定到達(dá)P處 B．一定到達(dá)Q處 C．可能到達(dá)Q處 D．可能到達(dá)P處 E．可能到達(dá)O處 【解析】　單個(gè)光子的運(yùn)動(dòng)路徑是不可預(yù)測的． 【答案】　CDE 7．如圖253所示，光滑水平面上有兩個(gè)大小相同的鋼球A、B，A球的質(zhì)量大于B球的質(zhì)量．開始時(shí)A球以一定的速度向右運(yùn)動(dòng)，B球處于靜止?fàn)顟B(tài)．兩球碰撞后均向右運(yùn)動(dòng)．設(shè)碰前A球的德布羅意波長為λ1，碰后A、B兩球的德布羅意波長分別為λ2和λ3，證明λ1＝. 圖253 【解析】　由德布羅意波長公式λ＝可知p＝，對A、B系統(tǒng)由動(dòng)量守恒定律得：pA＝pA′＋pB′，即：＝＋，所以λ1＝. 【答案】　見解析 [能力提升] 8．下表列出了幾種不同物體在某種速度下的德布羅意波波長和頻率為1 MHz的無線電波的波長，由表中數(shù)據(jù)可知 (　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：78220027】 質(zhì)量/kg 速度(ms－1) 波長/m 彈子球 2.010－2 1.010－2 3.310－30 電子(100 eV) 9.010－31 5.0106 1.210－10 無線電波(1 MHz) 3.0108 3.3102 A.要檢測彈子球的波動(dòng)性幾乎不可能 B．無線電波通常情況下只表現(xiàn)出波動(dòng)性 C．電子照射到金屬晶體上能觀察到波動(dòng)性 D．只有可見光才有波動(dòng)性 E．只有無線電波才有波動(dòng)性 【解析】　彈子球的波長很小，所以要檢測彈子球的波動(dòng)性幾乎不可能，故選項(xiàng)A正確．無線電波的波長很長，波動(dòng)性明顯，所以選項(xiàng)B正確．電子的波長與金屬晶格的尺寸相差不大，能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，所以選項(xiàng)C正確．一切運(yùn)動(dòng)的物體都具有波動(dòng)性，所以選項(xiàng)D、E錯(cuò)誤． 【答案】　ABC 9．從衍射的規(guī)律可以知道，狹縫越窄，屏上中央亮條紋就越寬，由不確定性關(guān)系式ΔxΔp≥可知更窄的狹縫可以更準(zhǔn)確地測得粒子的________，但粒子________的不確定性卻更大了． 【解析】　由ΔxΔp≥，狹縫變小了，即Δx減小了，Δp變大，即動(dòng)量的不確定性變大． 【答案】　位置　動(dòng)量 10．一輛摩托車以20 m/s的速度向墻沖去，車身和人共重100 kg，求車撞墻時(shí)的不確定范圍. 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：78220028】 【解析】　根據(jù)不確定關(guān)系ΔxΔp≥得： Δx≥＝m≈2.6410－38m. 【答案】　Δx≥2.6410－38m 11．氦氖激光器所發(fā)紅光波長為λ＝6.23810－7 m，譜線寬度Δλ＝10－18 m，求當(dāng)這種光子沿x方向傳播時(shí)，它的x坐標(biāo)的不確定量多大？ 【解析】　紅光光子動(dòng)量的不確定量為Δp＝ 根據(jù)ΔxΔp≥得位置的不確定量為： Δx≥＝＝ m≈7.9610－20 m. 【答案】　大于或等于7.9610－20 m