高中物理学习材料(灿若寒星**整理制作)第三节 粒子的波动性一、选择题(本题包括10小题,每小题给出的四个选项中,有的只有一个选项正确,有的有多个选项正确,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不选的得0分,共40分) 1.关于光的波粒二象性,正确的说法是( ) A.光的频率愈高,光子的能量愈大,粒子性愈显著B.光的波长愈长,光子的能量愈小,波动性愈明显C.率高的光子不具有波动性,波长较长的光子不具有粒子性D.个别光子产生的效果往往显示粒子性,大量光子产生的效果往往显示波动性2.有关光的本性的说法正确的是( )A.关于光的本性,牛顿提出了“微粒说”,惠更斯提出了“波动说”,爱因斯坦提出了“光子说”,它们都圆满地说明了光的本性B.光具有波粒二象性是指:既可以把光看成宏观概念上的波,也可以看成微观概念上的粒子C.光的干涉、衍射现象说明光具有波动性,光电效应说明光具有粒子性D.在光的双缝干涉实验中,如果光通过双缝时显出波动性,如果光只通过一个缝时显出粒子性 3.电子显微镜的最高分辨率高达0.2 nm ,如果有人制造出质子显微镜,在加速到相同的速度情况下,质子显微镜的最高分辨率将(A.小于0.2 nmB.大于0.2 nmC.等于0.2 nmD.以上说法均不正确 4.下列说法中正确的是( A.物质波属于机械波B.只有像电子、质子、中子这样的微观粒子才具C.德布罗意认为,任何一个运动着的物体,小到电子、质子,大到行星、太阳,都有一种波和它对应,这种波叫D.宏观物体运动时,看不到它的衍射或干涉现象,所以宏观物体运动时不具有波动性5.下列说法正确的是(A. B.C.光子和电子均是微观实物粒子,均具有波粒二D.光子具有波粒二象性,电子只具有粒子性 6.下列现象中能说明光具有粒子性的是( ) A.B.C.D.康普顿效应和光电效应7.(江苏高考)在中子衍射技术中,常利用热中子研究晶体的结构,因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距相近.已知中子质量 =1.67×10-27kg,普朗克常量 =6.63×10-34J ·s,可以估算德布罗意波长 =1.82×10-10m 的热中子动能的数量级为(A.10-17 JB.10-19 JC.10-21J D.10-24J8.硅光电池是利用光电效应将光辐射的能量转化为电能.若有 个频率为 的光子打在光电池极板上,这些光子的总能量为(ℎ为普朗克常量)( )A.ℎB.ℎC. ℎD. ℎ9.关于物质波,以下说法正确的是( ) A.任何运动物体都具有波动性 B.湖面上形成的水波就是物质波 C.通常情况下,质子比电子的波长长 D.核外电子绕核运动时,并没有确定的轨道 10.关于物质波,下列认识错误的是( ) A.任何运动的物体(质点)都伴随一种波,这种波叫物质波B. X 射线的衍射实验,证实了物质波假设是正确的C.电子的衍射实验,证实了物质波假设是正确的D.宏观物体尽管可以看做物质波,但它们不具有干涉、衍射等现象二、填空题(本题共2小题,每小题6分,共12分.请将正确的答案填到横线上)11.电子经电势差为 =200 V 的电场加速,在 的情况下,此电子的德布罗意波长为. 12.质子甲的速度是质子乙速度的4倍,甲质子的德布罗意波波长是乙质子的 ,同样速度的质子和电子相比, 的德布罗意波波长大. 三、计算与简答题(本题共4小题,共48分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)13.(10分)质子和电子分别以速度 =4.0×107m/s 运动,试比较它们的物质波的波长.14.(10分)一个带电荷量为元电荷的粒子,经206 V 的加速电压由静止加速后,它的德布罗意波长为0.002 nm ,试求这个粒子的质量.15.(14分)根据光子说光子的能量 ℎ ,我们还知道物体能量 ,频率 =5×1014Hz 的光子具有的动量是多少?一电子的动量与该光子相同,该电子的运动速度是多少?该电子物质波的波长 是多少?16.(14分)质量为10 g ,速度为300 m/s 在空中飞行的子弹,其德布罗意波波长是多少?为什么我们无法观察出其波动性?如果能够用特殊的方法观察子弹的波动性,我们是否能够看到子弹上下或左右颤动着前进,在空间中描绘出正弦曲线或其周期性曲线?为什么?第三节粒子的波动性答题纸得分:一、选择题二、填空题11. 12.三、计算与简答题1314.1516.第三节粒子的波动性参考答案一、选择题1. ABD 解析:干涉、衍射现象表明光具有波动性,光电效应现象表明光具有粒子性,因此任何光都具有波粒二象性,选项C错误.但波长越长、频率愈低的光波,干涉和衍射愈容易发生,波动性愈显著.频率愈高、光子的能量越大,愈容易发生光电效应,粒子性愈显著.故选项A、B正确.让光子一个一个的通过双缝,曝光时间短时,底片上呈现不规则分布的点子,曝光时间长时,底片上呈现清晰的干涉条纹,这个实验表明,个别光子的行为显示粒子性,大量光子产生的效果显示波动性,故选项D正确.2. C 解析:牛顿主张的微粒说中的微粒与实物粒子一样,惠更斯主张的波动说中的波动与宏观机械波等同,这两种观点是相互对立的,都不能说明光的本性,所以A、B错误,C正确.在双缝干涉实验中,双缝干涉出现明暗均匀的条纹,单缝出现中央亮而宽、周围暗而窄的条纹,都说明光的波动性.当让光子一个一个地通过单缝时,曝光时间短时表现出粒子性,曝光时间长时显出波动性,因此D错误.3. A 解析:显微镜的分辨能力与波长有关,波长越短其分辨能力越强,由ℎ知,如果把质子加速到与电子相同的速度,质子的波长更短,分辨能力更高.4.C解析:实物粒子也具有波动性,这种与实物粒子相联系的波称为物质波,机械波是由于物体的振动在介质中传播形成的,物质波不是机械波,选项A错误;实物粒子也有波动性,故选项B错误; C.任何一个运动着的物体,小到电子、质子,大到行星、太阳,都有一种波和它对应,这种波叫物质波,选项C正确;宏观物体运动时,看不到它的衍射或干涉现象,是因为宏观粒子的波长短,衍射或干涉现象不明显,选项D错误.5. B 解析:光子不是实物粒子,微观粒子也具有波动性,故B项正确,A、C、D项错误.6.D解析:光的折射、光的干涉和衍射说明光具有波动性,光的色散、康普顿效应和光电效应说明光具有粒子性,光的反射即能体现光的波动性也能体现光的粒子性,故选项A、B、 C错误,选项D正确.7. C 解析:据ℎ;即ℎ,代入数据可得动能数量级为10-21 J,故C项正确.8.C 解析:单个光子的能量为ℎ,所以个光子的总能量为ℎ.9.AD 解析:任何运动物体都具有波动性,A正确.湖面上形成的水波是机械波不是物质波,B错.电子的动量比质子的动量往往要小一些,由=ℎ知,电子的德布罗意波长要长,C错.由于电子的波动性,核外电子绕核运动不可能有确定的轨道,D正确.10.BD 解析:X射线衍射实验验证X射线是电磁波,B错误,宏观物体物质波也具有干涉、衍射现象,只不过现象不明显,D错误.二、填空题11. 8.70×10-2 nm解析:已知所以nm如 =200 V ,则 =nm=nm=8.70×10-2 nm.12.电子解析: =ℎℎ知波长与速度成反比,甲 乙= 乙甲, 甲=乙,由 =ℎ知电子质量小波长长.三、计算与简答题13.解析:根据物质波公式 ℎ对于电子: kg ·m/s对于质子: kg ·m/s可得 ℎm=1.8×10-11 mℎm=1.0×10-14 m由计算可知,电子的德布罗意波的波长大于质子的德布罗意波的波长.14.1.67×10-27 kg解析:粒子加速后获得的动能为粒子的物质波的波长 ℎ粒子的动量 以上各式联立得 ℎkg=1.67×10-27kg.15. 1.1×10-27kg ·m/s 1.2×103m/s 6.0×10-7m 解析:对光子,能量 ℎ ,动量 ,故得ℎkg ·m/s≈1.1×10-27kg ·m/s.设电子质量为 ,速度为 ,动量为 ,则依题知 .以上三式联立得到电子的速度大小为m/s ≈1.2×103m/s.电子物质波的波长ℎ=m ≈6.0×10-7m.16.2.2×10-34m 其他问题见解析解析:根据德布罗意的观点,任何运动着的物体都有一种波和它对应,飞行的子弹必有一种波与之对应.由于子弹的德布罗意波波长极短,我们不能观察到其衍射现象.即使采用特殊方法观察,由于德布罗意波是一种概率波,仅是粒子在空间出现的概率遵从波动规律,而非粒子的曲线运动.由波长公式可得=ℎ m=2.21×10-34 m.因子弹的德布罗意波波长太短,无法观察到其波动性.不会看到这种现象,因德布罗意波是一种概率波,粒子在空间出现的概率遵从波动规律,而非宏观的机械波,更不是粒子做曲线运动.。