高中物理 17.3粒子的波動(dòng)性課時(shí)提升訓(xùn)練（含解析）新人教版選修35.doc

17.3粒子的波動(dòng)性1.(多選)關(guān)于光的本性,下列說(shuō)法中正確的是()a.光子說(shuō)并沒(méi)有否定光的電磁說(shuō)b.光電效應(yīng)現(xiàn)象反映了光的粒子性c.光的波粒二象性是綜合了牛頓的微粒說(shuō)和惠更斯的波動(dòng)說(shuō)提出來(lái)的d.大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示出粒子性,個(gè)別光子產(chǎn)生的效果往往顯示出波動(dòng)性【解析】選a、b。光既有粒子性,又有波動(dòng)性,但這兩種特性并不是牛頓所支持的微粒說(shuō)和惠更斯提出的波動(dòng)說(shuō),它體現(xiàn)出的規(guī)律不再是宏觀粒子和機(jī)械波所表現(xiàn)出的規(guī)律,而是自身體現(xiàn)的一種微觀世界特有的規(guī)律。光子說(shuō)和電磁說(shuō)各自能解釋光特有的現(xiàn)象,兩者構(gòu)成一個(gè)統(tǒng)一的整體,而微粒說(shuō)和波動(dòng)說(shuō)是相互對(duì)立的,故a、b正確,c錯(cuò)誤;個(gè)別光子的行為表現(xiàn)為粒子性,大量光子的行為表現(xiàn)為波動(dòng)性,d錯(cuò)誤。2.(多選)下列現(xiàn)象中說(shuō)明光具有波動(dòng)性的是()a.光電效應(yīng)b.光的衍射c.光的干涉d.光的折射【解析】選b、c。光的干涉和衍射現(xiàn)象,說(shuō)明光是一種波,因?yàn)楦缮婧脱苌涫遣ㄌ赜械默F(xiàn)象,故b、c正確。3.下列說(shuō)法中正確的是()a.質(zhì)量大的物體,其德布羅意波長(zhǎng)較短b.速度大的物體,其德布羅意波長(zhǎng)較短c.動(dòng)量大的物體,其德布羅意波長(zhǎng)較短d.動(dòng)能大的物體,其德布羅意波長(zhǎng)較短【解析】選c。根據(jù)公式=hp可以判斷動(dòng)量大的物體德布羅意波長(zhǎng)較短,故c正確。4.(多選)關(guān)于物質(zhì)波,下列認(rèn)識(shí)中錯(cuò)誤的是()a.任何運(yùn)動(dòng)的物體(質(zhì)點(diǎn))都伴隨一種波,這種波叫物質(zhì)波b.倫琴射線的衍射實(shí)驗(yàn),證實(shí)了物質(zhì)波假設(shè)是正確的c.電子的衍射實(shí)驗(yàn),證實(shí)了物質(zhì)波假設(shè)是正確的d.宏觀物體盡管可以看作物質(zhì)波,但它們不具有干涉、衍射等現(xiàn)象【解析】選b、d。根據(jù)德布羅意物質(zhì)波理論知,任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體,小到電子、質(zhì)子,大到行星、太陽(yáng),都有一種波與之相對(duì)應(yīng),這種波就叫物質(zhì)波,可見(jiàn),a選項(xiàng)是正確的;由于倫琴射線本身就是一種波,而不是實(shí)物粒子,故x射線的衍射現(xiàn)象并不能證實(shí)物質(zhì)波理論的正確性,即b選項(xiàng)錯(cuò)誤;電子是一種實(shí)物粒子,電子的衍射現(xiàn)象表明運(yùn)動(dòng)著的實(shí)物粒子具有波動(dòng)性,故c選項(xiàng)是正確的;由電子穿過(guò)鋁箔的衍射實(shí)驗(yàn)知,少量電子穿過(guò)鋁箔后所落位置是散亂的,無(wú)規(guī)律的,但大量電子穿過(guò)鋁箔后落的位置則呈現(xiàn)出衍射圖樣,即大量電子的行為表現(xiàn)出電子的波動(dòng)性,干涉、衍射是波的特有現(xiàn)象,只要是波,都會(huì)發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象,故選項(xiàng)d錯(cuò)誤。綜合以上分析知,本題應(yīng)選b、d。5.(多選)下列關(guān)于實(shí)物粒子的說(shuō)法中正確的是()a.向前飛行的子彈不具有波動(dòng)性b.射擊運(yùn)動(dòng)員之所以很難射中靶子,是因?yàn)樽訌椌哂胁▌?dòng)性c.子彈既具有粒子性,又具有波動(dòng)性d.子彈具有波動(dòng)性,但波長(zhǎng)很短表現(xiàn)不出來(lái)【解析】選c、d。運(yùn)動(dòng)的實(shí)物粒子具有波粒二象性,對(duì)子彈來(lái)說(shuō),其德布羅意波長(zhǎng)很短,很難表現(xiàn)出波動(dòng)性,子彈的波動(dòng)性對(duì)射擊的準(zhǔn)確性沒(méi)有任何影響,故c、d正確,a、b錯(cuò)誤。6.(多選)下列關(guān)于光的波粒二象性的說(shuō)法中,正確的是()a.光顯示粒子性時(shí)是分立而不連續(xù)的,無(wú)波動(dòng)性;光顯示波動(dòng)性時(shí)是連續(xù)而不分立的,無(wú)粒子性b.光的頻率越高,其粒子性越明顯;光的頻率越低,其波動(dòng)性越明顯c.光的波動(dòng)性可以看作是大量光子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律d.倫琴射線比可見(jiàn)光更容易發(fā)生光電效應(yīng),而更不容易產(chǎn)生干涉、衍射等物理現(xiàn)象【解析】選b、c、d。我們既不能把光看成宏觀現(xiàn)象中的波,也不能把光看成宏觀現(xiàn)象中的粒子,光既具有波動(dòng)性,又具有粒子性,即光具有波粒二象性,選項(xiàng)a錯(cuò)誤;光的波動(dòng)性和粒子性都與光的頻率有關(guān),隨著頻率的增大,波動(dòng)性減弱而粒子性增強(qiáng),選項(xiàng)b正確;大量光子表現(xiàn)出波動(dòng)性,少量光子則表現(xiàn)出粒子性,選項(xiàng)c正確;倫琴射線的頻率比可見(jiàn)光高,在真空中、空氣中或在同一種介質(zhì)中的倫琴射線的波長(zhǎng)比可見(jiàn)光短,因而更容易發(fā)生光電效應(yīng)而更不容易觀察到干涉和衍射現(xiàn)象,選項(xiàng)d正確?！究偨Y(jié)提升】利用光的波粒二象性解題技巧(1)利用光的波粒二象性求解有關(guān)問(wèn)題,要正確理解波粒二象性,粒子性的一面表現(xiàn)在光子具有能量=h,動(dòng)量p=h,以及和其他物質(zhì)作用時(shí),顯示光的粒子性的一面。(2)波動(dòng)性的一面表現(xiàn)在光傳播時(shí),頻率越低、波長(zhǎng)越長(zhǎng)的光,波動(dòng)性越顯著,光的粒子性和波動(dòng)性組成一個(gè)有機(jī)的整體,相互間并不獨(dú)立存在。(3)在宏觀現(xiàn)象中,波與粒子是對(duì)立的概念,而在微觀世界中,波與粒子可以統(tǒng)一。光既不是宏觀概念的波,也不同于宏觀概念的粒子。7.質(zhì)量為m的粒子原來(lái)的速度為v,現(xiàn)將粒子的速度增大到2v,則描寫(xiě)該粒子的物質(zhì)波的波長(zhǎng)將(粒子的質(zhì)量保持不變)()a.保持不變b.變?yōu)樵瓉?lái)波長(zhǎng)的兩倍c.變?yōu)樵瓉?lái)波長(zhǎng)的一半d.變?yōu)樵瓉?lái)波長(zhǎng)的2倍【解析】選c。根據(jù)公式=hp=hmv可以判斷選項(xiàng)c正確。8.關(guān)于物質(zhì)波,下列說(shuō)法中正確的是()a.速度相等的電子和質(zhì)子,電子的波長(zhǎng)長(zhǎng)b.動(dòng)能相等的電子和質(zhì)子,電子的波長(zhǎng)短c.動(dòng)量相等的電子和中子,中子的波長(zhǎng)短d.甲電子速度是乙電子的3倍,甲電子的波長(zhǎng)也是乙電子的3倍【解析】選a。由=hp可知,動(dòng)量大的波長(zhǎng)短。電子與質(zhì)子的速度相等時(shí),電子動(dòng)量小,波長(zhǎng)長(zhǎng)。電子與質(zhì)子動(dòng)能相等時(shí),由動(dòng)量與動(dòng)能的關(guān)系式:p=2mek可知,電子的動(dòng)量小,波長(zhǎng)長(zhǎng)。動(dòng)量相等的電子和中子,其波長(zhǎng)應(yīng)相等。如果甲、乙兩電子的速度遠(yuǎn)小于光速,甲的速度是乙的3倍,甲的動(dòng)量也是乙的3倍,則甲的波長(zhǎng)應(yīng)是乙的13。1.(多選)為了觀察晶體的原子排列,可以采用下列方法:(1)用分辨率比光學(xué)顯微鏡更高的電子顯微鏡成像(由于電子的物質(zhì)波波長(zhǎng)很短,能防止發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象,因此電子顯微鏡的分辨率高);(2)利用x射線或中子束得到晶體的衍射圖樣,進(jìn)而分析出晶體的原子排列。則下列分析中正確的是()a.電子顯微鏡所利用的是電子的物質(zhì)波的波長(zhǎng)比原子尺寸小得多b.電子顯微鏡中電子束運(yùn)動(dòng)的速度應(yīng)很小c.要獲得晶體的x射線衍射圖樣,x射線波長(zhǎng)要遠(yuǎn)小于原子的尺寸d.中子的物質(zhì)波的波長(zhǎng)可以與原子尺寸相當(dāng)【解析】選a、d。由題目所給信息“電子的物質(zhì)波波長(zhǎng)很短,能防止發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象”及發(fā)生衍射現(xiàn)象的條件可知,電子的物質(zhì)波的波長(zhǎng)比原子尺寸小得多,它的動(dòng)量應(yīng)很大,即速度應(yīng)很大,a正確,b錯(cuò)誤;由信息“利用x射線或中子束得到晶體的衍射圖樣”及發(fā)生衍射現(xiàn)象的條件可知,中子的物質(zhì)波或x射線的波長(zhǎng)與原子尺寸相當(dāng),c錯(cuò)誤,d正確。2.現(xiàn)有一個(gè)德布羅意波長(zhǎng)為1的物體1和一個(gè)德布羅意波長(zhǎng)為2的物體2,二者相向正撞后粘在一起,已知|p1|p2|,求粘在一起的物體的德布羅意波長(zhǎng)?！窘馕觥坑蓜?dòng)量守恒定律p2-p1=(m1+m2)v及p=h,得h2 - h1=h,所以=121-2。答案:121-23.質(zhì)量為60kg的運(yùn)動(dòng)員,百米賽跑的成績(jī)?yōu)?0s,試估算運(yùn)動(dòng)員的德布羅意波長(zhǎng)(保留一位有效數(shù)字)?！窘馕觥恳?yàn)槭枪浪泐},可認(rèn)為運(yùn)動(dòng)員勻速運(yùn)動(dòng),速度v=10m/s。由公式=hp知運(yùn)動(dòng)員的德布羅意波長(zhǎng)=6.6310-346010m110-36m。答案:110-36m4.一顆地面附近的質(zhì)量為m的人造地球衛(wèi)星,其德布羅意波長(zhǎng)為多少?一個(gè)處于基態(tài)的氫原子核外電子的德布羅意波長(zhǎng)為多少?(地球半徑為r,重力加速度為g,基態(tài)時(shí)電子軌道半徑為r,電子質(zhì)量為me)【解析】近地衛(wèi)星的速度v=rg,由德布羅意波長(zhǎng)公式得=hmv=hmrg電子繞核運(yùn)動(dòng)所需向心力為庫(kù)侖力,即ke2r2=mev2r,所以v=ekmer由德布羅意波長(zhǎng)公式得=hmev=hekmer。答案:hmrghekmer5.愛(ài)因斯坦的相對(duì)論指出,物體的能量和質(zhì)量之間存在一個(gè)定量關(guān)系:e=mc2,其中c為光在真空中的速度。計(jì)算頻率為=51014hz的光子具有的動(dòng)量是多少?若一電子的動(dòng)量與該光子相同,該電子的運(yùn)動(dòng)速度是多少?該電子物質(zhì)波的波長(zhǎng)e是多少?【解題指南】解答本題應(yīng)把握以下兩點(diǎn):(1)將=h與e=mc2相聯(lián)系。(2)運(yùn)用=hp求解物質(zhì)波波長(zhǎng)?！窘馕觥抗庾拥哪芰?h=mc2,動(dòng)量p=mc=hc=6.6310-34510143108kgm/s1.110-27kgm/s。設(shè)電子質(zhì)量為me,速度為ve,動(dòng)量為pe,則pe=meve,依題意pe=p,則電子的速度大小ve=peme=pme=1.110-279.110-31m/s1.2103m/s。電子物質(zhì)波的波長(zhǎng)e=hpe=6.6310-341.110-27m6.010-7m。答案:1.110-27kgm/s1.2103m/s6.010-7m6.金屬晶體中晶格大小的數(shù)量級(jí)是10-10m。電子經(jīng)加速電場(chǎng)加速,形成一電子束,電子束照射該金屬晶體時(shí),獲得明顯的衍射圖樣。問(wèn)這個(gè)加速電場(chǎng)的電壓約為多少?(已知電子的電荷量為e=1.610-19c,質(zhì)量為m=0.9010-30kg)【解析】設(shè)加速電場(chǎng)的電壓為u,電子經(jīng)電場(chǎng)加速后獲得的速度為v,對(duì)加速過(guò)程由動(dòng)能定理得:eu=12mv2據(jù)德布羅意物質(zhì)波理論知,電子的德布羅意波長(zhǎng)為=hp其中p=mv解聯(lián)立方程組可得:u=h22em2153v。答案:153v7.光子的動(dòng)