高中物理選修3-5人教版課時素養(yǎng)提升17-3粒子的波動性

課時素養(yǎng)提升七粒子的波動性(25分鐘50分)一、選擇題(本題共4小題，每題5分，共20分)1.在下列各組所說的兩個現(xiàn)象中，都表現(xiàn)出光具有粒子性的是()A.光的折射現(xiàn)象、偏振現(xiàn)象B.光的反射現(xiàn)象、干涉現(xiàn)象C.光的衍射現(xiàn)象、色散現(xiàn)象D.光電效應現(xiàn)象、康普頓效應【解析】選D。本題考查光的性質(zhì)。干涉、衍射、偏振都是光的波動性的表現(xiàn)，只有光電效應現(xiàn)象和康普頓效應是光的粒子性的表現(xiàn)，D正確。2.波粒二象性是微觀世界粒子的基本特征，以下說法正確的有()A.光電效應現(xiàn)象揭示了光的波動性B.熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動性C.黑體輻射的實驗規(guī)律可用光的波動性解釋D.動能相等的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波長也相等【解題指南】(1)在宏觀現(xiàn)象中，波與粒子是對立的概念，而在微觀世界中，波與粒子可以統(tǒng)一。(2)光具有波粒二象性是指光在傳播過程中和其他物質(zhì)作用時分別表現(xiàn)出波和粒子的特性?！窘馕觥窟xB。光電效應無法用波動性解釋，愛因斯坦引入了光量子，成功解釋了光電效應，因此光電效應現(xiàn)象揭示了光的粒子性，故A錯誤；衍射和干涉是波特有的現(xiàn)象，熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動性，故B正確；黑體輻射的實驗規(guī)律無法用光的波動性解釋，為了解釋黑體輻射規(guī)律，普朗克建立了量子理論，成功解釋了黑體輻射的實驗規(guī)律，故C錯誤；根據(jù)p=QUOTE，因為質(zhì)子質(zhì)量大于電子質(zhì)量，質(zhì)子動量大于電子的動量，由λ=QUOTE知質(zhì)子的德布羅意波長比電子的小，故D錯誤。3.關(guān)于物質(zhì)波，下列認識錯誤的是 ()A.只要是運動著的物體，不論是宏觀物體，還是微觀粒子，都有相應的波動性，這就是物質(zhì)波B.只有運動著的微觀粒子才有物質(zhì)波，對于宏觀物體，不論其是否運動，都沒有相對應的物質(zhì)波C.由于宏觀物體的德布羅意波長太小，所以難以觀察到它們的波動性D.電子束照射到金屬晶體上得到了電子束的衍射圖樣，從而證實了德布羅意的假設(shè)是正確的【解析】選B。由物質(zhì)波的定義可知，只要物體運動就會有波動性，其波長λ=QUOTE，B錯誤，A正確；宏觀物體的德布羅意波長太小，難以觀測，C正確；電子束照射在金屬晶體上得到電子束的衍射圖樣，說明了德布羅意的假設(shè)是正確的，D正確。4.(2020·大同高二檢測)影響顯微鏡分辨本領(lǐng)的一個因素是波的衍射，衍射現(xiàn)象越明顯，分辨本領(lǐng)越低。利用電子束工作的電子顯微鏡有較強的分辨本領(lǐng)，它是用高壓對電子束加速，最后打在感光膠片上來觀察圖像。以下說法正確的是()A.加速電壓越高，電子的波長越長，分辨本領(lǐng)越強B.加速電壓越高，電子的波長越短，衍射現(xiàn)象越明顯C.如果加速電壓相同，則用質(zhì)子束工作的顯微鏡比用電子束工作的顯微鏡分辨本領(lǐng)強D.如果加速電壓相同，則用質(zhì)子束工作的顯微鏡比用電子束工作的顯微鏡分辨本領(lǐng)弱【解析】選C。設(shè)加速電壓為U，電子電荷量為e，質(zhì)量為m，則有Ek=QUOTEmv2=eU=QUOTE，又p=QUOTE，故eU=QUOTE，可得λ=QUOTE。對電子來說，加速電壓越高，λ越小，衍射現(xiàn)象越不明顯，故A、B都錯。電子與質(zhì)子比較，因質(zhì)子質(zhì)量比電子質(zhì)量大得多，可知質(zhì)子加速后的波長要小得多，衍射現(xiàn)象不明顯，分辨本領(lǐng)強，故C對，D錯。二、計算題(12分。要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計算的要注明單位)5.電子和光一樣具有波動性和粒子性，它表現(xiàn)出波動的性質(zhì)，就像X射線穿過晶體時會產(chǎn)生衍射一樣，這一類實物粒子的波動叫物質(zhì)波。質(zhì)量為m的電子以速度v運動時，這種物質(zhì)波的波長可表示為λ=QUOTE，電子質(zhì)量m=9.1×10-31kg，電子電荷量e=1.6×10-19C，普朗克常量h=6.6×1034J·s。(1)計算具有100eV動能的電子的動量p和波長λ。(2)若一個靜止的電子經(jīng)2500V電壓加速，求能量和這個電子動能相同的光子的波長，并求該光子的波長和這個電子的波長之比?！窘馕觥?1)電子的動量p=QUOTE=5.4×10-24kg·m/s電子的波長λ=QUOTE=1.2×10-10m。(2)電子的動量p′=QUOTE=QUOTE=2.7×10-23kg·m/s電子的波長λ′=QUOTE=2.4×10-11m光子能量E=Ek′=QUOTE=2500eV=4.0×1016J光子波長λ=QUOTE=5.0×10-10m則QUOTE=20.8。答案：(1)5.4×10-24kg·m/s1.2×10(2)5.0×10-10m【能力挑戰(zhàn)區(qū)】6.(18分)如果一個中子和一個質(zhì)量為10g的子彈都以103m/s的速度運動，則它們的德布羅意波的波長分別是多長？(中子的質(zhì)量為1.67×10-27kg；【解析】本題考查德布羅意波長的計算。任何物體的運動都對應著一個波長，根據(jù)公式λ=QUOTE不難求得結(jié)果。中子的動量為p1=m1v，子彈的動量為p2=m2v，據(jù)λ=QUOTE知中子和子彈的德布羅意波長分別為：λ1=QUOTE，λ2=QUOTE，聯(lián)立以上各式解得：λ1=QUOTE，λ2=QUOTE。將m