2024-2025學年新教材高中物理第四章原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性5粒子的波動性和量子力學的建立課時練習含解析新人教版選擇性必修3

PAGE4-粒子的波動性和量子力學的建立(15分鐘·30分)一、選擇題(本題共4小題,每題5分,共20分)1.關(guān)于經(jīng)典力學和量子力學,下列說法中正確的是()A.不論是對宏觀物體,還是微觀粒子,經(jīng)典力學和量子力學都是適用的B.量子力學適用于宏觀物體的運動;經(jīng)典力學適用于微觀粒子的運動C.經(jīng)典力學適用于宏觀物體的運動;量子力學適用于微觀粒子的運動D.上述說法都是錯誤的【解析】選C。經(jīng)典力學適用于宏觀世界和低速運動,對于微觀世界和高速運動不再適用,量子力學適用于微觀粒子的運動,故A、B、D錯誤,C正確。2.下列說法正確的是 ()A.物質(zhì)波屬于機械波B.只有像電子、質(zhì)子、中子這樣的粒子才具有波動性C.任何一個運動物體,小到電子、質(zhì)子,大到行星、太陽都有一種物質(zhì)波和它對應D.宏觀物體運動時,沒有波動性【解析】選C。物質(zhì)波是與一切運動著的物體相聯(lián)系的波,與機械波性質(zhì)不同。宏觀物體也具有波動性,只是不明顯,故只有C正確。3.下列物理試驗中,能說明粒子具有波動性的是 ()A.通過探討金屬的遏止電壓與入射光頻率的關(guān)系,證明白光電效應方程的正確性B.通過測試多種物質(zhì)對X射線的散射,發(fā)覺散射射線中有波長變大的成分C.利用電子通過晶體獲得電子衍射圖樣D.流淌的空氣形成的風發(fā)出聲音說明空氣分子的波動性【解析】選C。光電效應與X射線的散射說明白光的粒子性,故A、B錯。選項C中電子的衍射證明白電子具有波動性;選項D中風發(fā)出的聲音是機械波,不能說明空氣分子的波動性。故選項C正確。4.電子顯微鏡的最高辨別率高達0.2nm,假如有人制造出質(zhì)子顯微鏡,在加速到相同的速度狀況下,質(zhì)子顯微鏡的最高辨別率將 ()A.小于0.2nm B.大于0.2nmC.等于0.2nm D.以上說法均不正確【解析】選A。顯微鏡的辨別實力與波長有關(guān),波長越短其辨別率越高,由λ=知,假如把質(zhì)子加速到與電子相同的速度,因質(zhì)子的質(zhì)量更大,則質(zhì)子的波長更短,辨別實力更高。二、非選擇題(10分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要標明單位)5.現(xiàn)用電子顯微鏡觀測線度為d的某生物大分子的結(jié)構(gòu)。為滿意測量要求,將顯微鏡工作時電子的德布羅意波長設(shè)定為,其中n>1。已知普朗克常量h、電子質(zhì)量m和電子電荷量e,電子的初速度不計,則顯微鏡工作時電子的加速電壓應為多少?【解析】由德布羅意波公式λ==,得p=,而Ek===eU,解得U=。答案:【補償訓練】如圖所示為證明電子波存在的試驗裝置,從F上飄出的熱電子可認為初速度為零,所加加速電壓U=104V,電子質(zhì)量為m=0.91×10-30kg。電子被加速后通過小孔K1和K2【解析】電子加速后的動能Ek=mv2=eU,電子的動量p=mv==。由λ=知,λ=,代入數(shù)據(jù)得λ≈1.23×10-11m答案:1.23×10-11(10分鐘·20分)6.(6分)(多選)如表列出了幾種不同物體在某種速度下的德布羅意波長和頻率為1MHz的無線電波的波長,由表中數(shù)據(jù)可知 ()質(zhì)量/kg速度/(m·s-1)波長/m彈子球2.0×10-21.0×10-23.3×10-30電子(100eV)9.0×10-315.0×1061.2×10-10無線電波(1MHz)3.0×1083.3×102A.要檢測彈子球的波動性幾乎不行能B.無線電波通常狀況下表現(xiàn)出波動性C.電子照耀到金屬晶體上能視察到波動性D.只有可見光才有波動性【解析】選A、B、C。彈子球的波長很短,所以要檢測彈子球的波動性幾乎不行能,選項A正確。無線電波的波長很長,波動性明顯,選項B正確。電子的波長與金屬晶體的尺寸相差不大,能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,選項C正確。一切運動的物體都具有波動性,選項D錯誤。【補償訓練】2024年年初,我國研制的“大連光源”——極紫外自由電子激光裝置,發(fā)出了波長在100nm(1nm=10-9m)旁邊連續(xù)可調(diào)的世界上首個最強的極紫外激光脈沖,大連光源因其光子的能量大、密度高,可在能源利用、光刻技術(shù)、霧霾治理等領(lǐng)域的探討中發(fā)揮重要作用。一個處于極紫外波段的光子所具有的能量可以電離一個分子,但又不會把分子打碎。據(jù)此推斷,能夠電離一個分子的能量約為(取普朗克常量h=6.6×10-34J·s,真空光速c=3×10A.10-21J B.10-18JC.10-15J D.10-12J【解析】選B。能夠電離一個分子的能量即為一個極紫外波段的光子所具有的能量,E=hν=h=6.6×10-34×J≈2×10-18J,B選項正確。7.(14分)歷史上美國宇航局曾經(jīng)完成了用“深度撞擊”號探測器釋放的撞擊器“擊中”坦普爾1號彗星的試驗。探測器上所攜帶的重達400kg的彗星“撞擊器”以1.0×104m/s的速度徑直撞向彗星的彗核部分,撞擊彗星后“撞擊器”溶化消逝,這次撞擊使該彗星自身的運行速度出現(xiàn)1.0×10-7m(1)撞擊前彗星“撞擊器”對應物質(zhì)波波長。(2)依據(jù)題中相關(guān)信息數(shù)據(jù)估算出彗星的質(zhì)量?！窘忸}指南】解決本題留意以下三點:(1)理解動量和能量守恒在實際中的應用。(2)依據(jù)物質(zhì)波波長公式λ=以及動量的計算公式p=mv結(jié)合求撞擊前彗星“撞擊器”對應物質(zhì)波波長。(3)以彗星和撞擊器組成的系統(tǒng)為探討對象,由動量守恒定律求解彗星的質(zhì)量?！窘馕觥?1)撞擊前彗星“撞擊器”的動量為:p=mv=400×1.0×104kg4.0×106kg則撞擊前彗星“撞擊器”對應物質(zhì)波波長為:λ==