2020-2021學(xué)年高中物理-第四章-原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性-5-粒子的波動(dòng)性和量子力學(xué)的建立課時(shí)練

2020-2021學(xué)年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(dòng)性和量子力學(xué)的建立課時(shí)練習(xí)新人教版選擇性必修32020-2021學(xué)年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(dòng)性和量子力學(xué)的建立課時(shí)練習(xí)新人教版選擇性必修3PAGE4-2020-2021學(xué)年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(dòng)性和量子力學(xué)的建立課時(shí)練習(xí)新人教版選擇性必修32020-2021學(xué)年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(dòng)性和量子力學(xué)的建立課時(shí)練習(xí)新人教版選擇性必修3年級(jí)：姓名：粒子的波動(dòng)性和量子力學(xué)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(xué)和量子力學(xué),下列說(shuō)法中正確的是()A.不論是對(duì)宏觀(guān)物體,還是微觀(guān)粒子,經(jīng)典力學(xué)和量子力學(xué)都是適用的B.量子力學(xué)適用于宏觀(guān)物體的運(yùn)動(dòng);經(jīng)典力學(xué)適用于微觀(guān)粒子的運(yùn)動(dòng)C.經(jīng)典力學(xué)適用于宏觀(guān)物體的運(yùn)動(dòng);量子力學(xué)適用于微觀(guān)粒子的運(yùn)動(dòng)D.上述說(shuō)法都是錯(cuò)誤的【解析】選C。經(jīng)典力學(xué)適用于宏觀(guān)世界和低速運(yùn)動(dòng),對(duì)于微觀(guān)世界和高速運(yùn)動(dòng)不再適用,量子力學(xué)適用于微觀(guān)粒子的運(yùn)動(dòng),故A、B、D錯(cuò)誤,C正確。2.下列說(shuō)法正確的是 ()A.物質(zhì)波屬于機(jī)械波B.只有像電子、質(zhì)子、中子這樣的粒子才具有波動(dòng)性C.任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)物體,小到電子、質(zhì)子,大到行星、太陽(yáng)都有一種物質(zhì)波和它對(duì)應(yīng)D.宏觀(guān)物體運(yùn)動(dòng)時(shí),沒(méi)有波動(dòng)性【解析】選C。物質(zhì)波是與一切運(yùn)動(dòng)著的物體相聯(lián)系的波,與機(jī)械波性質(zhì)不同。宏觀(guān)物體也具有波動(dòng)性,只是不明顯,故只有C正確。3.下列物理實(shí)驗(yàn)中,能說(shuō)明粒子具有波動(dòng)性的是 ()A.通過(guò)研究金屬的遏止電壓與入射光頻率的關(guān)系,證明了光電效應(yīng)方程的正確性B.通過(guò)測(cè)試多種物質(zhì)對(duì)X射線(xiàn)的散射,發(fā)現(xiàn)散射射線(xiàn)中有波長(zhǎng)變大的成分C.利用電子通過(guò)晶體獲得電子衍射圖樣D.流動(dòng)的空氣形成的風(fēng)發(fā)出聲音說(shuō)明空氣分子的波動(dòng)性【解析】選C。光電效應(yīng)與X射線(xiàn)的散射說(shuō)明了光的粒子性,故A、B錯(cuò)。選項(xiàng)C中電子的衍射證明了電子具有波動(dòng)性;選項(xiàng)D中風(fēng)發(fā)出的聲音是機(jī)械波,不能說(shuō)明空氣分子的波動(dòng)性。故選項(xiàng)C正確。4.電子顯微鏡的最高分辨率高達(dá)0.2nm,如果有人制造出質(zhì)子顯微鏡,在加速到相同的速度情況下,質(zhì)子顯微鏡的最高分辨率將 ()A.小于0.2nm B.大于0.2nmC.等于0.2nm D.以上說(shuō)法均不正確【解析】選A。顯微鏡的分辨能力與波長(zhǎng)有關(guān),波長(zhǎng)越短其分辨率越高,由λ=知,如果把質(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(zhǎng)更短,分辨能力更高。二、非選擇題(10分。要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要標(biāo)明單位)5.現(xiàn)用電子顯微鏡觀(guān)測(cè)線(xiàn)度為d的某生物大分子的結(jié)構(gòu)。為滿(mǎn)足測(cè)量要求,將顯微鏡工作時(shí)電子的德布羅意波長(zhǎng)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(jì),則顯微鏡工作時(shí)電子的加速電壓應(yīng)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(bǔ)償訓(xùn)練】如圖所示為證實(shí)電子波存在的實(shí)驗(yàn)裝置,從F上飄出的熱電子可認(rèn)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(guò)小孔K1和K2【解析】電子加速后的動(dòng)能Ek=mv2=eU,電子的動(dòng)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(zhǎng)和頻率為1MHz的無(wú)線(xiàn)電波的波長(zhǎng),由表中數(shù)據(jù)可知 ()質(zhì)量/kg速度/(m·s-1)波長(zhǎng)/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(wú)線(xiàn)電波(1MHz)3.0×1083.3×102A.要檢測(cè)彈子球的波動(dòng)性幾乎不可能B.無(wú)線(xiàn)電波通常情況下表現(xiàn)出波動(dòng)性C.電子照射到金屬晶體上能觀(guān)察到波動(dòng)性D.只有可見(jiàn)光才有波動(dòng)性【解析】選A、B、C。彈子球的波長(zhǎng)很短,所以要檢測(cè)彈子球的波動(dòng)性幾乎不可能,選項(xiàng)A正確。無(wú)線(xiàn)電波的波長(zhǎng)很長(zhǎng),波動(dòng)性明顯,選項(xiàng)B正確。電子的波長(zhǎng)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(xiàng)C正確。一切運(yùn)動(dòng)的物體都具有波動(dòng)性,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。【補(bǔ)償訓(xùn)練】2017年年初,我國(guó)研制的“大連光源”——極紫外自由電子激光裝置,發(fā)出了波長(zhǎng)在100nm(1nm=10-9m)附近連續(xù)可調(diào)的世界上首個(gè)最強(qiáng)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)域的研究中發(fā)揮重要作用。一個(gè)處于極紫外波段的光子所具有的能量可以電離一個(gè)分子,但又不會(huì)把分子打碎。據(jù)此判斷,能夠電離一個(gè)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(gè)分子的能量即為一個(gè)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(xiàng)正確。7.(14分)歷史上美國(guó)宇航局曾經(jīng)完成了用“深度撞擊”號(hào)探測(cè)器釋放的撞擊器“擊中”坦普爾1號(hào)彗星的實(shí)驗(yàn)。探測(cè)器上所攜帶的重達(dá)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”融化消失,這次撞擊使該彗星自身的運(yùn)行速度出現(xiàn)1.0×10-7m(1)撞擊前彗星“撞擊器”對(duì)應(yīng)物質(zhì)波波長(zhǎng)。(2)根據(jù)題中相關(guān)信息數(shù)據(jù)估算出彗星的質(zhì)量。【解題指南】解決本題注意以下三點(diǎn):(1)理解動(dòng)量和能量守恒在實(shí)際中的應(yīng)用。(2)根據(jù)物質(zhì)波波長(zhǎng)公式λ=以及動(dòng)量的計(jì)算公式p=mv結(jié)合求撞擊前彗星“撞擊器”對(duì)應(yīng)物質(zhì)波波長(zhǎng)。(3)以彗星和撞擊器組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象,由動(dòng)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(dòng)量為:p=mv=400×1.0×104kg4.0×106kg則撞擊前彗星“撞擊器