2024-2025學年新教材高中物理第四章原子結構和波粒二象性5粒子的波動性和量子力學的建立課后習題含解析新人教版選擇性必修第三冊

PAGE3-粒子的波動性和量子力學的建立課后篇鞏固提升基礎鞏固1.關于德布羅意波,下列說法正確的是()A.全部物體不論其是否運動,都有對應的德布羅意波B.任何一個運動著的物體都有一種波和它對應,這就是德布羅意波C.運動著的電場、磁場沒有相對應的德布羅意波D.只有運動著的微觀粒子才有德布羅意波,對于宏觀物體,不論其是否運動,都沒有相對應的德布羅意波解析任何一個運動著的物體,都有一種波與它對應,即物質波,物質有兩類:實物和場,所以B正確。答案B2.1927年戴維孫和G.P.湯姆孫完成了電子衍射試驗,該試驗是榮獲諾貝爾獎的重大近代物理試驗之一。下圖所示的是該試驗裝置的簡化圖。下列說法不正確的是()A.亮條紋是電子到達概率大的地方B.該試驗說明物質波理論是正確的C.該試驗說明白光子具有波動性D.該試驗說明實物粒子具有波動性解析該試驗說明物質波理論是正確的,實物粒子也具有波動性,亮條紋是電子到達概率大的地方,不能說明光子具有波動性,故選C。答案C3.質量為m的粒子原來的速度為v,現(xiàn)將粒子的速度增大為2v,則該粒子的物質波的波長將(粒子的質量保持不變)()A.保持不變 B.變?yōu)樵瓉聿ㄩL的兩倍C.變?yōu)樵瓉聿ㄩL的一半 D.變?yōu)樵瓉聿ㄩL的2倍解析由題可知,粒子速度為v時,λ1=hmv;粒子速度為2v時,λ2=h2mv,λ2=1答案C4.現(xiàn)代物理學認為,光和實物粒子都具有波粒二象性。下列事實中突出體現(xiàn)波動性的是()A.肯定頻率的光照耀到鋅板上,光的強度越大,單位時間內鋅板上放射的光電子就越多B.質量為10-3kg、速度為10-2m/s的小球,其德布羅意波長約為10-28m,不過我們能清楚地觀測到小球運動的軌跡C.人們常利用熱中子探討晶體的結構,因為熱中子的德布羅意波長與晶體中原子間距大致相同D.以上說法均不能體現(xiàn)波動性解析光電效應現(xiàn)象證明光的粒子性。宏觀物體小球的波長微小,能清楚視察到軌跡,說明宏觀物體的粒子性。利用熱中子探討晶體的結構正體現(xiàn)了實物粒子的波動性。答案C5.已知氫原子基態(tài)能量為-13.6eV,電子質量m=9.1×10-31kg,電子的動能和勢能的關系為Ek=-12Ep解析低能時可忽視相對論效應,由于氫原子基態(tài)的能量為E1=Ek+Ep=-13.6eV,Ek=-12E所以Ek=13.6eV,由于p=2所以德布羅意波的波長為λ=hp=3.33×10-10答案3.33×10-10m實力提升1.(多選)利用金屬晶格(大小約10-10m)作為障礙物視察電子的衍射圖樣,方法是讓電子通過電場加速后,讓電子束照耀到金屬晶格上,從而得到電子的衍射圖樣。已知電子質量為m,電荷量為e,初速度為0,加速電壓為U,普朗克常量為h,則下列說法中正確的是()A.該試驗說明白電子具有波動性B.試驗中電子束的德布羅意波長為λ=hC.加速電壓U越小,電子的衍射現(xiàn)象越明顯D.若用相同動能的質子替代電子,衍射現(xiàn)象將更加明顯解析得到電子的衍射圖樣,說明電子具有波動性,A正確;由德布羅意波波長公式λ=hp,而動量p=2mEk=2meU答案ABC2.在中子衍射技術中,常利用熱中子探討晶體的結構,因為熱中子的德布羅意波長與晶體中原子間距相近。已知中子質量m=1.67×10-27kg,普朗克常量h=6.63×10-34J·s,可以估算德布羅意波長λ=1.82×10-10m的熱中子動能的數(shù)量級為()A.10-17J B.10-19JC.10-21J D.10-24J解析依據(jù)德布羅意波理論中子動量p=hλ,中子動能Ek=p答案C3.任何一個運動著的物體,小到電子、質子、大到行星、太陽,都有一種波與之對應,波長是λ=hp,式中p是運動物體的動量,h是普朗克常量,人們把這種波叫作德布羅意波?，F(xiàn)有一德布羅意波長為λ1的物體1和一德布羅意波長為λ2的物體2,二者相向正碰后粘在一起,已知|p1|<|p2|,則粘在一起的物體的德布羅意波長為解析由動量守恒定律有p2-p1=(m1+m2)v,由p=h得hλ2-h答案λ4.假如一個中子和一個質量為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?(中子的質量為1.67×10-27kg)解析中子的動量為p1=m1v,子彈的動量為p2=m2v,據(jù)λ=hpλ1=hp1,λ2聯(lián)立以上各式解得λ1=hm1v,λ將m1=1.67×10-27kg,v=1×103