【名師一號(hào)】2021年新課標(biāo)版物理選修3-5-雙基限時(shí)練9-波粒二象性

雙基限時(shí)練(九)粒子的波動(dòng)性1．在歷史上，最早證明白德布羅意波存在的試驗(yàn)是()A．弱光衍射試驗(yàn)B．電子束在晶體上的衍射試驗(yàn)C．弱光干涉試驗(yàn)D．以上都不正確答案B2．下列各組現(xiàn)象能說明光具有波粒二象性的是()A．光的色散和光的干涉B．光的干涉和光的衍射C．泊松亮斑和光電效應(yīng)D．光的反射和光電效應(yīng)解析光的干涉、衍射、泊松亮斑是光的波動(dòng)性的證據(jù)，光電效應(yīng)說明光具有粒子性，反射和色散不能說明光具有波動(dòng)性或粒子性，因此C正確．答案C3．(多選題)對(duì)光的行為，下列說法正確的是()A．單個(gè)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B．光的波動(dòng)性是光的一種特性，不是光子之間的相互作用引起的C．光表現(xiàn)出波動(dòng)性時(shí)，就不具有粒子性了，光表現(xiàn)出粒子性時(shí)，就不具有波動(dòng)性了D．光的波粒二象性應(yīng)理解為：在某種場(chǎng)合下光的波動(dòng)性顯著，在另外某種場(chǎng)合下，光的粒子性顯著答案ABD4．下列說法中正確的是()A．質(zhì)量大的物體，其德布羅意波長小B．質(zhì)量小的物體，其德布羅意波長小C．動(dòng)量大的物體，其德布羅意波長小D．速度大的物體，其德布羅意波長小答案C5．下列關(guān)于實(shí)物粒子的說法中正確的是()A．向前飛行的子彈不具有波動(dòng)性B．射擊運(yùn)動(dòng)員很難命中靶子，是由于子彈具有波動(dòng)性C．飛行的子彈既具有粒子性又具有波動(dòng)性D．飛行的子彈具有波動(dòng)性，但波長很長表現(xiàn)不出來答案C6．(多選題)人類對(duì)光的本性的生疏經(jīng)受了曲折的過程，下列關(guān)于光的本性的陳述符合科學(xué)規(guī)律或歷史事實(shí)的是()A．牛頓的“微粒說”與愛因斯坦的“光子說”本質(zhì)上是一樣的B．光的雙縫干涉試驗(yàn)顯示了光具有波動(dòng)性C．麥克斯韋預(yù)言光是一種電磁波D．光具有波粒二象性答案BCD7．一顆質(zhì)量為10g的子彈，以200m/s的速度運(yùn)動(dòng)著，則由德布羅意理論計(jì)算，要使這顆子彈發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象，那么障礙物的尺寸應(yīng)為()A．3.0×10－10m B．1.8×10－11C．3.0×10－34m 解析由p＝mv，λ＝eq\f(h,p)可知德布羅意波長λ＝eq\f(h,mv)＝eq\f(6.63×10－34,10×10－3×200)m＝3.32×10－34m，所以障礙物的尺寸為3.0×10－34m，符合發(fā)生明顯衍射的條件．答案C8．(多選題)以下說法正確的是()A．任何運(yùn)動(dòng)物體(質(zhì)點(diǎn))都伴隨一種波，這種波叫做物質(zhì)波B．抖動(dòng)繩子一端，繩上的波就是物質(zhì)波C．速度相同的質(zhì)子和電子，質(zhì)子物質(zhì)波的波長比電子物質(zhì)波的波長長，質(zhì)子比電子的波長長D．核外電子繞原子核運(yùn)動(dòng)時(shí)，并沒有確定的軌道解析任何物體都具有波動(dòng)性，故A對(duì)；對(duì)宏觀物體而言，其波動(dòng)性難以觀測(cè)，我們看到的繩波是機(jī)械波，不是物質(zhì)波，故B錯(cuò)．由于質(zhì)子和電子速度相同，電子的動(dòng)量比質(zhì)子小，由λ＝eq\f(h,p)知，電子的物質(zhì)波波長長，故C錯(cuò)．核外電子繞核運(yùn)動(dòng)規(guī)律是概率的問題，無確定的軌道，故D對(duì)．答案AD9．(多選題)光通過各種不同的障礙物后會(huì)產(chǎn)生各種不同的衍射條紋，衍射條紋的圖樣與障礙物的外形相對(duì)應(yīng)，這一現(xiàn)象說明()A．光是電磁波 B．光具有波動(dòng)性C．光可以攜帶信息 D．光具有波粒二象性解析光能發(fā)生衍射，說明光具有波動(dòng)性，故B正確；衍射圖樣與障礙物的外形對(duì)應(yīng)，說明白衍射圖樣中包含了障礙物的信息，故C正確；光是電磁波，也具有波粒二象性，但不是衍射這一現(xiàn)象所說明的，故A、D錯(cuò)誤．答案BC10．有關(guān)光的本性，下列說法正確的是()A．光既有波動(dòng)性，又具有粒子性，這是相互沖突和對(duì)立的B．光的波動(dòng)性類似于機(jī)械波，光的粒子性類似于質(zhì)點(diǎn)C．大量光子才具有波動(dòng)性，個(gè)別光子只具有粒子性D．由于光既有波動(dòng)性，又具有粒子性，無法只用其中一種去說明光的一切行為，只能認(rèn)為光具有波粒二象性解析光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，但它又不同于宏觀觀念中的機(jī)械波和粒子，波動(dòng)性和粒子性是光在不同狀況下的不同表現(xiàn)，是同一客體的兩個(gè)不同側(cè)面、不同屬性，我們無法用其中的一種去說明光的一切行為，只能認(rèn)為光具有波粒二象性．答案D11．(多選題)為了觀看晶體的原子排列，可以接受下列方法：(1)用辨別率比光學(xué)顯微鏡更高的電子顯微鏡成像(由于電子的物質(zhì)波波長很短，能防止發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象，因此電子顯微鏡的辨別率高)；(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射線波長要遠(yuǎn)小于原子的尺寸D．中子的物質(zhì)波的波長可以與原子尺寸相當(dāng)解析由題目所給信息“電子的物質(zhì)波波長很短，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)波的波長比原子尺寸小得多，A項(xiàng)正確；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射線的波長與原子尺寸相當(dāng)，D項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯(cuò)．答案AD12．質(zhì)量60kg的運(yùn)動(dòng)員，百米賽跑的成果為10s，試估算運(yùn)動(dòng)員的德布羅意波的波長．(保留兩位有效數(shù)字)解析由公式得：λ＝eq\f(h,p)＝eq\f(6.63×10－34,60×10)m≈1.1×10－36m.答案1.1×10－3613．現(xiàn)用一電子顯微鏡測(cè)量線度為d的某生物大分子的結(jié)構(gòu)，為滿足測(cè)量要求，將顯微鏡工作時(shí)電子的德布羅意波長設(shè)定為eq\f(d,n)(n＞1)．已知普朗克常量為h，電子質(zhì)量為m、電子電量為e，電子初速度不計(jì)，則顯微鏡工作時(shí)電子的加速電壓應(yīng)為多少？解析由德布羅意公式λ＝eq\f(h,p)＝eq\f(d,n)得p＝eq\f(nh,d)電子在加速電場(chǎng)中由動(dòng)能定理得Ue＝eq\f(1,2)mv2p2＝2mEk，所以eq\f(p2,2m)＝eU，得U＝eq\f(p2,2me)＝eq\f(n2h2,2med2).答案eq\f(n2h2,2med2)14．電子和光一樣具有波動(dòng)性和粒子性，它表現(xiàn)出波動(dòng)的性質(zhì)，就像X射線穿過晶體時(shí)會(huì)產(chǎn)生衍射一樣，這一類物質(zhì)粒子的波動(dòng)叫物質(zhì)波．質(zhì)量為m的電子以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)，這種物質(zhì)波的波長可表示為λ＝eq\f(h,mv)，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＝6.63×10－34J·s.(1)計(jì)算具有100eV動(dòng)能的電子的動(dòng)量p和波長λ.(2)若一個(gè)靜止的電子經(jīng)2500V電壓加速：①求能量和這個(gè)電子動(dòng)能相同的光子的波長，并求該光子的波長和這個(gè)電子的波長之比．②求波長和這個(gè)電子波長相同的光子的能量，并求該光子的能量和這個(gè)電子的動(dòng)能之比．已知電子的靜止能量mc2＝5.0×105eV，m為電子的靜質(zhì)量，c為光速．解析(1)p＝eq\r(2mEk)＝eq\r(2×9.1×10－31×100×1.6×10－19)kg·m/s≈5.4×10－24kgλ＝eq\f(h,p)＝eq\f(6.63×10－34,5.4×10－24)m≈1.2×10－10m.(2)①電子的動(dòng)量p′＝mv′＝eq\r(2mEk′)＝eq\r(2m·eU)＝eq\r(2×9.1×10－11×1.6×10－19×2500)kg·m/s≈2.7×10－23kg電子的波長λ′＝eq\f(h,p′)＝eq\f(6.63×10－34,2.7×10－23)m≈2.4×10－11m，光子能量E＝Ek′＝eq\f(hc,λ)＝2500eV＝4.0×10－16J光子波長λ＝eq\f(hc,E)＝eq\f(6.63×10－34×3×108,4×10－16