2018學(xué)年高中物理 第四章 波粒二象性 粒子的波動性、不確定關(guān)系習(xí)題 教科版選修3-5.doc

粒子的波動性、不確定關(guān)系一、選擇題1對于光的波粒二象性的說法中，正確的是（ ） A一束傳播的光，有的光是波，有的光是粒子 B光子與電子是同樣一種粒子，光波與機械波是同樣一種波 C光的波動性是由于光子間的相互作用而形成的 D光是一種波，同時也是一種粒子，光子說并未否定電磁說，在光子的能量E=h中，頻率仍表示的是波的特性2關(guān)于光的波粒二象性，下列說法正確的是（ ） A光的粒子性說明每個光子就像一個極小的球體 B光是波，與橡皮繩上的波相似 C光的波動性是大量光子運動規(guī)律的表現(xiàn)，在干涉條紋中，那些光強度大的地方，光子到達的概率大 D在宏觀世界中波動性和粒子性是對立的，在微觀世界是可以統(tǒng)一的3在單縫衍射實驗中，中央亮紋的光強占從單縫射入的整個光強的95以上假設(shè)現(xiàn)在只讓一個光子通過單縫，那么該光子（ ） A一定落在中央亮紋處 B一定落在亮紋處 C可能落在暗紋處 D落在中央亮紋處的可能性最大4光子有能量，也有動量，動量p=h，它也遵循有關(guān)動量的規(guī)律如圖所示，真空中，有一“”字形裝置可繞通過橫桿中點的豎直軸OO在水平面內(nèi)靈活地轉(zhuǎn)動，其中左邊是圓形黑紙片（吸收光子），右邊是和左邊大小、質(zhì)量相同的圓形白紙片（反射光子）當(dāng)用平行白光垂直照射這兩個圓面時，關(guān)于裝置開始轉(zhuǎn)動情況（俯視）的下列說法中正確的是（ ） A順時針方向轉(zhuǎn)動 B逆時針方向轉(zhuǎn)動 C都有可能 D不會轉(zhuǎn)動-5頻率為的光子，具有的能量為如，動量為hc，將這個光子打在處于靜止?fàn)顟B(tài)的電子上，光子將偏離原來的運動方向，這種現(xiàn)象稱為光的散射散射后的光子（ ） A改變原來的運動方向，但頻率保持不變 B光子將從電子處獲得能量，因而頻率將增大 C散射后的光子運動方向?qū)⑴c電子運動方向在一條直線上，但方向相反 D由于電子受到碰撞時會吸收光子的一部分能量，散射后的光子頻率低于入射光的頻率6下列哪組現(xiàn)象能說明光具有波粒二象性（ ） A光的色散和光的干涉 B光的干涉和光的衍射 C光的反射和光電效應(yīng) D泊松亮斑和光電效應(yīng)7關(guān)于電子的運動規(guī)律，以下說法正確的是（ ） A電子如果不表現(xiàn)波動性，則無法用軌跡來描述它們的運動，其規(guī)律遵循牛頓定律 B電子如果不表現(xiàn)波動性，則可以用軌跡來描述它們的運動，其規(guī)律遵循波動規(guī)律 C電子如果表現(xiàn)波動性，則無法用軌跡來描述它們的運動，空間分布的概率遵循波動規(guī)律 D電子如果表現(xiàn)波動性，則可以用軌跡來描述它們的運動，其規(guī)律遵循牛頓定律8A、B是繞地球做勻速圓周運動的人造衛(wèi)星，A的質(zhì)量等于B的質(zhì)量，A的軌道半徑大于B的軌道半徑，設(shè)A、B的德布羅意波長分別為A和B，則下列判斷正確的是（ ） AAB BAB CAB D條件不足，無法比較A和B的大小9電子顯微鏡的最高分辨率高達0.2 nm，如果有人制造出質(zhì)子顯微鏡，在加速到相同速度的情況下，質(zhì)子顯微鏡的最高分辨率將（ ） A小于0.2 nm B大于0.2 nm C等于0.2 nm D以上說法均不正確二、填空題10不確定性描繪_的運動狀態(tài)不能像宏觀物體的運動那樣通過確定軌跡來描述，只能通過來描述，其表達式為_11中子的質(zhì)量m=1.671027 kg，如果它以v=1.0103 ms的速度運動，它的德布羅意波長為_，這個波長與電磁波中_的波長相當(dāng)12關(guān)于光的本性，早期有牛頓的微粒說和惠更斯的_，后來又有麥克斯韋的電磁說，上世紀(jì)初，為解釋_現(xiàn)象，愛因斯坦提出了光子說13已知銫的逸出功為1.88 eV，用3000 的紫外光照射，光電子的最大初動能為_eV，最大初速度為_ns三、解答題14某電視顯像管中電子的運動速度為4.0107 ms，質(zhì)量為9.11031 kg；質(zhì)量為10 g的一顆子彈運動速度為200 ms，分別計算它們的德布羅意波長，并與紫光的波長相比較15一個電子的動能為3600 eV，如果有一個質(zhì)子的德布羅意波長和這個電子的德布羅意波長相等，求這個質(zhì)子的動能（設(shè)質(zhì)子的質(zhì)量是電子質(zhì)量的1800倍）16已知鈉發(fā)生光電效應(yīng)的極限波長為0=5107 m，現(xiàn)用波長為4107 m的光照射用鈉作陰極的光電管求： （1）鈉的逸出功形； （2）為使光電管中的光電流為零，在光電管上所加反向電壓至少多大？17德布羅意認(rèn)為：任何一個運動著的物體，都有一種波與它對應(yīng)，波長，式中p是運動物體的動量，h是普朗克常量已知某種紫光的波長是440 nm，若將電子加速，使它的德布羅意波長是這種紫光波長的104倍，求： （1）電子的動量的大小； （2）試推導(dǎo)加速電壓跟德布羅意波長的關(guān)系，并計算加速電壓的大?。娮淤|(zhì)量m=9.11031 kg，電子電荷量e=1.61019 c，普朗克常量h=6.61034 Js，加速電壓的計算結(jié)果取一位有效數(shù)字）18如圖所示為倫琴射線管的示意圖，K為陰極鎢絲，發(fā)射的電子的初速度為零，A為對陰極（即陽極），當(dāng)A、K之間加直流電壓U=30 kV時，電子被加速打在對陰極A上，使之發(fā)出倫琴射線，設(shè)電子的動能全部轉(zhuǎn)化為倫琴射線的能量，試求： （1）電子到達對陰極的速度是多大？ （2）由對陰極發(fā)出的倫琴射線的最短波長是多大？ （3）若A、K間的電流為10 mA，那么每秒鐘從對陰極最多能輻射出多少個倫琴射線光子？（電子電荷量e=1.61019 c，電子質(zhì)量m=0.911030 kg，普朗克常量h=6.631034 Js）【答案與解析】一、選擇題1【答案】D 【解析】根據(jù)波粒二象性，光同時具有波動性和粒子性，A選項錯誤光不同于宏觀觀念的粒子和波，故B選項錯誤光的波動性是光子本身固有的性質(zhì)，不是光子之間相互作用引起的，C選項錯誤光子的能量與其對應(yīng)的頻率成正比，而頻率是反映波動特征的物理量，因此E=h揭示了光的粒子性和波動性之間的密切聯(lián)系，光子說并未否定電磁說故D選項正確2【答案】C、D 【解析】由于波動性和粒子性是光同時具有的兩種屬性，故不同于宏觀觀念中的波和粒子，故A、B選項錯誤在干涉實驗中，光強度大的地方，即為光子到達概率大的地方，表現(xiàn)為亮紋，光強度小的地方，即為光子到達概率小的地方，表現(xiàn)為暗紋，故C選項正確在宏觀世界中，牛頓的“微粒說”與惠更斯的“波動說”是相互對立的，只有在微觀世界中，波動性與粒子性才能統(tǒng)一，故D選項正確 【點撥】理解光的波粒二象性，知道波動性與粒子性怎樣統(tǒng)一起來的是解題的關(guān)鍵3【答案】C、D 【解析】根據(jù)光的概率波的概念，對于一個光子通過單縫落在何處，是不可確定的，但概率最大的是落在中央亮紋處?？蛇_到95以上當(dāng)然也可落在其他亮紋處，還可能落在暗紋處，不過，落在暗紋處的概率很小，故C、D正確4【答案】B 【解析】設(shè)入射光子的動量為p，由于黑紙片吸收光子，光子的動量變化量的大小p1=p，白紙片反射光子，光子的動量變化量的大小p2=2p，根據(jù)動量定理可知，光子對白紙片的沖擊力大些5【答案】D 【解析】由于電子的能量增加，根據(jù)能量守恒可以知道，光子的能量應(yīng)當(dāng)減少，頻率降低，D正確6【答案】D 【解析】泊松亮斑說明光具有波動性，光電效應(yīng)說明光具有粒子性，故D對7【答案】C 【解析】電子波動性是不能用軌跡來描述其運動的，只能用空間的分布概率來描述8【答案】B 【解析】衛(wèi)星做勻速圓周運動的速度，軌道半徑大的衛(wèi)星速度小，vAvB，由德布羅意波的波長公式可知，衛(wèi)星A的德布羅意波長大于衛(wèi)星B的波長，B正確9【答案】A 【解析】電子顯微鏡是利用電子的波動性為工作原理，其分辨率與電子的德布羅意波長成反比，物質(zhì)波的波長與實物粒子的動量有關(guān)，即在同樣速度的情況下，質(zhì)子的質(zhì)量大，其波長短，質(zhì)子顯微鏡的分辨率更高于電子顯微鏡的分辨率二、填空題10【答案】微觀粒子 概率統(tǒng)計 11【答案】3.971010 m 射線12【答案】波動說 光電效應(yīng)13【答案】2.26 8.9105 【解析】，三、解答題14【答案】見解析。【解析】 而紫光的波長在3.81074.6107 m的范圍，比電子、子彈的波長大得多，故一般情況下電子、子彈等看不到干涉、衍射現(xiàn)象，很難觀察出其波動性15【答案】見解析?！窘馕觥坑深}意得，又因為，則pH=pe，又，則，所以 16【答案】見解析。【解析】（1）逸出功 （2）光電子最大初動能 Ek=eUc，Uc=Eke=0.62V17【答案】見解析。【解析】（1），電子的動量 （2）電子在電場中加速，有 ， 18【答案】見解析。【解析】（1），代入數(shù)據(jù)得：v=1.0108 ms （2）因為，所以 （3）個=6.25l 016個