2019年高中物理 第十七章 波粒二象性 粒子的波動(dòng)性雙基限時(shí)練 新人教版選修3-5.doc

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2019年高中物理 第十七章 波粒二象性 粒子的波動(dòng)性雙基限時(shí)練 新人教版選修3-5 1．在歷史上，最早證明了德布羅意波存在的實(shí)驗(yàn)是 (　　) A．弱光衍射實(shí)驗(yàn) B．電子束在晶體上的衍射實(shí)驗(yàn) C．弱光干涉實(shí)驗(yàn) D．以上都不正確 答案　B 2．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　C 3．(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　ABD 4．下列說法中正確的是(　　) A．質(zhì)量大的物體，其德布羅意波長(zhǎng)小 B．質(zhì)量小的物體，其德布羅意波長(zhǎng)小 C．動(dòng)量大的物體，其德布羅意波長(zhǎng)小 D．速度大的物體，其德布羅意波長(zhǎng)小 答案　C 5．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，是因?yàn)樽訌椌哂胁▌?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(zhǎng)很長(zhǎng)表現(xiàn)不出來 答案　C 6．(多選題)人類對(duì)光的本性的認(rèn)識(shí)經(jīng)歷了曲折的過程，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．光的雙縫干涉實(shí)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　BCD 7．一顆質(zhì)量為10 g的子彈，以200 m/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．3.010－10 m　　　 B．1.810－11 m C．3.010－34 m D．無法確定 解析　由p＝mv，λ＝可知德布羅意波長(zhǎng) λ＝＝ m＝3.3210－34 m，所以障礙物的尺寸為3.010－34 m，符合發(fā)生明顯衍射的條件． 答案　C 8．(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(zhǎng)比電子物質(zhì)波的波長(zhǎng)長(zhǎng)，質(zhì)子比電子的波長(zhǎng)長(zhǎng) 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＝知，電子的物質(zhì)波波長(zhǎng)長(zhǎng)，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　AD 9．(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形狀相對(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形狀對(duì)應(yīng)，說明了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　BC 10．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，這是互相矛盾和對(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情況下的不同表現(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　D 11．(多選題)為了觀察晶體的原子排列，可以采用下列方法： (1)用分辨率比光學(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(zhǎng)很短，能防止發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象，因此電子顯微鏡的分辨率高)；(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(zhǎng)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(zhǎng)要遠(yuǎn)小于原子的尺寸 D．中子的物質(zhì)波的波長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)與原子尺寸相當(dāng)，D項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯(cuò)． 答案　AD 12．質(zhì)量60 kg的運(yùn)動(dòng)員，百米賽跑的成績(jī)?yōu)?0 s，試估算運(yùn)動(dòng)員的德布羅意波的波長(zhǎng)．(保留兩位有效數(shù)字) 解析　由公式得：λ＝＝ m≈1.110－36 m. 答案　1.110－36 m 13．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(zhǎng)設(shè)定為(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＝＝得p＝ 電子在加速電場(chǎng)中由動(dòng)能定理得Ue＝mv2 p2＝2mEk，所以＝eU，得U＝＝. 答案　 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(zhǎng)可表示為λ＝，電子質(zhì)量m＝9.110－31 kg，電子電荷量e＝1.610－19 C，普朗克常量h＝6.6310－34 Js. (1)計(jì)算具有100 eV動(dòng)能的電子的動(dòng)量p和波長(zhǎng)λ. (2)若一個(gè)靜止的電子經(jīng)2 500 V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(zhǎng)，并求該光子的波長(zhǎng)和這個(gè)電子的波長(zhǎng)之比． ②求波長(zhǎng)和這個(gè)電子波長(zhǎng)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＝5.0105 eV，m為電子的靜質(zhì)量，c為光速． 解析　(1)p＝ ＝ kgm/s ≈5.410－24 kgm/s. λ＝＝ m≈1.210－10 m. (2)①電子的動(dòng)量 p′＝mv′＝＝ ＝ kgm/s ≈2.710－23 kgm/s. 電子的波長(zhǎng)λ′＝＝ m≈2.410－11 m， 光子能量E＝Ek′＝＝2 500 eV＝4.010－16 J 光子波長(zhǎng)λ＝＝ m≈5.010－10 m， 則≈20.8. ②光子能量ε＝≈8.310－15 J. 電子動(dòng)能Ek′＝4.010－16 J， 所以≈20.8. 答案　(1)5.410－24 kgm/s　1.210－10 m (2)①5.010－10 m　20.8?、?.310－15 J　20.8