2022-2023學(xué)年新教材高中物理 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)的建立夯基提能作業(yè) 新人教版選擇性必修第三冊(cè)

歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對(duì)您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對(duì)您有所幫助！感謝閱讀本文檔，希望本文檔能對(duì)您有所幫助！感謝閱讀本文檔，希望本文檔能對(duì)您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對(duì)您有所幫助！感謝閱讀本文檔，希望本文檔能對(duì)您有所幫助！第四章5eq\f(基礎(chǔ)鞏固練,25分鐘·滿分60分)一、選擇題(本題共9小題，每題5分，共45分)1．下列關(guān)于德布羅意波的認(rèn)識(shí)，正確的解釋是(C)A．光波是一種物質(zhì)波B．X光的衍射證實(shí)了物質(zhì)波的假設(shè)是正確的C．電子的衍射證實(shí)了物質(zhì)波的假設(shè)是正確的D．宏觀物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，看不到它的衍射或干涉現(xiàn)象，所以宏觀物體不具有波動(dòng)性解析：光波不是物質(zhì)波，A項(xiàng)錯(cuò)；宏觀物體由于動(dòng)量太大，德布羅意波長(zhǎng)太小，所以看不到它的干涉、衍射現(xiàn)象，但仍具有波動(dòng)性，D項(xiàng)錯(cuò)；衍射現(xiàn)象是一切波的特性，X射線是原子的內(nèi)層電子受激發(fā)而發(fā)出的一種電磁波，不是物質(zhì)波，B錯(cuò)誤；電子是實(shí)物粒子，衍射是波特有的，所以電子束的衍射圖樣證實(shí)了德布羅意物質(zhì)波的假設(shè)是正確的，故C正確。2．(2021·江蘇淮安五校聯(lián)考高二下月考)如果一個(gè)電子的德布羅意波長(zhǎng)和一個(gè)中子的德布羅意波長(zhǎng)相等，則它們相等的量還有(C)A．速度 B．動(dòng)能C．動(dòng)量 D．總能量解析：根據(jù)德布羅意波長(zhǎng)公式λ＝eq\f(h,p)，若一個(gè)電子的德布羅意波長(zhǎng)和一個(gè)中子的德布羅意波長(zhǎng)相等，則動(dòng)量p也相等；由于二者的質(zhì)量不同，所以它們的速度、動(dòng)能以及總能量都不相同，故C正確，ABD錯(cuò)誤。3．(2021·四川遂寧中學(xué)外國(guó)語(yǔ)實(shí)驗(yàn)學(xué)校高二下月考)若某個(gè)質(zhì)子的動(dòng)能與某個(gè)氦核的動(dòng)能相等，則這兩個(gè)粒子的德布羅意波長(zhǎng)之比為(B)A．1∶2 B．2∶1C．1∶4 D．4∶1解析：質(zhì)子和氦核的質(zhì)量之比是1∶4。根據(jù)公式：p＝eq\r(2mEk)可知，動(dòng)能相同的質(zhì)子和氦核的動(dòng)量之比：eq\f(pH,pα)＝eq\r(\f(mH,mα))＝eq\r(\f(1,4))＝eq\f(1,2)，根據(jù)公式：λ＝eq\f(h,p)可知，這兩個(gè)粒子的德布羅意波長(zhǎng)之比：eq\f(λH,λα)＝eq\f(pα,pH)＝eq\f(2,1)。4．實(shí)物粒子和光都具有波粒二象性，下列事實(shí)中突出體現(xiàn)粒子性的是(B)A．電子束通過(guò)雙縫實(shí)驗(yàn)后可以形成干涉圖樣B．光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)C．人們利用慢中子衍射來(lái)研究晶體的結(jié)構(gòu)D．人們利用電子顯微鏡觀測(cè)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)解析：電子束通過(guò)雙縫實(shí)驗(yàn)后可以形成干涉圖樣，說(shuō)明電子具有波動(dòng)性，不能突出表現(xiàn)出粒子性，故A錯(cuò)誤；光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)，光電效應(yīng)說(shuō)明光具有粒子性，故B正確；用慢中子衍射來(lái)研究晶體的結(jié)構(gòu)，說(shuō)明中子可以產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，說(shuō)明具有波動(dòng)性，故C錯(cuò)誤；人們利用電子顯微鏡觀測(cè)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，說(shuō)明電子可以產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，說(shuō)明具有波動(dòng)性，故D錯(cuò)誤。5．關(guān)于物質(zhì)波，下列說(shuō)法正確的是(A)A．速度相等的電子和質(zhì)子，電子的波長(zhǎng)長(zhǎng)B．動(dòng)能相等的電子和質(zhì)子，電子的波長(zhǎng)短C．動(dòng)量相等的電子和中子，中子的波長(zhǎng)短D．甲電子速度是乙電子的3倍，甲電子的波長(zhǎng)也是乙電子的3倍解析：由λ＝eq\f(h,p)＝eq\f(h,mv)＝eq\f(h,\r(,2mEk))易判選項(xiàng)A正確。6．(2021·吉林省實(shí)驗(yàn)中學(xué)高二下學(xué)期月考)一個(gè)德布羅意波長(zhǎng)為λ1的中子和另一個(gè)德布羅意波長(zhǎng)為λ2的氘核同向正碰后結(jié)合成一個(gè)氚核，該氚核的德布羅意波長(zhǎng)為(A)A．eq\f(λ1λ2,λ1＋λ2) B．eq\f(λ1λ2,λ1－λ2)C．eq\f(λ1＋λ2,2) D．eq\f(λ1－λ2,2)解析：中子的動(dòng)量P1＝eq\f(h,λ1)，氘核的動(dòng)量P2＝eq\f(h,λ2)，對(duì)撞后形成的氚核的動(dòng)量P3＝P2＋P1，所以氚核的德布羅意波波長(zhǎng)為λ3＝eq\f(h,P3)＝eq\f(λ1λ2,λ1＋λ2)，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。7．(2021·吉林省白城一中高二下學(xué)期月考)波粒二象性是微觀世界的基本特征，以下說(shuō)法正確的是(C)A．黑體輻射規(guī)律可用光的波動(dòng)性解釋B．光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的波動(dòng)性C．電子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說(shuō)明電子具有波動(dòng)性D．光子通過(guò)狹縫后的運(yùn)動(dòng)路線是螺旋線解析：黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律可用量子理論來(lái)解釋?zhuān)荒苡霉獾牟▌?dòng)性解釋?zhuān)珹錯(cuò)誤；光電效應(yīng)表明光具有一定的能量，能說(shuō)明光具有粒子性，B錯(cuò)誤；電子束射到晶體上產(chǎn)生的衍射圖樣說(shuō)明電子具有波動(dòng)性，C正確；光子通過(guò)狹縫后，運(yùn)動(dòng)軌跡不是螺旋線，故D錯(cuò)誤。8．(多選)頻率為ν的光子，德布羅意波長(zhǎng)為λ＝eq\f(h,p)，能量為E，則光的速度為(AC)A．eq\f(Eλ,h) B．pEC．eq\f(E,p) D．eq\f(h2,Ep)解析：根據(jù)c＝λν，E＝hν，λ＝eq\f(h,p)，即可解得光的速度為eq\f(Eλ,h)或eq\f(E,p)。9．(多選)下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)線電波的波長(zhǎng)，由表中數(shù)據(jù)可知(ABC)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9.1×10－315.0×1061.2×10－10無(wú)線電波(1MHz)3.0×1083.0×102A．要檢測(cè)彈子球的波動(dòng)性幾乎不可能B．無(wú)線電波通常情況下只能表現(xiàn)出波動(dòng)性C．電子照射到金屬晶體上能觀察到它的波動(dòng)性D．只有可見(jiàn)光才有波動(dòng)性解析：由于彈子球德布羅意波長(zhǎng)極短，故很難觀察其波動(dòng)性，而無(wú)線電波波長(zhǎng)為3.0×102m，所以通常表現(xiàn)出波動(dòng)性，很容易發(fā)生衍射，而金屬晶體的晶格線度大約是10－10m數(shù)量級(jí)，所以波長(zhǎng)為1.2×10－10m的電子可以觀察到明顯的衍射現(xiàn)象。故選A、B、C。二、非選擇題(共15分)10．(6分)電子經(jīng)電勢(shì)差為U＝200V的電場(chǎng)加速，電子質(zhì)量m0＝9.1×10－31kg，求此電子的德布羅意波長(zhǎng)。答案：8.69×10－11m解析：已知eq\f(1,2)m0v2＝Ek＝eU，p＝eq\f(h,λ)，Ek＝eq\f(p2,2m0)，所以λ＝eq\f(h,\r(2m0Ek))＝eq\f(h,\r(2em0U))。把U＝200V，m0＝9.1×10－31kg代入上式解得λ≈8.69×10－11m。11．(9分)已知銫的逸出功為1.9eV，現(xiàn)用波長(zhǎng)為4.3×10－7m的入射光照射金屬銫。(1)能否發(fā)生光電效應(yīng)？(2)若能發(fā)生光電效應(yīng)，求光電子的德布羅意波波長(zhǎng)最短為多少。(電子的質(zhì)量為m＝0.91×10－30kg)答案：(1)能(2)1.2×10－9m解析：(1)入射光子的能量E＝hν＝heq\f(c,λ)＝6.626×10－34×eq\f(3.0×108,4.3×10－7)×eq\f(1,1.6×10－19)eV≈2.9eV。由于E＝2.9eV＞W(wǎng)0，所以能發(fā)生光電效應(yīng)。(2)根據(jù)光電效應(yīng)方程可得光電子的最大初動(dòng)能Ek＝hν－W0＝1.6×10－19J而光電子的最大動(dòng)量p＝eq\r(2mEk)，則光電子的德布羅意波波長(zhǎng)的最小值λmin＝eq\f(h,p)＝eq\f(6.626×10－34,\r(2×0.91×10－30×1.6×10－19))m≈1.2×10－9m。eq\f(能力提升練,15分鐘·滿分40分)一、選擇題(本題共3小題，每題7分，共21分)1．(2021·湖北荊門(mén)高二下月考)2003年全世界物理學(xué)家評(píng)選出“十大最美物理實(shí)驗(yàn)”，排名第一的為1961年物理學(xué)家利用“托馬斯·楊”雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)行電子干涉的實(shí)驗(yàn)(如圖所示)。從輻射源輻射出的電子束經(jīng)兩靠近的狹縫后在顯微鏡的熒光屏上出現(xiàn)干涉條紋，該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明(C)A．光具有波動(dòng)性 B．光具有波粒二象性C．微觀粒子也具有波動(dòng)性 D．微觀粒子也是一種電磁波解析：電子的雙縫干涉說(shuō)明微觀粒子具有波動(dòng)性，因?yàn)楦缮媸遣ㄋ赜械默F(xiàn)象，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。2．(多選)利用金屬晶格(大小約10－10m)作為障礙物觀察電子的衍射圖樣，方法是使電子通過(guò)電場(chǎng)加速后，讓電子束照射到金屬晶格上，從而得到電子的衍射圖樣。已知電子質(zhì)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(shuō)法中正確的是(AB)A．該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了電子具有波動(dòng)性B．實(shí)驗(yàn)中電子束的德布羅意波長(zhǎng)為λ＝eq\f(h,\r(2meU))C．加速電壓U越大，電子的衍射現(xiàn)象越明顯D．若用相同動(dòng)能的質(zhì)子替代電子，衍射現(xiàn)象將更加明顯解析：該實(shí)驗(yàn)?zāi)艿玫诫娮拥难苌鋱D樣，說(shuō)明電子具有波動(dòng)性，A正確；由德布羅意波長(zhǎng)公式λ＝eq\f(h,p)，動(dòng)量公式p＝eq\r(2mEk)＝eq\r(2meU)，聯(lián)立得λ＝eq\f(h,\r(2meU))，B正確；由公式λ＝eq\f(h,\r(2meU))可知，加速電壓U越大，電子的德布羅意波長(zhǎng)越小，衍射現(xiàn)象越不明顯；用相同動(dòng)能的質(zhì)子替代電子，質(zhì)子的波長(zhǎng)小，其衍射現(xiàn)象不如電子的衍射現(xiàn)象明顯，故C、D錯(cuò)誤。3．(2021·安徽淮北師大附中高二下月考)(多選)關(guān)于物質(zhì)波，正確的認(rèn)識(shí)是(ACD)A．只要是運(yùn)動(dòng)著的物體，不論是宏觀物體還是微觀粒子，都有相應(yīng)的波與之對(duì)應(yīng)，這就是物質(zhì)波B．只有運(yùn)動(dòng)著的微觀粒子才有物質(zhì)波，對(duì)于宏觀物體，不論其是否運(yùn)動(dòng)，都沒(méi)有相對(duì)應(yīng)的物質(zhì)波C．由于宏觀物體的德布羅意波長(zhǎng)太短，所以無(wú)法觀察到它們的波動(dòng)性D．電子束照射到金屬晶體上得到了電子束的衍射圖樣，從而證實(shí)了德布羅意的假設(shè)是正確的解析：只要是運(yùn)動(dòng)著的物體，不論是宏觀物體還是微觀粒子，都有相應(yīng)的波與之對(duì)應(yīng)，這就是物質(zhì)波，故A正確，B錯(cuò)誤；由于宏觀物體的德布羅意波長(zhǎng)太短，所以無(wú)法觀察到它們的波動(dòng)性，故C正確；電子束照射到金屬晶體上得到了電子束的衍射圖樣，從而證實(shí)了德布羅意的假設(shè)是正確的，故D正確。二、非選擇題(共19分)4．(19分)根據(jù)玻爾理論，氫原子處于激發(fā)態(tài)的能量與軌道量子數(shù)n的關(guān)系為En＝eq\f(E1,n2)(E1表示處于基態(tài)原子的能量，具體數(shù)值未知)。一群處于n＝4能級(jí)的該原子，向低能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出幾種光，其中只有兩種頻率的光能使某種金屬發(fā)出光電效應(yīng)，這兩種光的頻率中較低的為ν。已知普朗克常量為h，真空中的光速為c，電子質(zhì)量為m。求：(1)該原子處于基態(tài)的原子能量E1；(2)頻率為ν的光子的動(dòng)量p；(3)若頻率為ν的光子與靜止電子發(fā)生正碰，碰后電子獲得的速度為v，碰后光子速度方向沒(méi)有改變，求碰后光子的動(dòng)量p′。答案：(1)－eq\f(9hν,8)(2)eq