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[隨堂達(dá)標(biāo)]1.(2023·哈爾濱高二檢測)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:選C.光的干涉、衍射、泊松亮斑是光的波動性的證據(jù),光電效應(yīng)說明光具有粒子性,光的反射和色散不能說明光具有波動性或粒子性,故選項C正確.2.對光的認(rèn)識,以下說法正確的是()A.光波和聲波的本質(zhì)相同,都具有波粒二象性B.光既具有波動性,又具有粒子性,兩種性質(zhì)是不相容的C.光表現(xiàn)出波動性時,就不具有粒子性了,光表現(xiàn)出粒子性時,就不具有波動性了D.光的波粒二象性應(yīng)理解為:在某種場合下光的波動性表現(xiàn)明顯,在另外某種場合下,光的粒子性表現(xiàn)明顯解析:選D.光波是電磁波,具有波粒二象性,聲波是機械波,是振動在介質(zhì)中的傳播,二者本質(zhì)不同,A錯;光的干涉、衍射現(xiàn)象,這屬于波的特征,微粒說無法解釋.光電效應(yīng)現(xiàn)象用波動說無法解釋,而用光子說可以完美地進(jìn)行解釋,證實光具有粒子性.因此,光既具有波動性,又具有粒子性,B錯;光的波動性與粒子性都是光的本質(zhì)屬性,只是表現(xiàn)明顯與否,不容易觀察并不說明不具有,C錯;波動性和粒子性是光在不同情況下的不同表現(xiàn),是同一客體的兩個不同側(cè)面、不同屬性,我們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,D對.3.下列說法中正確的是()A.物質(zhì)波屬于機械波B.只有像電子、質(zhì)子、中子這樣的微觀粒子才具有波動性C.德布羅意認(rèn)為,任何一個運動著的物體,小到電子、質(zhì)子,大到行星、太陽都具有一種波和它對應(yīng),這種波叫做物質(zhì)波D.宏觀物體運動時,看不到它的衍射或干涉現(xiàn)象,所以宏觀物體運動時不具有波動性解析:選C.物質(zhì)波是一切運動著的物體所具有的波,與機械波性質(zhì)不同,宏觀物體也具有波動性,只是干涉、衍射現(xiàn)象不明顯,只有選項C正確.4.電子經(jīng)電勢差為U=220V的電場加速,在v<c的情況下,求此電子的德布羅意波長.(已知:電子質(zhì)量為×10-31kg,電子電荷量為×10-19C)解析:在電場作用下eq\f(1,2)mv2=eU,得v=eq\r(\f(2eU,m)),根據(jù)德布羅意波長λ=eq\f(h,p)得λ=eq\f(h,mv)=eq\f(h,\r(2meU))=eq\f,\r(U))nm,由于電壓U=220V,代入上式得λ=eq\f,\r(220))nm=×10-2nm=×10-11m.答案:×10-11m[課時作業(yè)][學(xué)生用書P82(獨立成冊)]一、單項選擇題1.關(guān)于光的波動性與粒子性,以下說法正確的是()A.愛因斯坦的光子說否定了光的電磁說B.光電效應(yīng)現(xiàn)象說明了光的粒子性C.光的波動性和粒子性是相互矛盾的,無法統(tǒng)一D.以上說法均錯誤解析:選B.愛因斯坦的光子說并沒有否定電磁說,只是在一定條件下光是體現(xiàn)粒子性的,A錯;光電效應(yīng)說明光具有粒子性,說明光的能量是一份一份的,B對;光的波動性和粒子性不是孤立的,而是有機的統(tǒng)一體,C錯.2.下列說法正確的是()A.光的波動性類似于機械波,光的粒子性類似于質(zhì)點B.光不具有波動性C.由于光既具有波動性,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D.實物粒子和光子一樣都具有波粒二象性,所以實物粒子與光子是相同本質(zhì)的物質(zhì)解析:選C.光的波動性和光的粒子性不同于宏觀的機械波和粒子,屬于微觀世界,A錯誤;光既具有波動性又具有粒子性,B錯誤;光的波動性和粒子性是光的行為,即光具有波粒二象性,C正確;實物粒子雖然與光子具有某些相同的現(xiàn)象,但粒子是實物,而光則是傳播著的電磁波,其本質(zhì)不同,D錯誤.3.如果一個電子的德布羅意波長和一個中子的相等,則它們也相等的是()A.速度 B.動能C.動量 D.總能量解析:選C.根據(jù)德布羅意波的波長公式λ=eq\f(h,p)可知,如果電子的德布羅意波長與中子相等,則電子與中子一定具有相同的動量,故C項正確.4.(2023·昆明高二檢測)X射線是一種高頻電磁波,若X射線在真空中的波長為λ,以h表示普朗克常量,c表示真空中的光速,以E和p分別表示X射線每個光子的能量和動量,則()A.E=eq\f(hλ,c),p=0 B.E=eq\f(hλ,c),eq\f(hλ,c2)C.E=eq\f(hc,λ),p=0 D.E=eq\f(hc,λ),p=eq\f(h,λ)解析:選D.根據(jù)E=hν,且λ=eq\f(h,p),c=λν可得X射線每個光子的能量為E=eq\f(hc,λ),每個光子的動量為p=eq\f(h,λ),故選D.5.影響顯微鏡分辨率本領(lǐng)的一個因素是衍射,衍射現(xiàn)象越明顯,分辨本領(lǐng)越低.使用電子束工作的電子顯微鏡有較高的分辨本領(lǐng),它利用高壓對電子束加速,最后打在感光膠片上來觀察顯微圖像.以下說法正確的是()A.加速電壓越高,電子的波長越長,分辨本領(lǐng)越強B.加速電壓越高,電子的波長越短,衍射現(xiàn)象越明顯C.如果加速電壓相同,則用質(zhì)子流工作的顯微鏡比用電子流工作的顯微鏡分辨本領(lǐng)強D.如果加速電壓相同,則用質(zhì)子流工作的顯微鏡比用電子流工作的顯微鏡分辨本領(lǐng)弱解析:選C.設(shè)加速電壓為U,電子電荷量為e,質(zhì)量為m,則有Ek=eq\f(1,2)mv2=eU=eq\f(p2,2m),又p=eq\f(h,λ),故eU=eq\f(h2,2mλ2),可得λ=eq\r(\f(h2,2emU)).對電子來說,加速電壓越高,λ越小,衍射現(xiàn)象越不明顯,故選項A、B錯誤;電子與質(zhì)子比較,因質(zhì)子質(zhì)量比電子質(zhì)量大得多,可知質(zhì)子加速后的波長要小得多,衍射現(xiàn)象不明顯,分辨本領(lǐng)強,故選項C正確,選項D錯誤.二、多項選擇題6.(2023·山西臨汾高二檢測)關(guān)于光的波粒二象性的理解正確的是()A.大量光子的行為往往表現(xiàn)出波動性,個別光子的行為往往表現(xiàn)出粒子性B.光在傳播時是波,而與物質(zhì)相互作用時就轉(zhuǎn)變成粒子C.高頻光是粒子,低頻光是波D.波粒二象性是光的根本屬性,有時它的波動性顯著,有時它的粒子性顯著解析:選AD.光的波粒二象性指光有時候表現(xiàn)出的粒子性較明顯,有時候表現(xiàn)出的波動性較明顯,D正確;大量光子的效果往往表現(xiàn)出波動性,個別光子的行為往往表現(xiàn)出粒子性,A正確;光在傳播時波動性顯著,光與物質(zhì)相互作用時粒子性顯著,B錯誤;頻率高的光粒子性顯著,頻率低的光波動性顯著,C錯誤.7.下列說法中正確的是()A.光的干涉和衍射說明光具有波動性B.光的頻率越大,波長越長C.光的波長越長,光子的能量越大D.光在真空中的傳播速度為×108m/s解析:選AD.干涉和衍射現(xiàn)象是波的特性,說明光具有波動性,選項A正確;光的頻率越大,波長越短,光子能量越大,故選項B、C錯誤;光在真空中的傳播速度為3×108m/s,故選項D正確.8.(2023·高考江蘇卷)波粒二象性是微觀世界的基本特征,以下說法正確的有()A.光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的粒子性B.熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動性C.黑體輻射的實驗規(guī)律可用光的波動性解釋D.動能相等的質(zhì)子和電子,它們的德布羅意波長也相等解析:選AB.光電效應(yīng)現(xiàn)象、黑體輻射的實驗規(guī)律都可以用光的粒子性解釋,選項A正確,選項C錯誤;熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動性,選項B正確;由德布羅意波長公式λ=eq\f(h,p)和p2=2mEk知動能相等的質(zhì)子和電子動量不同,德布羅意波長不相等,選項D錯誤.9.頻率為ν的光子,德布羅意波波長為λ=eq\f(h,p),能量為E,則光的速度為()\f(Eλ,h) B.pE\f(E,p) \f(h2,Ep)解析:選AC.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),故選A、C.10.根據(jù)物質(zhì)波的理論,下列說法正確的是()A.微觀粒子有波動性,宏觀物體沒有波動性B.微觀粒子和宏觀物體都具有波動性C.宏觀物體的波動性不易被察覺,因為它的波長太長D.速度相同的質(zhì)子和電子,電子的波動性更為明顯解析:選BD.一切運動物體都有一種波與它相對應(yīng),所以宏觀物體也具有波動性,選項A錯誤,選項B正確;物質(zhì)波的波長與其動量成反比,因宏觀物體的動量較大,所以其德布羅意波長非常短,不易觀察到其衍射現(xiàn)象,選項C錯誤;速度相同的質(zhì)子和電子,電子的質(zhì)量較小,動量較小,物質(zhì)波的波長較長,故波動性明顯,選項D正確.三、非選擇題11.金屬晶體中晶格大小的數(shù)量級是10-10m.電子經(jīng)電場加速,形成一電子束,電子束照射該金屬晶體時,獲得明顯的衍射圖樣.問這個加速電場的電壓約為多少?(已知電子的電荷量e=×10-19C,質(zhì)量m=×10-30kg)解析:據(jù)波長發(fā)生明顯衍射的條件可知,當(dāng)運動電子的德布羅意波波長與晶格大小差不多時,可以得到明顯的衍射現(xiàn)象.設(shè)加速電場的電壓為U,電子經(jīng)電場加速后獲得的速度為v,對加速過程由動能定理得eU=eq\f(1,2)mv2①據(jù)德布羅意物質(zhì)波理論知,電子的德布羅意波長λ=eq\f(h,p),②其中p=mv,③解①②③方程組可得U=eq\f(h2,2emλ2)=153V.答案:153V12.科學(xué)家設(shè)想未來的宇航事業(yè)中利用太陽帆來加速星際飛船,設(shè)該飛船所在地每秒每單位面積接收到的光子數(shù)為n,光子平均波長為λ,太陽帆面積為S,反射率100%,設(shè)太陽光垂直射到太陽帆上,飛船總質(zhì)量為m.(1)求飛船加速度的表達(dá)式(光子動量p=eq\f(h,λ));(2)若太陽帆是黑色的,飛船的加速度又為多少?解析:(1)光子垂直射到太陽帆上再反射,動量變化量為2p,設(shè)光對太陽帆的壓力為F,單位時間打到太陽帆上的光子數(shù)為N,則N=nS,由動量定理有FΔt=NΔt·2p,所以F=N·2p,而光子
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