高中物理人教版5第十七章波粒二象性3粒子的波動(dòng)性

[課時(shí)作業(yè)3]一、選擇題1（多選）．關(guān)于物質(zhì)波，以下說法不正確的是()A．任何一個(gè)物體都有一種波與之對(duì)應(yīng)B．抖動(dòng)細(xì)繩一端，繩上的波就是物質(zhì)波C．動(dòng)能相等的質(zhì)子和電子相比，質(zhì)子的物質(zhì)波波長長D．動(dòng)能相等的質(zhì)子和電子相比，質(zhì)子的物質(zhì)波波長短E．宏觀物體不會(huì)發(fā)生明顯的衍射或干涉現(xiàn)象，所以沒有物質(zhì)波解析：任何一個(gè)物體都是運(yùn)動(dòng)著的，根據(jù)德布羅意假設(shè)，都有一種波與之對(duì)應(yīng)，A對(duì)；繩上的波是機(jī)械波，不是物質(zhì)波，B錯(cuò)；動(dòng)能相等時(shí)，由p＝eq\r(2mEk)得質(zhì)子的動(dòng)量大些，由λ＝eq\f(h,p)知質(zhì)子的物質(zhì)波波長短，C錯(cuò)，D對(duì)；宏觀物體物質(zhì)波波長太短，難以觀測(cè)，但具有波動(dòng)性，E錯(cuò)．答案：BCE2（多選）．關(guān)于光的波粒二象性，下列說法中正確的是()A．光的粒子性說明每一個(gè)光子就像一個(gè)極小的球體B．光是波，與橡皮繩上的波相似C．光的波動(dòng)性是大量光子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的表現(xiàn)，在干涉條紋中，那些光強(qiáng)度大的地方，光子到達(dá)的概率大D．在宏觀世界中波動(dòng)性和粒子性是對(duì)立的，在微觀世界是可以統(tǒng)一的解析：由于波動(dòng)性和粒子性是光同時(shí)具有的兩種屬性，故不同于宏觀概念中的波和粒子，故A、B選項(xiàng)錯(cuò)誤．在干涉實(shí)驗(yàn)中，光強(qiáng)度大的地方，即為光子到達(dá)概率大的地方，表現(xiàn)為亮紋，光強(qiáng)度小的地方，即為光子到達(dá)概率小的地方，表現(xiàn)為暗紋，故C選項(xiàng)正確．在宏觀世界中，牛頓的“微粒說”與惠更斯的“波動(dòng)說”是相互對(duì)立的，只有在微觀世界中，波動(dòng)性和微粒性才統(tǒng)一，故D選項(xiàng)正確．答案：CD3（多選）．根據(jù)愛因斯坦的“光子說”可知，下列說法錯(cuò)誤的是()A．“光子說”本質(zhì)就是牛頓的“微粒說”B．光的波長越大，光子的能量越小C．一束單色光的能量可以連續(xù)變化D．只有光子數(shù)很多時(shí)，光才具有粒子性E．光子也具有波動(dòng)性解析：愛因斯坦的“光子說”與牛頓的“微粒說”本質(zhì)不同，選項(xiàng)A錯(cuò)誤．由E＝heq\f(c,λ)可知選項(xiàng)B正確．一束單色光的能量不能連續(xù)變化，只能是單個(gè)光子能量的整數(shù)倍，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．光子不但具有波動(dòng)性，而且具有粒子性，選項(xiàng)D錯(cuò)誤，E正確．答案：ACD4．（多選）頻率為ν的光子，德布羅意波波長為λ＝eq\f(h,p)，能量為ε，則光的速度為()\f(ελ,h) B．pε\f(ε,p) \f(h2,εp)解析：根據(jù)c＝λν，ε＝hν，λ＝eq\f(h,p)，即可解得光的速度為eq\f(ελ,h)或eq\f(ε,p)，故選A、C.答案：AC5．顯微鏡觀看細(xì)微結(jié)構(gòu)時(shí)，由于受到衍射現(xiàn)象的影響而觀察不清，因此觀察越細(xì)小的結(jié)構(gòu)，就要求波長越短，波動(dòng)性越弱．在加速電壓值相同的情況下，電子顯微鏡與質(zhì)子顯微鏡的分辨本領(lǐng)，下列判定正確的是()A．電子顯微鏡分辨本領(lǐng)較強(qiáng)B．質(zhì)子顯微鏡分辨本領(lǐng)較強(qiáng)C．兩種顯微鏡分辨本領(lǐng)相同D．兩種顯微鏡分辨本領(lǐng)不便比較解析：在電場(chǎng)中加速eU＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(p2,2m)，又由物質(zhì)波公式λ＝eq\f(h,p)得λ＝eq\f(h,\r(2meU))，所以經(jīng)相同電壓加速后的質(zhì)子與電子相比，質(zhì)子的物質(zhì)波波長短，不易發(fā)生明顯衍射，從而質(zhì)子顯微鏡分辨本領(lǐng)較強(qiáng)，即B選項(xiàng)正確．答案：B6．（多選）下列說法正確的是()A．光的干涉和衍射現(xiàn)象說明光具有波動(dòng)性，光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)說明光具有粒子性，所以我們可以說光具有波粒二象性B．一個(gè)電子和一個(gè)質(zhì)子具有相同的動(dòng)能時(shí)，因?yàn)殡娮拥馁|(zhì)量比質(zhì)子的小，所以電子的動(dòng)量就小C．一個(gè)電子和一個(gè)質(zhì)子具有相同的動(dòng)能時(shí)，電子的德布羅意波波長比質(zhì)子的小D．一個(gè)電子和一個(gè)質(zhì)子具有相同的動(dòng)能時(shí)，電子的德布羅意波波長比質(zhì)子的大E．一個(gè)電子與一個(gè)質(zhì)子具有相同的動(dòng)量時(shí)，電子的德布羅意波波長比質(zhì)子小解析：光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，說明了光具有波粒二象性，A正確；一個(gè)電子和一個(gè)質(zhì)子具有相同的動(dòng)能時(shí)．動(dòng)量和動(dòng)能的關(guān)系式為p＝eq\r(2mEk)，由于電子的質(zhì)量比質(zhì)子的質(zhì)量小，可知電子的動(dòng)量小，B正確；又由λ＝eq\f(h,p)知電子的動(dòng)量小，其德布羅意波波長應(yīng)比質(zhì)子的德布羅意波波長大，C、E錯(cuò)誤，D正確．答案：ABD7．（多選）燈絲發(fā)射的電子束經(jīng)過電場(chǎng)加速后從陽極上的狹縫穿出，通過兩條平行狹縫后，在熒光屏上形成明顯的雙縫干涉圖樣．已知一個(gè)電子從狹縫穿出時(shí)動(dòng)量為p，普朗克常量為h，則()A．經(jīng)過電場(chǎng)加速后，電子的德布羅意波波長為eq\f(p,h)B．經(jīng)過電場(chǎng)加速后，電子的德布羅意波波長為eq\f(h,p)C．熒光屏上暗條紋的位置是電子不能到達(dá)的位置D．熒光屏上亮條紋的位置是電子到達(dá)概率大的位置E．熒光屏上暗條紋的位置是電子到達(dá)概率小的位置解析：由物質(zhì)波的波長公式可知，電子的德布羅意波波長為eq\f(h,p)，A錯(cuò)，B對(duì)；熒光屏上暗條紋的位置是電子到達(dá)概率小的區(qū)域，C錯(cuò)、E對(duì)；熒光屏上亮條紋的位置是電子到達(dá)概率大的區(qū)域，D對(duì)．答案：BDE8．質(zhì)量為m的粒子原來的速度為v，現(xiàn)將粒子的速度增大為2v，則描寫該粒子的物質(zhì)波的波長將(粒子的質(zhì)量保持不變)()A．保持不變 B．變?yōu)樵瓉聿ㄩL的兩倍C．變?yōu)樵瓉聿ㄩL的一半 D．變?yōu)樵瓉聿ㄩL的eq\r(2)倍解析：根據(jù)λ＝eq\f(h,p)＝eq\f(h,mv)知，v增大為2v時(shí)，λ變?yōu)閑q\f(λ,2)，故選C.答案：C9．（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，方法是讓電子通過電場(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hA．該實(shí)驗(yàn)說明了電子具有波動(dòng)性B．實(shí)驗(yàn)中電子束的德布羅意波波長為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：得到電子的衍射圖樣，說明電子具有波動(dòng)性，A正確．德布羅意波波長公式λ＝eq\f(h,p)，而動(dòng)量p＝eq\r(2mEk)＝eq\r(2meU)，兩式聯(lián)立得λ＝eq\f(h,\r(2meU))，B正確．從公式λ＝eq\f(h,\r(2meU))可知，加速電壓越大，電子的波長越小，衍射現(xiàn)象就越不明顯；用相同動(dòng)能的質(zhì)子替代電子，質(zhì)子的波長較小，衍射現(xiàn)象相比電子更不明顯，故C、D錯(cuò)誤．答案：AB10．如圖所示，光滑水平面上有兩個(gè)大小相同的鋼球A、B，A球的質(zhì)量大于B球的質(zhì)量．開始時(shí)A球以一定的速度向右運(yùn)動(dòng)，B球處于靜止?fàn)顟B(tài)．兩球碰撞后均向右運(yùn)動(dòng)．設(shè)碰前A球的德布羅意波波長為λ1，碰后A、B兩球的德布羅意波波長分別為λ2和λ3，則下列關(guān)系正確的是()A．λ1＝λ2＝λ3 B．λ1＝λ2＋λ3C．λ1＝eq\f(λ2λ3,λ2－λ3) D．λ1＝eq\f(λ2λ3,λ2＋λ3)解析：由德布羅意波波長公式λ＝eq\f(h,p)可知p＝eq\f(h,λ)，對(duì)A、B系統(tǒng)由動(dòng)量守恒定律得pA＝pA′＋pB′，即eq\f(h,λ1)＝eq\f(h,λ2)＋eq\f(h,λ3)，所以λ1＝eq\f(λ2λ3,λ2＋λ3)，D正確．答案：D二、非選擇題11．光子的動(dòng)量p與能量ε的關(guān)系為p＝eq\f(ε,c)，靜止的原子核放出一個(gè)波長為λ的光子，已知普朗克常量為h，光在真空中傳播的速度為c，求：(1)質(zhì)量為M的反沖核的速度為多少？(2)反沖核運(yùn)動(dòng)時(shí)物質(zhì)波的波長是多少？解析：(1)由λ＝eq\f(h,p)得p＝eq\f(h,λ)，由光子與原子核組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，得0＝p－Mv′，故v′＝eq\f(p,M)＝eq\f(h,λM).(2)由德布羅意波波長公式λ′＝eq\f(h,p′)知，反沖核運(yùn)動(dòng)時(shí)物質(zhì)波波長λ′＝eq\f(h,p′)＝eq\f(h,p)＝λ.答案：(1)eq\f(h,λM)(2)λ12．如果一個(gè)中子和一個(gè)質(zhì)量為10g的子彈都以103m/s的速度運(yùn)動(dòng)，則它們的德布羅意波的波長分別是多長？(中子的質(zhì)量為×10－解析：中子的動(dòng)量為p1＝m1v，子彈的動(dòng)量為p2＝m2v，據(jù)λ＝eq\f(h,p)知中子和子彈的德布羅意