人教版高中物理舉一反三-選擇性必修三專題4.6 粒子的波動(dòng)性和量子力學(xué)的建立（原卷版）

專題4.6粒子的波動(dòng)性和量子力學(xué)的建立【人教版】TOC\o"1-3"\t"正文,1"\h【題型1粒子的波動(dòng)性】 【題型2物質(zhì)波的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】 【題型3量子力學(xué)的建立】 【題型4量子力學(xué)的應(yīng)用】 【題型5聯(lián)系實(shí)際】 【題型6對(duì)比問題】 【題型7綜合問題】 【題型1粒子的波動(dòng)性】【例1】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.eq\f(λ1λ2,λ1＋λ2)B.eq\f(λ1λ2,λ1－λ2)C.eq\f(λ1＋λ2,2)D.eq\f(λ1－λ2,2)【變式1-1】已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，電子的質(zhì)量為9.11×10－31kg，一個(gè)電子和一滴直徑約為4μm的油滴具有相同動(dòng)能，則電子與油滴的德布羅意波長(zhǎng)之比的數(shù)量級(jí)為()A．10－8B．106C．108 D．1016【變式1-2】如果下列四種粒子具有相同的速率,則德布羅意波長(zhǎng)最小的是()A.α粒子 B.β粒子C.中子 D.質(zhì)子【變式1-3】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(zhǎng)分別是多少？(中子的質(zhì)量為1.67×10－27kg)【題型2物質(zhì)波的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】【例2】[多選]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)波動(dòng)性的是()A．電子束通過雙縫實(shí)驗(yàn)裝置后可以形成干涉圖樣B．β射線在云室中穿過會(huì)留下清晰的徑跡C．人們利用慢中子衍射來研究晶體的結(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)E．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)度無關(guān)【變式2-1】在歷史上，最早證明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【變式2-2】(多選)1927年，戴維孫和湯姆孫分別完成了電子衍射實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)是榮獲諾貝爾獎(jiǎng)的重大近代物理實(shí)驗(yàn)之一.如圖甲所示是該實(shí)驗(yàn)裝置的簡(jiǎn)化圖，如圖乙所示為電子束的衍射圖樣，下列說法正確的是()A.亮條紋是電子到達(dá)概率大的地方B.該實(shí)驗(yàn)說明物質(zhì)波理論是正確的C.該實(shí)驗(yàn)再次說明光子具有波動(dòng)性D.該實(shí)驗(yàn)說明實(shí)物粒子具有波動(dòng)性【變式2-3】[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，方法是讓電子束通過電場(chǎng)加速后，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，則下列說法中正確的是()A．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的波長(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【題型3量子力學(xué)的建立】【例3】[多選]下列關(guān)于波粒二象性的說法正確的是()A．光電效應(yīng)揭示了光的波動(dòng)性B．使光子一個(gè)一個(gè)地通過單縫，若時(shí)間足夠長(zhǎng)，底片上也會(huì)出現(xiàn)衍射圖樣C．黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律可用光的粒子性解釋D．熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動(dòng)性【變式3-1】（多選）量子力學(xué)的創(chuàng)立給人類的科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)形態(tài)帶來了極其深刻的影響。有關(guān)量子力學(xué)的應(yīng)用，下列說法正確的是（）A．量子力學(xué)推動(dòng)了核物理和粒子物理的發(fā)展B．量子力學(xué)推動(dòng)了原子、分子物理和光學(xué)的發(fā)展C．量子力學(xué)否定了經(jīng)典力學(xué)理論D．量子力學(xué)推動(dòng)了固體物理的發(fā)展【變式3-2】波粒二象性是微觀世界的基本特征，以下說法正確的有（）A．黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律可用光的波動(dòng)性解釋B．光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的波粒二象性C．熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動(dòng)性D．動(dòng)能相等的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波長(zhǎng)也相等【變式3-3】(多選)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(dòng)性C.黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律可用光的波動(dòng)性解釋D.動(dòng)能相等的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波的波長(zhǎng)也相等【題型4量子力學(xué)的應(yīng)用】【例4】下列說法正確的是()A．質(zhì)量大的物體，其德布羅意波長(zhǎng)短B．速度大的物體，其德布羅意波長(zhǎng)短C．動(dòng)量大的物體，其德布羅意波長(zhǎng)短D．動(dòng)能大的物體，其德布羅意波長(zhǎng)短【變式4-1】太陽帆飛行器是利用太陽光獲得動(dòng)力的一種航天器，其原理是光子在太陽帆表面反射的過程中會(huì)對(duì)太陽帆產(chǎn)生一個(gè)沖量。若光子垂直太陽帆入射并反射，其波長(zhǎng)為，普朗克常量為h，則對(duì)它的沖量大小為（）A． B． C． D．【變式4-2】如果一個(gè)電子的德布羅意波長(zhǎng)和一個(gè)中子的相等，則它們的哪個(gè)物理量也相等()A．速度B．動(dòng)能C．動(dòng)量D．總能量【變式4-3】(多選)關(guān)于物質(zhì)的波粒二象性，下列說法中正確的是()A．不僅光子具有波粒二象性，一切運(yùn)動(dòng)的微粒都具有波粒二象性B．運(yùn)動(dòng)的微觀粒子與光子一樣，當(dāng)它們通過一個(gè)小孔時(shí)，都沒有特定的運(yùn)動(dòng)軌道C．波動(dòng)性和粒子性，在宏觀現(xiàn)象中是矛盾的、對(duì)立的，但在微觀高速運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象中是統(tǒng)一的D．實(shí)物的運(yùn)動(dòng)有特定的軌道，所以實(shí)物不具有波粒二象性【題型5聯(lián)系實(shí)際】【例5】2021年開始實(shí)行的“十四五”規(guī)劃提出，把量子技術(shù)與人工智能和半導(dǎo)體一起列為重點(diǎn)研發(fā)對(duì)象，在量子通信技術(shù)方面，中國(guó)已有量子通信專利數(shù)超3000項(xiàng)，領(lǐng)先美國(guó)。下列有關(guān)說法正確的是（）A．玻爾在1900年把能量子引入物理學(xué)，破除了“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念B．動(dòng)能相同的一個(gè)質(zhì)子和電子，質(zhì)子的德布羅意波長(zhǎng)比電子長(zhǎng)C．康普頓效應(yīng)表明光子不僅具有能量，還具有動(dòng)量D．普朗克大膽地把光的波粒二象性推廣到實(shí)物粒子，預(yù)言實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性【變式5-1】科研人員利用冷凍電鏡斷層掃描技術(shù)首次“拍攝”到新冠病毒的3D清晰影像，冷凍電鏡是利用高速電子具有波動(dòng)性原理，其分辨率比光學(xué)顯微鏡高1000倍以上。下列說法正確的是（）A．電子的實(shí)物波是電磁波B．電子的德布羅意波長(zhǎng)與其動(dòng)量成正比C．冷凍電鏡的分辨率與電子加速電壓有關(guān)，加速電壓越高，則分辨率越低D．若用相同動(dòng)能的質(zhì)子代替電子，理論上也能“拍攝”到新冠病毒的3D清晰影像【變式5-2】脈沖燃料激光器以的脈沖形式發(fā)射波長(zhǎng)為585nm的光，這個(gè)波長(zhǎng)的光可以被血液中的血紅蛋白強(qiáng)烈吸收，從而有效清除由血液造成的瘢痕。每個(gè)脈沖向瘢痕傳送約為的能量，普朗克常量為。（）A．每個(gè)光子的能量約為B．每個(gè)光子的動(dòng)量約為C．激光器的輸出功率不能小于1.24WD．每個(gè)脈沖傳送給瘢痕的光子數(shù)約為個(gè)【變式5-3】光照射到物體上對(duì)物體表面產(chǎn)生的壓力叫光壓，科學(xué)家設(shè)想在未來的宇航事業(yè)中利用太陽照射到太陽帆上產(chǎn)生的光壓來加速星際飛船，設(shè)該飛船所在地每秒每單位面積接收到光的總能量為E，光平均波長(zhǎng)為，光在真空中的速度為c，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，普朗克常量為h。求：（1）太陽帆上每秒內(nèi)接受到光子的個(gè)數(shù)；（2）星際飛船飛行的加速度?！绢}型6對(duì)比問題】【例6】（多選）中國(guó)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)開始邁向5G時(shí)代，5G即第五代移動(dòng)通信技術(shù)，采用3300～5000MHz頻段，相比于現(xiàn)有的4G（即第四代移動(dòng)通信技術(shù)，采用1880～2635MHz頻段）技術(shù)而言，具有更大的優(yōu)勢(shì)。5G信號(hào)與4G信號(hào)相比，下列說法正確的是（）A．5G信號(hào)比4G信號(hào)在真空中的傳播速度快B．4G信號(hào)波動(dòng)性更顯著C．4G和5G信號(hào)都是橫波D．5G信號(hào)更容易發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象E．5G信號(hào)能量比4G信號(hào)能量更大【變式6-1】下列說法正確的是（）A．光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，光子能量越大，波動(dòng)性越明顯B．光的頻率越高，光子能量越大，粒子性越明顯C．動(dòng)能相同的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波的波長(zhǎng)相同D．速率相同的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波的波長(zhǎng)相同【變式6-2】如圖為一玻璃球過球心O的橫截面，兩條可見光線1、2合在一起平行于橫截面的直徑從A點(diǎn)射入玻璃球，分成光線3、4。已知光線1、2與OA的夾角為60°，3、4與OA的夾角分別為45°、30°，則這兩束光()A．3、4兩種光對(duì)此種玻璃的折射率之比B．3、4兩種光在此種玻璃中的速度之比C．光子動(dòng)量p3＞p4D．射向同一雙縫干涉裝置，其干涉條紋間距【變式6-3】(多選)兩種單色光分別經(jīng)同一單縫衍射裝置得到的衍射圖樣如圖甲、乙所示。圖丙中有一半圓形玻璃磚，O是圓心，MN是法線，PQ是足夠長(zhǎng)的光屏。甲光以入射角i由玻璃磚內(nèi)部射向O點(diǎn)，折射角為r。下列說法正確的是()A．真空中甲光光子的動(dòng)量大于乙光光子動(dòng)量B．甲光從玻璃射向空氣發(fā)生全發(fā)射的臨界角C滿足C．若乙光恰好能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則甲光不可能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)D．丙圖入射光若是包含甲乙兩種成分的復(fù)色光，則在PQ屏上形成的兩個(gè)光斑中乙光光斑在右邊【題型7綜合問題】【例7】下列說法正確的是()A.質(zhì)子的德布羅意波長(zhǎng)與其動(dòng)能成正比B.天然放射的三種射線，穿透能力最強(qiáng)的是α射線C.光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中的截止頻率與入射光的頻率有關(guān)D.電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣說明電子具有波動(dòng)性【變式7-1】（多選）運(yùn)動(dòng)的微觀粒子具有波粒二象性，有能量E、動(dòng)量p，也對(duì)應(yīng)著一定的波長(zhǎng)λ。m表示粒子的質(zhì)量，下列圖像正確的是()【變式7-2】（多選）著名物理學(xué)家湯姆孫曾在實(shí)驗(yàn)中讓電子束通過電場(chǎng)加速后，通過多晶薄膜得到了如圖所示衍射圖樣，已知電子質(zhì)量為，加速后電子速度m/s，普朗克常量J·s，則（）A．該圖樣說明了電子具有粒子性B．該實(shí)驗(yàn)中電子的德布羅意波長(zhǎng)約為0.15nmC．加速電壓越大，電子的物質(zhì)波波長(zhǎng)越大D．使用電子束工作的電子顯微鏡中，加速電壓越大，分辨本領(lǐng)越強(qiáng)【變式7-3】（多選）如圖為人們利用量子理論研制的電子顯微鏡拍攝到的鈾酰微晶照片，放大了約1億倍，這是光學(xué)顯微鏡做不到的對(duì)于量子理論的建立過程，下列說法符合事實(shí)的是（）A．普朗克能量子假說得出的黑體輻射公式很好地解釋了黑體輻射實(shí)驗(yàn)規(guī)律B．愛因斯坦光子說解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象，說明了光子具有能量和動(dòng)量C．玻爾氫原子理論中電子的運(yùn)動(dòng)是具有確定坐標(biāo)的質(zhì)點(diǎn)的軌道運(yùn)動(dòng)D．電子顯微鏡利用高速電子束的德布羅意波長(zhǎng)比可見光波長(zhǎng)更小提高了分辨能力

參考答案【題型1粒子的波動(dòng)性】【例1】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.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：選A中子的動(dòng)量p1＝eq\f(h,λ1)，氘核的動(dòng)量p2＝eq\f(h,λ2)，同向正碰后形成的氚核的動(dòng)量p3＝p2＋p1，所以氚核的德布羅意波長(zhǎng)λ3＝eq\f(h,p3)＝eq\f(λ1λ2,λ1＋λ2)，A正確?！咀兪?-1】已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，電子的質(zhì)量為9.11×10－31kg，一個(gè)電子和一滴直徑約為4μm的油滴具有相同動(dòng)能，則電子與油滴的德布羅意波長(zhǎng)之比的數(shù)量級(jí)為()A．10－8B．106C．108 D．1016解析：選C根據(jù)德布羅意波長(zhǎng)公式λ＝eq\f(h,p)，p＝eq\r(2mEk)，解得λ＝eq\f(h,\r(2mEk))，由題意可知，電子與油滴的動(dòng)能相同，則其波長(zhǎng)與質(zhì)量的二次方根成反比，所以有eq\f(λ電,λ油)＝eq\f(\r(m油),\r(m電))，m油＝ρ·eq\f(1,6)πd3＝0.8×103×eq\f(1,6)×3.14×(4×10－6)3kg≈2.7×10－14kg，代入數(shù)據(jù)解得eq\f(λ電,λ油)＝eq\r(\f(2.7×10－14,9.11×10－31))≈1.7×108，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤?！咀兪?-2】如果下列四種粒子具有相同的速率,則德布羅意波長(zhǎng)最小的是()A.α粒子 B.β粒子C.中子 D.質(zhì)子解析:選A，由德布羅意波長(zhǎng)λ=hp,動(dòng)量p=mv可得λ=hmv,速率相等,即速度大小相同,α粒子的質(zhì)量m最大,則α粒子的德布羅意波長(zhǎng)最小,故A正確,B、C、【變式1-3】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(zhǎng)分別是多少？(中子的質(zhì)量為1.67×10－27kg)解析中子的動(dòng)量p1＝m1v，子彈的動(dòng)量為p2＝m2v，由公式λ＝eq\f(h,p)知，中子和子彈的德布羅意波長(zhǎng)分別為λ中＝eq\f(h,p1)和λ子＝eq\f(h,p2)，因此可得到λ中＝eq\f(h,m1v)，λ子＝eq\f(h,m2v)，代入數(shù)據(jù)得：λ中＝4.0×10－10mλ子＝6.63×10－35m。答案4.0×10－10m6.63×10－35m【題型2物質(zhì)波的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】【例2】[多選]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)波動(dòng)性的是()A．電子束通過雙縫實(shí)驗(yàn)裝置后可以形成干涉圖樣B．β射線在云室中穿過會(huì)留下清晰的徑跡C．人們利用慢中子衍射來研究晶體的結(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)E．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)度無關(guān)解析：選ACD電子束具有波動(dòng)性，通過雙縫實(shí)驗(yàn)裝置后可以形成干涉圖樣，選項(xiàng)A正確。β射線在云室中高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，徑跡又細(xì)又直，表現(xiàn)出粒子性，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。人們利用慢中子衍射來研究晶體的結(jié)構(gòu)，體現(xiàn)出波動(dòng)性，選項(xiàng)C正確。電子顯微鏡是利用電子束工作的，體現(xiàn)了波動(dòng)性，選項(xiàng)D正確。光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，體現(xiàn)的是粒子性，選項(xiàng)E錯(cuò)誤?！咀兪?-1】在歷史上，最早證明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．以上都不正確解析最早證明德布羅意波假說的是電子束在晶體上的衍射實(shí)驗(yàn)，故B項(xiàng)正確。答案B【變式2-2】(多選)1927年，戴維孫和湯姆孫分別完成了電子衍射實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)是榮獲諾貝爾獎(jiǎng)的重大近代物理實(shí)驗(yàn)之一.如圖甲所示是該實(shí)驗(yàn)裝置的簡(jiǎn)化圖，如圖乙所示為電子束的衍射圖樣，下列說法正確的是()A.亮條紋是電子到達(dá)概率大的地方B.該實(shí)驗(yàn)說明物質(zhì)波理論是正確的C.該實(shí)驗(yàn)再次說明光子具有波動(dòng)性D.該實(shí)驗(yàn)說明實(shí)物粒子具有波動(dòng)性答案ABD解析電子屬于實(shí)物粒子，電子衍射實(shí)驗(yàn)說明電子具有波動(dòng)性，說明物質(zhì)波理論是正確的，與光的波動(dòng)性無關(guān)，B、D正確，C錯(cuò)誤；物質(zhì)波也是概率波，亮條紋是電子到達(dá)概率大的地方，A正確.【變式2-3】[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，方法是讓電子束通過電場(chǎng)加速后，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，則下列說法中正確的是()A．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的波長(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：選AB能得到電子的衍射圖樣，說明電子具有波動(dòng)性，A正確；由德布羅意波的波長(zhǎng)公式λ＝eq\f(h,p)及動(dòng)量p＝eq\r(2mEk)＝eq\r(2meU)，可得λ＝eq\f(h,\r(2meU))，B正確；由λ＝eq\f(h,\r(2meU))可知，加速電壓越大，電子的波長(zhǎng)越小，衍射現(xiàn)象就越不明顯，C錯(cuò)誤；用相同動(dòng)能的質(zhì)子替代電子，質(zhì)子的波長(zhǎng)變小，衍射現(xiàn)象與電子相比不明顯，故D錯(cuò)誤?！绢}型3量子力學(xué)的建立】【例3】[多選]下列關(guān)于波粒二象性的說法正確的是()A．光電效應(yīng)揭示了光的波動(dòng)性B．使光子一個(gè)一個(gè)地通過單縫，若時(shí)間足夠長(zhǎng)，底片上也會(huì)出現(xiàn)衍射圖樣C．黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律可用光的粒子性解釋D．熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動(dòng)性解析：選BCD光電效應(yīng)揭示了光的粒子性，A錯(cuò)誤；單個(gè)光子通過單縫后在底片上呈現(xiàn)出隨機(jī)性，但大量光子通過單縫后在底片上呈現(xiàn)出波動(dòng)性，B正確；黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律說明了電磁輻射是量子化的，即黑體輻射是不連續(xù)的、一份一份的，所以黑體輻射可用光的粒子性來解釋，C正確；熱中子束射在晶體上產(chǎn)生衍射圖樣，是由于運(yùn)動(dòng)的實(shí)物粒子具有波的特性，即說明中子具有波動(dòng)性，D正確?！咀兪?-1】（多選）量子力學(xué)的創(chuàng)立給人類的科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)形態(tài)帶來了極其深刻的影響。有關(guān)量子力學(xué)的應(yīng)用，下列說法正確的是（）A．量子力學(xué)推動(dòng)了核物理和粒子物理的發(fā)展B．量子力學(xué)推動(dòng)了原子、分子物理和光學(xué)的發(fā)展C．量子力學(xué)否定了經(jīng)典力學(xué)理論D．量子力學(xué)推動(dòng)了固體物理的發(fā)展解析：選ABD,量子力學(xué)并沒有否定經(jīng)典力學(xué)理論，而是在其基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，推動(dòng)了核物理和粒子物理的發(fā)展，推動(dòng)了原子、分子物理和光學(xué)的發(fā)展，推動(dòng)了固體物理的發(fā)展。故C錯(cuò)誤，ABD正確?！咀兪?-2】波粒二象性是微觀世界的基本特征，以下說法正確的有（）A．黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律可用光的波動(dòng)性解釋B．光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的波粒二象性C．熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動(dòng)性D．動(dòng)能相等的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波長(zhǎng)也相等答案：C解析：黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律不能使用光的波動(dòng)性解釋，而普朗克借助于能量子假說，成功的解釋了黑體輻射規(guī)律，破除了“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念，A錯(cuò)誤；光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的粒子性，B錯(cuò)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(dòng)性，C正確；動(dòng)量與動(dòng)能關(guān)系為由于質(zhì)子和電子的質(zhì)量不同，所以動(dòng)量不相等，根據(jù)德布羅意波長(zhǎng)表達(dá)式可知質(zhì)子和電子的德布羅意波長(zhǎng)不相等，D錯(cuò)誤?！咀兪?-3】(多選)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(dòng)性C.黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律可用光的波動(dòng)性解釋D.動(dòng)能相等的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波的波長(zhǎng)也相等答案AB【題型4量子力學(xué)的應(yīng)用】【例4】下列說法正確的是()A．質(zhì)量大的物體，其德布羅意波長(zhǎng)短B．速度大的物體，其德布羅意波長(zhǎng)短C．動(dòng)量大的物體，其德布羅意波長(zhǎng)短D．動(dòng)能大的物體，其德布羅意波長(zhǎng)短解析由λ＝eq\f(h,p)知，C正確。答案C【變式4-1】太陽帆飛行器是利用太陽光獲得動(dòng)力的一種航天器，其原理是光子在太陽帆表面反射的過程中會(huì)對(duì)太陽帆產(chǎn)生一個(gè)沖量。若光子垂直太陽帆入射并反射，其波長(zhǎng)為，普朗克常量為h，則對(duì)它的沖量大小為（）A． B． C． D．答案：B解析：光子在太陽帆表面反射的過程中會(huì)對(duì)太陽帆產(chǎn)生一個(gè)沖量，光子垂直太陽帆入射并反射，根據(jù)動(dòng)量定理【變式4-2】如果一個(gè)電子的德布羅意波長(zhǎng)和一個(gè)中子的相等，則它們的哪個(gè)物理量也相等()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)，選C。答案C【變式4-3】(多選)關(guān)于物質(zhì)的波粒二象性，下列說法中正確的是()A．不僅光子具有波粒二象性，一切運(yùn)動(dòng)的微粒都具有波粒二象性B．運(yùn)動(dòng)的微觀粒子與光子一樣，當(dāng)它們通過一個(gè)小孔時(shí)，都沒有特定的運(yùn)動(dòng)軌道C．波動(dòng)性和粒子性，在宏觀現(xiàn)象中是矛盾的、對(duì)立的，但在微觀高速運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象中是統(tǒng)一的D．實(shí)物的運(yùn)動(dòng)有特定的軌道，所以實(shí)物不具有波粒二象性解析由德布羅意波可知A、C對(duì)；運(yùn)動(dòng)的微觀粒子，達(dá)到的位置具有隨機(jī)性，而沒有特定的運(yùn)動(dòng)軌道，B對(duì)；由德布羅意理論知，宏觀物體的德布羅意波的波長(zhǎng)太小，實(shí)際很難觀察到波動(dòng)性，不是不具有波粒二象性，D錯(cuò)。答案ABC【題型5聯(lián)系實(shí)際】【例5】2021年開始實(shí)行的“十四五”規(guī)劃提出，把量子技術(shù)與人工智能和半導(dǎo)體一起列為重點(diǎn)研發(fā)對(duì)象，在量子通信技術(shù)方面，中國(guó)已有量子通信專利數(shù)超3000項(xiàng)，領(lǐng)先美國(guó)。下列有關(guān)說法正確的是（）A．玻爾在1900年把能量子引入物理學(xué)，破除了“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念B．動(dòng)能相同的一個(gè)質(zhì)子和電子，質(zhì)子的德布羅意波長(zhǎng)比電子長(zhǎng)C．康普頓效應(yīng)表明光子不僅具有能量，還具有動(dòng)量D．普朗克大膽地把光的波粒二象性推廣到實(shí)物粒子，預(yù)言實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性答案：C解析：普朗克在1900年把能量子引入物理學(xué)，破除了“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念，A錯(cuò)誤；根據(jù)p=因?yàn)橘|(zhì)子質(zhì)量大于電子質(zhì)量，所以質(zhì)子動(dòng)量大于電子的動(dòng)量，由λ=知質(zhì)子的德布羅意波長(zhǎng)比電子的短，B錯(cuò)誤；康普頓根據(jù)p=對(duì)康普頓效應(yīng)進(jìn)行解釋，其基本思想是光子不僅具有能量，而且具有動(dòng)量，C正確；德布羅意大膽地把光的波粒二象性推廣到實(shí)物粒子，預(yù)言實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性，D錯(cuò)誤。故選C。【變式5-1】科研人員利用冷凍電鏡斷層掃描技術(shù)首次“拍攝”到新冠病毒的3D清晰影像，冷凍電鏡是利用高速電子具有波動(dòng)性原理，其分辨率比光學(xué)顯微鏡高1000倍以上。下列說法正確的是（）A．電子的實(shí)物波是電磁波B．電子的德布羅意波長(zhǎng)與其動(dòng)量成正比C．冷凍電鏡的分辨率與電子加速電壓有關(guān)，加速電壓越高，則分辨率越低D．若用相同動(dòng)能的質(zhì)子代替電子，理論上也能“拍攝”到新冠病毒的3D清晰影像答案：D解析：電子的實(shí)物波是德布羅意波，不是電磁波，故A錯(cuò)誤；根據(jù)可知電子的德布羅意波長(zhǎng)與其動(dòng)量成反比，故B錯(cuò)誤；冷凍電鏡的分辨率與電子加速電壓有關(guān)，加速電壓越高，電子速度越大，動(dòng)量越大，德布羅意波長(zhǎng)越小，分辨率越高，從而使冷凍電鏡的分辨率越高，故C錯(cuò)誤；實(shí)物粒子的德布羅意波長(zhǎng)與動(dòng)能的關(guān)系為因?yàn)橘|(zhì)子的質(zhì)量比電子的質(zhì)量大，所以在動(dòng)能相同的情況下，質(zhì)子的德布羅意波長(zhǎng)比電子的德布羅意波長(zhǎng)更小，分辨率越高，若用相同動(dòng)能的質(zhì)子代替電子，理論上也能“拍攝”到新冠病毒的3D清晰影像，故D正確。故選D?！咀兪?-2】脈沖燃料激光器以的脈沖形式發(fā)射波長(zhǎng)為585nm的光，這個(gè)波長(zhǎng)的光可以被血液中的血紅蛋白強(qiáng)烈吸收，從而有效清除由血液造成的瘢痕。每個(gè)脈沖向瘢痕傳送約為的能量，普朗克常量為。（）A．每個(gè)光子的能量約為B．每個(gè)光子的動(dòng)量約為C．激光器的輸出功率不能小于1.24WD．每個(gè)脈沖傳送給瘢痕的光子數(shù)約為個(gè)答案：D解析：每個(gè)光子的能量約為選項(xiàng)A錯(cuò)誤；每個(gè)光子的動(dòng)量約為選項(xiàng)B錯(cuò)誤。激光器的輸出功率不能小于選項(xiàng)C錯(cuò)誤；每個(gè)脈沖傳送給瘢痕的光子數(shù)約為選項(xiàng)D正確。故選D?！咀兪?-3】光照射到物體上對(duì)物體表面產(chǎn)生的壓力叫光壓，科學(xué)家設(shè)想在未來的宇航事業(yè)中利用太陽照射到太陽帆上產(chǎn)生的光壓來加速星際飛船，設(shè)該飛船所在地每秒每單位面積接收到光的總能量為E，光平均波長(zhǎng)為，光在真空中的速度為c，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，普朗克常量為h。求：（1）太陽帆上每秒內(nèi)接受到光子的個(gè)數(shù)；（2）星際飛船飛行的加速度。答案（1）；（2）解析：（1）光子的頻率為一個(gè)光子的能量為太陽帆每秒接受的能量為，故每秒內(nèi)接受的光子的個(gè)數(shù)為（2）光子垂直射到太陽帆上再反射，動(dòng)量變化量為，設(shè)光對(duì)太陽帆的壓力為，光子的動(dòng)量為單位時(shí)間內(nèi)由動(dòng)量定理知由牛頓第二定律得【題型6對(duì)比問題】【例6】（多選）中國(guó)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)開始邁向5G時(shí)代，5G即第五代移動(dòng)通信技術(shù)，采用3300～5000MHz頻段，相比于現(xiàn)有的4G（即第四代移動(dòng)通信技術(shù)，采用1880～2635MHz頻段）技術(shù)而言，具有更大的優(yōu)勢(shì)。5G信號(hào)與4G信號(hào)相比，下列說法正確的是（）A．5G信號(hào)比4G信號(hào)在真空中的傳播速度快B．4G信號(hào)波動(dòng)性更顯著C．4G和5G信號(hào)都是橫波D．5G信號(hào)更容易發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象E．5G信號(hào)能量比4G信號(hào)能量更大答案：BCE解析：任何電磁波在真空中的傳播速度均為光速，傳播速度相同，故A錯(cuò)誤；4G信號(hào)頻率較低，波動(dòng)性更顯著，故B正確；電磁波均為橫波，故C正確；因5G信號(hào)的頻率高，則波長(zhǎng)小，可知4G信號(hào)更容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，故D錯(cuò)誤；E．5G信號(hào)的頻率更高，所以能量更大，故E正確。故選BCE。【變式6-1】下列說法正確的是（）A．光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，光子能量越大，波動(dòng)性越明顯B．光的頻率越高，光子能量越大，粒子性越明顯C．動(dòng)能相同的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波的波長(zhǎng)相同D．速率相同的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波的波長(zhǎng)相同【答案】B【解析】光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，光子頻率越小，則光子能量越小，波動(dòng)性越明顯，故A錯(cuò)誤；光的頻率越高，光子能量越大，粒子性越明顯，故B正確；根據(jù)德布羅意波的波長(zhǎng)公式及可知?jiǎng)幽芟嗤馁|(zhì)子和電子，其動(dòng)量不同，故其波長(zhǎng)也不同，故C錯(cuò)誤；根據(jù)及可知速率相同的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波的波長(zhǎng)不相同，故D錯(cuò)誤。故選B?！咀兪?-2】如圖為一玻璃球過球心O的橫截面，兩條可見光線1、2合在一起平行于橫截面的直徑從A點(diǎn)射入玻璃球，分成光線3、4。已知光線1、2與OA的夾角為60°，3、4與OA的夾角分別為45°、30°，則這兩束光()A．3、4兩種光對(duì)此種玻璃的折射率之比B．3、4兩種光在此種玻璃中的速度之比C．光子動(dòng)量p3＞p4D．射向同一雙縫干涉裝置，其干涉條紋間距【解析】根據(jù)折射定律可得，光線3的折射率為，光線4的折射率為，則3、4兩種光對(duì)此種玻璃的折射率之比為，故A錯(cuò)誤；根據(jù)可知，3、4兩種光在此種玻璃中的速度之比為，故B正確；光在介質(zhì)中的傳播頻率不變，根據(jù)可知，由于，所以，根據(jù)光子動(dòng)量可得，，故C錯(cuò)誤；根據(jù)干涉條紋間距公式可知，波長(zhǎng)越大，干涉條紋間距越大，由于，則，故D錯(cuò)誤。故選B?！敬鸢浮緽【變式6-3】(多選)兩種單色光分別經(jīng)同一單縫衍射裝置得到的衍射圖樣如圖甲、乙所示。圖丙中有一半圓形玻璃磚，O是圓心，MN是法線，PQ是足夠長(zhǎng)的光屏。甲光以入射角i由玻璃磚內(nèi)部射向O點(diǎn)，折射角為r。下列說法正確的是()A．真空中甲光光子的動(dòng)量大于乙光光子動(dòng)量B．甲光從玻璃射向空氣發(fā)生全發(fā)射的臨界角C滿足C．若乙光恰好能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則甲光不可能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)D．丙圖入射光若是包含甲乙兩種成分的復(fù)色光，則在PQ屏上形成的兩個(gè)光斑中乙光光斑在右邊【解析】甲光的波長(zhǎng)比乙光的長(zhǎng)，根據(jù)，故真空中甲光光子的動(dòng)量比乙光的小，故A錯(cuò)誤；根據(jù)折射定律有，根據(jù)，得，故B正確；由于甲光頻率低，能量小，若乙光恰好能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則甲光不可能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，故C正確；同種介質(zhì)對(duì)頻率大的光折射率大，入射光若是包含甲乙兩種成分的復(fù)色光，乙光頻率高，偏折角度大，則在PQ屏上形成的兩個(gè)光斑中乙光光斑在右邊，故D正確。故選BCD。【答案】BCD【題型7綜合問題】【例7】下列說法正確的是()A.質(zhì)子的