2024高二物理寒假作業(yè)同步練習題粒子的波動性含解析

粒子的波動性1．下列哪組現(xiàn)象能說明光具有波粒二象性()A．光的色散和光的干涉B．光的干涉和光的衍射C．光的反射和光電效應(yīng)D．光的干涉和光電效應(yīng)【答案】D【解析】光的色散、光的反射可以從波動性和粒子性兩方面分別予以理解，故A、C選項不能說明．光的干涉、衍射現(xiàn)象只說明白光的波動性，光電效應(yīng)說明光具有粒子性，故D選項能說明，B項不能說明．2、有關(guān)光的波粒二象性的下列說法中，正確的是()A．有的光是波，有的光是粒子B．光子與電子是同樣的一種粒子C．光的波長越長，其波動性越顯著；波長越短，其粒子性越顯著D．大量光子的行為往往顯示出粒子性【答案】C【解析】同一種光在不同條件下，有時表現(xiàn)出波動性，有時表現(xiàn)出粒子性，A錯．電子是實物粒子，有靜止質(zhì)量；光子無靜止質(zhì)量，以場的形式存在，B錯．光的波長越長(頻率越低)，其波動性越顯著，反之，粒子性越顯著，C對．大量光子的行為往往表現(xiàn)出波動性，D錯．3．依據(jù)愛因斯坦的“光子說”可知，下列說法正確的是()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)改變D．只有光子數(shù)許多時，光才具有粒子性【答案】B【解析】愛因斯坦的“光子說”與牛頓的“微粒說”本質(zhì)不同，選項A錯誤．由E＝heq\f(c,λ)可知選項B正確．一束單色光的能量不能連續(xù)改變，只能是單個光子能量的整數(shù)倍，選項C錯誤．大量光子通常表現(xiàn)為波動性，而少量光子通常表現(xiàn)為粒子性，選項D錯誤．4、下列關(guān)于德布羅意波的相識，正確的說明是()A．任何一個物體都有一種波和它對應(yīng)，這就是物質(zhì)波B．X光的衍射證明白物質(zhì)波的假設(shè)是正確的C．電子的衍射證明白物質(zhì)波的假設(shè)是正確的D．宏觀物體運動時，看不到它的衍射或干涉現(xiàn)象，所以宏觀物體不具有波動性【答案】C【解析】運動的物體才具有波動性，A項錯；宏觀物體由于動量太大，德布羅意波長太小，所以看不到它的干涉、衍射現(xiàn)象，但仍具有波動性，D項錯；X光是波長極短的電磁波，是光子，它的衍射不能證明物質(zhì)波的存在，B項錯．5．用很弱的光做雙縫干涉試驗，把入射光減弱到可以認為光源和感光膠片之間不行能同時有兩個光子存在，如圖所示是不同數(shù)量的光子照耀到感光膠片上得到的照片，這些照片說明()A．光只有粒子性沒有波動性B．光只有波動性沒有粒子性C．少量光子的運動顯示波動性，大量光子的運動顯示粒子性D．少量光子的運動顯示粒子性，大量光子的運動顯示波動性【答案】D【解析】光具有波粒二象性，這些照片說明少量光子的運動顯示粒子性，大量光子的運動顯示波動性，故D正確，A、B、C錯誤．6、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【答案】C【解析】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．7．下面關(guān)于光的波粒二象性的說法中，不正確的是()A．大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示出波動性，個別光子產(chǎn)生的效果往往顯示出粒子性B．頻率越大的光其粒子性越顯著，頻率越小的光其波動性越顯著C．光在傳播時往往表現(xiàn)出波動性，光在跟物質(zhì)相互作用時往往表現(xiàn)出粒子性D．光不行能同時既具有波動性，又具有粒子性【答案】D【解析】光既具有粒子性，又具有波動性，大量的光子波動性比較明顯，個別光子粒子性比較明顯，故A正確；在光的波粒二象性中，頻率越大的光其粒子性越顯著，頻率越小的光其波動性越顯著，故B正確；光在傳播時往往表現(xiàn)出波動性，光在跟物質(zhì)相互作用時往往表現(xiàn)出粒子性，故C正確；光的波粒二象性是指光某些現(xiàn)象表現(xiàn)為波動性，某此現(xiàn)象表現(xiàn)為粒子性，二者是統(tǒng)一的，故D不正確．8．關(guān)于物質(zhì)波，下列說法正確的是()A．速度相等的電子和質(zhì)子，電子的波長長B．動能相等的電子和質(zhì)子，電子的波長長C．動量相等的電子和中子，中子的波長短D．甲電子速度是乙電子的3倍，甲電子的波長也是乙電子的3倍【答案】AB【解析】由λ＝eq\f(h,p)可知，動量大的粒子的波長短，電子與質(zhì)子的速度相等時，電子動量小，波長長，選項A正確；電子與質(zhì)子動能相等時，由動量與動能的關(guān)系式p＝eq\r(2mEk)可知，電子的動量小，波長長，選項B正確；動量相等的電子與中子，其波長應(yīng)相等，選項C錯誤；假如甲、乙兩電子的速度遠小于光速，甲的速度是乙的三倍，則甲的波長應(yīng)是乙的eq\f(1,3)，選項D錯誤．9．在中子衍射技術(shù)中，常利用熱中子探討晶體的結(jié)構(gòu)，因為熱中子的德布羅意波波長與晶體中原子間距相近．已知中子質(zhì)量m＝1.67×10－27kg，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，可以估算德布羅意波波長λ＝1.82×10－10m的熱中子動能的數(shù)量級為()A．10－17J B．10－18JC．10－21J D．10－24J【答案】C【解析】據(jù)λ＝eq\f(h,p)，Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)m(eq\f(p,m))2，得Ek＝eq\f(1,2m)·(eq\f(h,λ))2，代入數(shù)據(jù)可得動能的數(shù)量級為10－21J，故C選項正確．10．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()A.eq\f(ελ,h) B．pεC.eq\f(ε,p) D.eq\f(h2,εp)【答案】AC【解析】依據(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.11．利用金屬晶格(大小約10－10m)作為障礙物視察電子的衍射圖樣，方法是讓電子通過電場加速后，讓電子束照耀到金屬晶格上，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．該試驗說明白電子具有波動性B．試驗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．若用相同動能的質(zhì)子替代電子，衍射現(xiàn)象將更加明顯E．若用相同動能的中子代替電子，衍射現(xiàn)象將不如電子明顯【答案】ABE【解析】得到電子的衍射圖樣，說明電子具有波動性，A正確；由德布羅意波波長公式λ＝eq\f(h,p)，而動量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，C錯誤；用相同動能的質(zhì)子或中子替代電子，質(zhì)子的波長變小，衍射現(xiàn)象相比電子不明顯，故D錯誤E正確．12．如圖所示為證明電子波存在的試驗裝置，從F上出來的熱電子可認為初速度為零，所加的加速電壓U＝104V，電子質(zhì)量為m＝9.1×10－31kg，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s.電子被加速后通過小孔K1和K2后入射到薄的金箔上，發(fā)生衍射作用，結(jié)果在照相底片上形成同心圓明暗條紋．試計算電子的德布羅意波長.【