2024-2025學(xué)年高中物理課時分層作業(yè)6粒子的波動性含解析新人教版選修3-5

PAGE2-課時分層作業(yè)(六)(時間：15分鐘分值：50分)一、選擇題(本題共6小題，每小題6分)1．(多選)能說明光具有波粒二象性的試驗是()A．光的干涉和衍射B．光的干涉和光電效應(yīng)C．光的衍射和康普頓效應(yīng)D．光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)[解析]光的干涉和光的衍射只說明光具有波動性，光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)只說明光具有粒子性，B、C正確．[答案]BC2．(多選)關(guān)于物質(zhì)波，下列相識正確的是()A．任何運動的物體(質(zhì)點)都對應(yīng)一種波，這種波叫物質(zhì)波B．X射線的衍射試驗證明白物質(zhì)波假說是正確的C．電子的衍射試驗證明白物質(zhì)波假說是正確的D．宏觀物體盡管可以看成物質(zhì)波，但無法視察到其干涉、衍射等現(xiàn)象[解析]由德布羅意假說可推斷選項A正確；X射線的衍射試驗證明白X射線是波長很短的電磁波，故選項B錯誤；電子的衍射試驗證明白電子具有波動性，故選項C正確；宏觀物體對應(yīng)的物質(zhì)波的波長極短，試驗室無法進行試驗，選項D正確．[答案]ACD3．(多選)下列關(guān)于實物粒子的說法中正確的是()A．向前飛行的子彈不具有波動性B．射擊運動員之所以很難射中靶子，是因為子彈具有波動性C．子彈既具有粒子性，又具有波動性D．子彈具有波動性，但波長很短表現(xiàn)不出來[解析]運動的實物粒子具有波粒二象性，對子彈來說，其德布羅意波長很短，很難表現(xiàn)出波動性，子彈的波動性對射擊的精確性沒有任何影響，故C、D正確，A、B錯誤．[答案]CD4．(多選)關(guān)于光的波粒二象性的說法中，正確的是()A．一束傳播的光，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，光波與機械波是同樣的一種波C．當光和物質(zhì)相互作用時表現(xiàn)出粒子性D．光在傳播過程中表現(xiàn)出波動性[解析]光是一種波，同時也是一種粒子，光具有波粒二象性，A錯誤；當光和物質(zhì)作用時，是“一份一份”的，表現(xiàn)出粒子性，光的干涉、衍射又說明光是一種波，光既不同于宏觀的粒子，也不同于宏觀的波，B錯誤，C、D正確．[答案]CD5．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)，p＝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]依據(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).[答案]D6．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粒子性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[解析]得到電子的衍射圖樣，說明電子具有波動性，A錯誤；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．[答案]B二、非選擇題(14分)7．科學(xué)家設(shè)想將來的宇航事業(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，動量改變量為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而光子動量p＝eq\f(h,λ)，所以F＝eq\f(2nSh,λ)由牛頓其次定律可得飛船加速度的表達式為a＝eq\f(F,m)＝eq\f(2nSh,mλ).(2)若太陽帆是黑色的，光子垂直打到太陽帆上不再反射(被太陽帆汲取)，光