2024-2025學(xué)年新教材高中物理第四章原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性5粒子的波動性和量子力學(xué)的建立課后習(xí)題含解析新人教版選擇性必修第三冊

PAGE3-粒子的波動性和量子力學(xué)的建立課后篇鞏固提升基礎(chǔ)鞏固1.關(guān)于德布羅意波,下列說法正確的是()A.全部物體不論其是否運(yùn)動,都有對應(yīng)的德布羅意波B.任何一個運(yùn)動著的物體都有一種波和它對應(yīng),這就是德布羅意波C.運(yùn)動著的電場、磁場沒有相對應(yīng)的德布羅意波D.只有運(yùn)動著的微觀粒子才有德布羅意波,對于宏觀物體,不論其是否運(yùn)動,都沒有相對應(yīng)的德布羅意波解析任何一個運(yùn)動著的物體,都有一種波與它對應(yīng),即物質(zhì)波,物質(zhì)有兩類:實(shí)物和場,所以B正確。答案B2.1927年戴維孫和G.P.湯姆孫完成了電子衍射試驗,該試驗是榮獲諾貝爾獎的重大近代物理試驗之一。下圖所示的是該試驗裝置的簡化圖。下列說法不正確的是()A.亮條紋是電子到達(dá)概率大的地方B.該試驗說明物質(zhì)波理論是正確的C.該試驗說明白光子具有波動性D.該試驗說明實(shí)物粒子具有波動性解析該試驗說明物質(zhì)波理論是正確的,實(shí)物粒子也具有波動性,亮條紋是電子到達(dá)概率大的地方,不能說明光子具有波動性,故選C。答案C3.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2倍解析由題可知,粒子速度為v時,λ1=hmv;粒子速度為2v時,λ2=h2mv,λ2=1答案C4.現(xiàn)代物理學(xué)認(rèn)為,光和實(shí)物粒子都具有波粒二象性。下列事實(shí)中突出體現(xiàn)波動性的是()A.肯定頻率的光照耀到鋅板上,光的強(qiáng)度越大,單位時間內(nèi)鋅板上放射的光電子就越多B.質(zhì)量為10-3kg、速度為10-2m/s的小球,其德布羅意波長約為10-28m,不過我們能清楚地觀測到小球運(yùn)動的軌跡C.人們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長與晶體中原子間距大致相同D.以上說法均不能體現(xiàn)波動性解析光電效應(yīng)現(xiàn)象證明光的粒子性。宏觀物體小球的波長微小,能清楚視察到軌跡,說明宏觀物體的粒子性。利用熱中子探討晶體的結(jié)構(gòu)正體現(xiàn)了實(shí)物粒子的波動性。答案C5.已知?dú)湓踊鶓B(tài)能量為-13.6eV,電子質(zhì)量m=9.1×10-31kg,電子的動能和勢能的關(guān)系為Ek=-12Ep解析低能時可忽視相對論效應(yīng),由于氫原子基態(tài)的能量為E1=Ek+Ep=-13.6eV,Ek=-12E所以Ek=13.6eV,由于p=2所以德布羅意波的波長為λ=hp=3.33×10-10答案3.33×10-10m實(shí)力提升1.(多選)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長為λ=hC.加速電壓U越小,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正確;由德布羅意波波長公式λ=hp,而動量p=2mEk=2meU答案ABC2.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長λ=1.82×10-10m的熱中子動能的數(shù)量級為()A.10-17J B.10-19JC.10-21J D.10-24J解析依據(jù)德布羅意波理論中子動量p=hλ,中子動能Ek=p答案C3.任何一個運(yùn)動著的物體,小到電子、質(zhì)子、大到行星、太陽,都有一種波與之對應(yīng),波長是λ=hp,式中p是運(yùn)動物體的動量,h是普朗克常量,人們把這種波叫作德布羅意波。現(xiàn)有一德布羅意波長為λ1的物體1和一德布羅意波長為λ2的物體2,二者相向正碰后粘在一起,已知|p1|<|p2|,則粘在一起的物體的德布羅意波長為解析由動量守恒定律有p2-p1=(m1+m2)v,由p=h得hλ2-h答案λ4.假如一個中子和一個質(zhì)量為10g的子彈都以103m/s的速度運(yùn)動,則它們的德布羅意波的波長分別是多長?(中子的質(zhì)量為1.67×10-27kg)解析中子的動量為p1=m1v,子彈的動量為p2=m2v,據(jù)λ=hpλ1=hp1,λ2聯(lián)立以上各式解得λ1=hm1v,λ將m1=1.67×10-27kg,v=1×103