（浙江專版）2022年高中物理 第十七章 波粒二象性 課時(shí)跟蹤檢測(cè)（二十五）粒子的波動(dòng)性（含解析）新人教版選修3-5

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1、（浙江專版）2022年高中物理 第十七章 波粒二象性 課時(shí)跟蹤檢測(cè)（二十五）粒子的波動(dòng)性（含解析）新人教版選修3-5 一、單項(xiàng)選擇題 1．如圖所示，當(dāng)弧光燈發(fā)出的光經(jīng)一狹縫后，在鋅板上形成明暗相間的條紋，同時(shí)與鋅板相連的驗(yàn)電器鋁箔有張角，則該實(shí)驗(yàn)(　　) A．只能證明光具有波動(dòng)性 B．只能證明光具有粒子性 C．只能證明光能夠發(fā)生衍射 D．證明光具有波粒二象性 解析：選D　弧光燈發(fā)出的光經(jīng)一狹縫后，在鋅板上形成明暗相間的條紋，這是光的衍射，證明了光具有波動(dòng)性，驗(yàn)電器鋁箔有張角，說明鋅板發(fā)生了光電效應(yīng)，則證明了光具有粒子性，所以該實(shí)驗(yàn)證明了光具有波粒二象性，D正確。 2．關(guān)

2、于光的本性，下列說法中正確的是(　　) A．關(guān)于光的本性，牛頓提出“微粒說”，惠更斯提出“波動(dòng)說”，愛因斯坦提出“光子說”，它們都說明了光的本性 B．光具有波粒二象性是指：既可以把光看成宏觀概念上的波，也可以看成微觀概念上的粒子 C．光的干涉、衍射現(xiàn)象說明光具有波動(dòng)性，光電效應(yīng)說明光具有粒子性 D．光的波粒二象性是將牛頓的粒子說和惠更斯的波動(dòng)說真正有機(jī)地統(tǒng)一起來 解析：選C　光的波動(dòng)性指大量光子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的可能性的大小可以用波動(dòng)規(guī)律來描述，不是惠更斯的波動(dòng)說中宏觀意義下的機(jī)械波，光的粒子性是指光的能量是一份一份的，每一份是一個(gè)光子，不是牛頓微粒說中的經(jīng)典微粒。某現(xiàn)象說明光具有波動(dòng)

3、性，是指波動(dòng)理論能解釋這一現(xiàn)象。某現(xiàn)象說明光具有粒子性，是指能用粒子說解釋這個(gè)現(xiàn)象。要區(qū)分說法和物理史實(shí)與波粒二象性之間的關(guān)系。C正確，A、B、D錯(cuò)誤。 3．關(guān)于德布羅意波，下列說法正確的是(　　) A．所有物體不論其是否運(yùn)動(dòng)，都有對(duì)應(yīng)的德布羅意波 B．任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體都有一種波和它對(duì)應(yīng)，這就是德布羅意波 C．運(yùn)動(dòng)著的電場(chǎng)、磁場(chǎng)沒有相對(duì)應(yīng)的德布羅意波 D．只有運(yùn)動(dòng)著的微觀粒子才有德布羅意波，對(duì)于宏觀物體，不論其是否運(yùn)動(dòng)，都沒有相對(duì)應(yīng)的德布羅意波 解析：選B　任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體，都有一種波與它對(duì)應(yīng)，即物質(zhì)波，物質(zhì)有兩類：實(shí)物和場(chǎng)，所以B正確。 4．質(zhì)量為m的粒子原來的速度為v

4、，現(xiàn)將粒子的速度增大為2v，則該粒子的物質(zhì)波的波長(zhǎng)將(粒子的質(zhì)量保持不變)(　　) A．保持不變 B．變?yōu)樵瓉聿ㄩL(zhǎng)的兩倍 C．變?yōu)樵瓉聿ㄩL(zhǎng)的一半 D．變?yōu)樵瓉聿ㄩL(zhǎng)的倍 解析：選C　由題知，粒子速度為v時(shí)，λ1＝；粒子速度為2v時(shí)，λ2＝，λ2＝λ1?？芍狢正確，A、B、D錯(cuò)誤。 5．2002年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)中的一項(xiàng)是獎(jiǎng)勵(lì)美國(guó)科學(xué)家賈科尼和日本科學(xué)家小柴昌俊發(fā)現(xiàn)了宇宙X射線源。X射線是一種高頻電磁波，若X射線在真空中的波長(zhǎng)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(gè)光子的能量和動(dòng)量，則(　　) A．E＝，p＝0　　　　　 B．E＝，p＝ C．E＝，

5、p＝0 D．E＝，p＝ 解析：選D　根據(jù)E＝hν，且λ＝，c＝λν可得X射線每個(gè)光子的能量為E＝，每個(gè)光子的動(dòng)量為p＝，D正確。 6．在中子衍射技術(shù)中，常利用熱中子研究晶體的結(jié)構(gòu)，因?yàn)闊嶂凶拥牡虏剂_意波長(zhǎng)與晶體中原子間距相近。已知中子質(zhì)量m＝1.67×10－27 kg，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，可以估算德布羅意波長(zhǎng)λ＝1.82×10－10 m的熱中子動(dòng)能的數(shù)量級(jí)為(　　) A．10－17 J B．10－19 J C．10－21 J D．10－24 J 解析：選C　根據(jù)德布羅意波長(zhǎng)公式λ＝h/p知熱中子動(dòng)量p＝h/λ，由p2＝2mEk可得熱中子的動(dòng)能Ek＝

6、h2/2mλ2，代入數(shù)據(jù)，有Ek≈3.97×10－21 J，數(shù)量級(jí)為10－21 J，故選C項(xiàng)。 二、多項(xiàng)選擇題 7．關(guān)于波的波粒二象性，正確的說法是(　　) A．光的頻率越高，光子的能量越大，粒子性越顯著 B．光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，光的能量越小，波動(dòng)性越顯著 C．頻率高的光子不具有波動(dòng)性，波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光子不具有粒子性 D．個(gè)別光子產(chǎn)生的效果往往顯示粒子性，大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示波動(dòng)性 解析：選ABD　光具有波粒二象性，但在不同情況下表現(xiàn)不同，頻率越高，波長(zhǎng)越短，粒子性越強(qiáng)，反之波動(dòng)性明顯，個(gè)別光子易顯示粒子性，大量光子易顯示波動(dòng)性，故A、B、D正確。 8．利用金屬晶格(大小約10－1

7、0m)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波長(zhǎng)為λ＝ 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　得到電子的衍射圖樣，說明電子具有波動(dòng)性，A正確；由德布羅意波波長(zhǎng)公式λ＝，而動(dòng)量p＝＝，兩式聯(lián)立得λ＝，B正確；從公式λ＝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)

8、能的質(zhì)子替代電子，質(zhì)子的波長(zhǎng)較小，衍射現(xiàn)象相比電子不明顯，故D錯(cuò)誤。 三、非選擇題 9．任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)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(duì)應(yīng)，波長(zhǎng)是λ＝，式中p是運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)量，h是普朗克常量，人們把這種波叫做德布羅意波?，F(xiàn)有一德布羅意波長(zhǎng)為λ1的物體1和一德布意波長(zhǎng)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(zhǎng)為________。 解析：由動(dòng)量守恒定律有p2－p1＝(m1＋m2)v，由p＝ 得－＝，所以λ＝。 答案： 10．質(zhì)量為1 000 kg的小汽車以v＝40 m/s的速度在高速公路上行駛，試估算小汽車的德布

9、羅意波的波長(zhǎng)。 解析：小汽車的動(dòng)量為： p＝mv＝1 000×40 kg·m/s ＝4×104 kg·m/s 小汽車的德布羅意波波長(zhǎng)為： λ＝＝ m≈1.7×10－38 m。 答案：1.7×10－38 m 11．一質(zhì)量為450 g的足球以10 m/s的速度在空中飛行；一個(gè)初速度為零的電子，通過電壓為100 V的電場(chǎng)加速。試分別計(jì)算它們的德布羅意波波長(zhǎng)。(電子的質(zhì)量為 9.1×10－31 kg) 解析：足球、電子的動(dòng)量p＝mv，其德布羅意波波長(zhǎng)λ＝＝。 足球的波長(zhǎng)： λ1＝＝ m≈1.47×10－34 m。 電子經(jīng)電場(chǎng)加速后，速度增加為v2，根據(jù)動(dòng)能定理 m2v22＝eU，p2＝m2v2＝ 。 該電子的德布羅意波波長(zhǎng)λ2＝＝ ≈1.2×10－10 m。 答案：1.47×10－34 m　1.2×10－10 m