2016-2017学年高中物理 第17章 波粒二象性新人教版选修3-5_1

1 第 3 节 粒子的波动性 基础夯实 一、选择题(13 题为单选题，46 题为多选题) 1对于光的波粒二象性的说法中，正确的是 ( )导 学 号 96140166 A一束传播的光，有的光是波，有的光是粒子 B光波与机械波是同样的一种波 C光的波动性是由于光子间的相互作用而形成的 D光是一种波，同时也是一种粒子，光子说并未否定电磁说，在光子能量 h 中， 频率 仍表示的是波的特性 答案：D 解析：光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性，当光和物质作用时，是 “一份一份”的，表现出粒子性；单个光子通过双缝后在空间各点出现的可能性可以用波 动规律描述，表现出波动性。粒子性和波动性是光子本身的一种属性，光子说并未否定电 磁说。 2下列说法中正确的是 ( )导 学 号 96140167 A物质波属于机械波 B只有像电子、质子、中子这样的微观粒子才具有波动性 C德布罗意认为，任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有 一种波和它对应，这种波叫物质波 D宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，所以宏观物体运动时不具有波动性 答案：C 解析：物质波是一切运动着的物体所具有的波，与机械波性质不同，宏观物体也具有 波动性，只是干涉、衍射现象不明显而已，故只有 C 对。 3有关光的本性，下列说法中正确的是 ( )导 学 号 96140168 A光具有波动性，又具有粒子性，这是相互矛盾和对立的 B光的波动性类似于机械波，光的粒子性类似于质点 C大量光子才具有波动性，个别光子只具有粒子性 D由于光既具有波动性，又具有粒子性，无法只用其中一种去说明光的一切行为，只 能认为光具有波粒二象性 答案：D 解析：光在不同条件下表现出不同的行为，其波动性和粒子性并不矛盾，A 错、D 对； 光的波动性不同于机械波，其粒子性也不同于质点，B 错；大量光子往往表现出波动性， 个别光子往往表现出粒子性，C 错。 2 4频率为 的光子，德布罗意波长为 ，能量为 E，则光的速度为 hp ( )导 学 号 96140169 A B pE Eh C D Ep h2Ep 答案：AC 解析：根据 c ， E h ， ，即可解得光的速度为 或 。 hp Eh Ep 5根据爱因斯坦“光子说”可知，下列说法错误的是 ( )导 学 号 96140170 A “光子说”本质就是牛顿的“微粒说” B光的波长越大，光子的能量越小 C一束单色光的能量可以连续变化 D只有光子数很多时，光才具有粒子性 答案：ACD 解析：爱因斯坦的“光子说”与牛顿的“微粒说”本质不同，选项 A 错误。由 E h 可知选项 B 正确。一束单色光的能量不能是连续变化，只能是单个光子能量的整数倍， c 选项 C 错误。光子不但具有波动性，而且具有粒子性，选项 D 错误。 6(河北正定中学 20152016 学年高二下学期检测)波粒二象性是微观世界的基本特 征，以下说法正确的有 ( )导 学 号 96140171 A光电效应现象揭示了光的粒子性 B热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性 C黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释 D动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等 答案：AB 解析：黑体辐射是光的反射问题，选项 C 错误；动能相等的质子和电子，质子的动量 大，由德布罗意波长公式 知，质子的波长小，选项 D 错误。 hp 二、非选择题 7如图所示为证实电子波存在的实验装置，从灯丝 F 上漂出的热电子可认为初速度为 零，所加加速电压 U10 4V，电子质量为 m0.9110 30 kg。电子被加速后通过小孔 K1和 K2后入射到薄的金膜上，发生衍射，结果在照相底片上形成同心圆明暗条纹。试计算电子 的德布罗意波长。 导 学 号 96140172 3 答案：1.2310 11 m 解析：电子加速后的动能 EK mv2 eU，电子的动量 p mv 。 12 2mEk 2meU 由 知， ，代入数据得 1.2310 11 m。 hp h2meU 能力提升 一、选择题(13 题为单选题，4、5 题为多选题) 1电子显微镜的最高分辨率高达 0.2nm，如果有人制造出质子显微镜，在加速到相同 的速度情况下，质子显微镜的最高分辨率将 ( )导 学 号 96140173 A小于 0.2nm B大于 0.2nm C等于 0.2nm D以上说法均不正确 答案：A 解析：显微镜的分辨能力与波长有关，波长越短其分辨率能力越强，由 知，如 hp 果把质子加速到与电子相同的速度，质子的波长更短，分辨能力更高。 2如图所示，弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成亮暗相间的条纹，与锌板相 连的验电器的铝箔有张角，则该实验不能证明 ( )导 学 号 96140174 A光具有波动性 B从锌板上逸出带正电的粒子 C光能发生衍射 D光具有波粒二象性 答案：B 解析：该题巧妙地把光的衍射和光电效应实验综合在一起，解题时应从光的衍射、光 电效应、光的波粒二象性知识逐层分析，逸出的光电子应带负电。 3现用电子显微镜观测线度为 d 的某生物大分子的结构，为满足测量要求，将显微镜 工作时电子的德布罗意波长设定为 ，其中 n1，已知普朗克常量 h、电子质量 m 和电子电 dn 荷量 e，电子的初速度不计，则显微镜工作时电子的加速电压应为 ( )导 学 号 96140175 4 A B( ) n2h2med2 nd2h2n2e313 C D d2h22men2 n2h22med2 答案：D 解析：由德布罗意波长 知， p 是电子的动量，则 p mv ，而 ， 代 hp 2meU dn 入得 U 。故正确选项为 D。 n2h22med2 4为了观察晶体的原子排列，可以采用下列方法： 导 学 号 96140176 (1)用分辨率比光学显微镜更高的电子显微镜成像(由于电子的物质波波长很短，能防 止发生明显衍射现象，因此电子显微镜的分辨率高)；(2)利用 X 射线或中子束得到晶体的 衍射图样，进而分析出晶体的原子排列，则下列分析中正确的是( ) A 电子显微镜所利用的是电子的物质波的波长比原子尺寸小得多 B电子显微镜中电子束运动的速度应很小 C要获得晶体的 X 射线衍射图样，X 射线波长要远小于原子的尺寸 D中子的物质波的波长可以与原子尺寸相当 答案：AD 解析：由题目所给信息“电子的物质波波长很短，能防止发生明显衍射现象”及发生 衍射现象的条件可知，电子的物质波的波长比原子尺寸小得多，A 项正确；由信息“利用 X 射线或中子束得到晶体的衍射图样”及发生衍射现象的条件可知，中子的物质波或 X 射 线的波长与原子尺寸相当，D 项正确，C 项错。 5下表列出了几种不同物体在某种速度下的德布罗意波长和频率为 1MHz 的无线电波 的波长，由表中数据可知 ( )导 学 号 96140177 质量/kg 速度/(ms 1 ) 波长/m 弹子球 2.0102 1.0102 3.31030 电子 9.11031 5.0106 1.21010 无线电波(1 MHz) 3.0108 3.0102 A要检测弹子球的波动性几乎不可能 B无线电波通常情况下只能表现出波动性 C电子照射到金属晶体上能观察到它的波动性 D只有可见光才有波动性 答案：ABC 解析：由于弹子球德布罗意波长极短，故很难观察其波动性，而无线电波波长为 3.0102m，所以通常表现出波动性，很容易发生衍射，而金属晶体的晶格线度大约是 5 1010 m 数量级，所以波长为 1.21010 m 的电子可以观察到明显的衍射现象。 二、非选择题 6任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与之对应， 波长是 ，式中 p 是运动物体的动量， h 是普朗克常量，人们把这种波叫做德布罗意波。 hp 现有一个德布罗意波长为 1的物体 1 和一个德布罗意波长为 2的物