高中物理 17.3粒子的波动性课时提升训练（含解析）新人教版选修35.doc

17.3粒子的波动性1.(多选)关于光的本性,下列说法中正确的是()a.光子说并没有否定光的电磁说b.光电效应现象反映了光的粒子性c.光的波粒二象性是综合了牛顿的微粒说和惠更斯的波动说提出来的d.大量光子产生的效果往往显示出粒子性,个别光子产生的效果往往显示出波动性【解析】选a、b。光既有粒子性,又有波动性,但这两种特性并不是牛顿所支持的微粒说和惠更斯提出的波动说,它体现出的规律不再是宏观粒子和机械波所表现出的规律,而是自身体现的一种微观世界特有的规律。光子说和电磁说各自能解释光特有的现象,两者构成一个统一的整体,而微粒说和波动说是相互对立的,故a、b正确,c错误;个别光子的行为表现为粒子性,大量光子的行为表现为波动性,d错误。2.(多选)下列现象中说明光具有波动性的是()a.光电效应b.光的衍射c.光的干涉d.光的折射【解析】选b、c。光的干涉和衍射现象,说明光是一种波,因为干涉和衍射是波特有的现象,故b、c正确。3.下列说法中正确的是()a.质量大的物体,其德布罗意波长较短b.速度大的物体,其德布罗意波长较短c.动量大的物体,其德布罗意波长较短d.动能大的物体,其德布罗意波长较短【解析】选c。根据公式=hp可以判断动量大的物体德布罗意波长较短,故c正确。4.(多选)关于物质波,下列认识中错误的是()a.任何运动的物体(质点)都伴随一种波,这种波叫物质波b.伦琴射线的衍射实验,证实了物质波假设是正确的c.电子的衍射实验,证实了物质波假设是正确的d.宏观物体尽管可以看作物质波,但它们不具有干涉、衍射等现象【解析】选b、d。根据德布罗意物质波理论知,任何一个运动的物体,小到电子、质子,大到行星、太阳,都有一种波与之相对应,这种波就叫物质波,可见,a选项是正确的;由于伦琴射线本身就是一种波,而不是实物粒子,故x射线的衍射现象并不能证实物质波理论的正确性,即b选项错误;电子是一种实物粒子,电子的衍射现象表明运动着的实物粒子具有波动性,故c选项是正确的;由电子穿过铝箔的衍射实验知,少量电子穿过铝箔后所落位置是散乱的,无规律的,但大量电子穿过铝箔后落的位置则呈现出衍射图样,即大量电子的行为表现出电子的波动性,干涉、衍射是波的特有现象,只要是波,都会发生干涉、衍射现象,故选项d错误。综合以上分析知,本题应选b、d。5.(多选)下列关于实物粒子的说法中正确的是()a.向前飞行的子弹不具有波动性b.射击运动员之所以很难射中靶子,是因为子弹具有波动性c.子弹既具有粒子性,又具有波动性d.子弹具有波动性,但波长很短表现不出来【解析】选c、d。运动的实物粒子具有波粒二象性,对子弹来说,其德布罗意波长很短,很难表现出波动性,子弹的波动性对射击的准确性没有任何影响,故c、d正确,a、b错误。6.(多选)下列关于光的波粒二象性的说法中,正确的是()a.光显示粒子性时是分立而不连续的,无波动性;光显示波动性时是连续而不分立的,无粒子性b.光的频率越高,其粒子性越明显;光的频率越低,其波动性越明显c.光的波动性可以看作是大量光子运动的规律d.伦琴射线比可见光更容易发生光电效应,而更不容易产生干涉、衍射等物理现象【解析】选b、c、d。我们既不能把光看成宏观现象中的波,也不能把光看成宏观现象中的粒子,光既具有波动性,又具有粒子性,即光具有波粒二象性,选项a错误;光的波动性和粒子性都与光的频率有关,随着频率的增大,波动性减弱而粒子性增强,选项b正确;大量光子表现出波动性,少量光子则表现出粒子性,选项c正确;伦琴射线的频率比可见光高,在真空中、空气中或在同一种介质中的伦琴射线的波长比可见光短,因而更容易发生光电效应而更不容易观察到干涉和衍射现象,选项d正确。【总结提升】利用光的波粒二象性解题技巧(1)利用光的波粒二象性求解有关问题,要正确理解波粒二象性,粒子性的一面表现在光子具有能量=h,动量p=h,以及和其他物质作用时,显示光的粒子性的一面。(2)波动性的一面表现在光传播时,频率越低、波长越长的光,波动性越显著,光的粒子性和波动性组成一个有机的整体,相互间并不独立存在。(3)在宏观现象中,波与粒子是对立的概念,而在微观世界中,波与粒子可以统一。光既不是宏观概念的波,也不同于宏观概念的粒子。7.质量为m的粒子原来的速度为v,现将粒子的速度增大到2v,则描写该粒子的物质波的波长将(粒子的质量保持不变)()a.保持不变b.变为原来波长的两倍c.变为原来波长的一半d.变为原来波长的2倍【解析】选c。根据公式=hp=hmv可以判断选项c正确。8.关于物质波,下列说法中正确的是()a.速度相等的电子和质子,电子的波长长b.动能相等的电子和质子,电子的波长短c.动量相等的电子和中子,中子的波长短d.甲电子速度是乙电子的3倍,甲电子的波长也是乙电子的3倍【解析】选a。由=hp可知,动量大的波长短。电子与质子的速度相等时,电子动量小,波长长。电子与质子动能相等时,由动量与动能的关系式:p=2mek可知,电子的动量小,波长长。动量相等的电子和中子,其波长应相等。如果甲、乙两电子的速度远小于光速,甲的速度是乙的3倍,甲的动量也是乙的3倍,则甲的波长应是乙的13。1.(多选)为了观察晶体的原子排列,可以采用下列方法:(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【解析】选a、d。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,它的动量应很大,即速度应很大,a正确,b错误;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,c错误,d正确。2.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的物体2,二者相向正撞后粘在一起,已知|p1|p2|,求粘在一起的物体的德布罗意波长。【解析】由动量守恒定律p2-p1=(m1+m2)v及p=h,得h2 - h1=h,所以=121-2。答案:121-23.质量为60kg的运动员,百米赛跑的成绩为10s,试估算运动员的德布罗意波长(保留一位有效数字)。【解析】因为是估算题,可认为运动员匀速运动,速度v=10m/s。由公式=hp知运动员的德布罗意波长=6.6310-346010m110-36m。答案:110-36m4.一颗地面附近的质量为m的人造地球卫星,其德布罗意波长为多少?一个处于基态的氢原子核外电子的德布罗意波长为多少?(地球半径为r,重力加速度为g,基态时电子轨道半径为r,电子质量为me)【解析】近地卫星的速度v=rg,由德布罗意波长公式得=hmv=hmrg电子绕核运动所需向心力为库仑力,即ke2r2=mev2r,所以v=ekmer由德布罗意波长公式得=hmev=hekmer。答案:hmrghekmer5.爱因斯坦的相对论指出,物体的能量和质量之间存在一个定量关系:e=mc2,其中c为光在真空中的速度。计算频率为=51014hz的光子具有的动量是多少?若一电子的动量与该光子相同,该电子的运动速度是多少?该电子物质波的波长e是多少?【解题指南】解答本题应把握以下两点:(1)将=h与e=mc2相联系。(2)运用=hp求解物质波波长。【解析】光子的能量=h=mc2,动量p=mc=hc=6.6310-34510143108kgm/s1.110-27kgm/s。设电子质量为me,速度为ve,动量为pe,则pe=meve,依题意pe=p,则电子的速度大小ve=peme=pme=1.110-279.110-31m/s1.2103m/s。电子物质波的波长e=hpe=6.6310-341.110-27m6.010-7m。答案:1.110-27kgm/s1.2103m/s6.010-7m6.金属晶体中晶格大小的数量级是10-10m。电子经加速电场加速,形成一电子束,电子束照射该金属晶体时,获得明显的衍射图样。问这个加速电场的电压约为多少?(已知电子的电荷量为e=1.610-19c,质量为m=0.9010-30kg)【解析】设加速电场的电压为u,电子经电场加速后获得的速度为v,对加速过程由动能定理得:eu=12mv2据德布罗意物质波理论知,电子的德布罗意波长为=hp其中p=mv解联立方程组可得:u=h22em2153v。答案:153v7.光子的动