高三物理专项基础训练 第80练 光的波粒二象性 物质波 概率波 不确定性关系(1).doc

第80练 光的波粒二象性 物质波 概率波 不确定性关系基础过关一、单项选择题（每小题只有一个选项符合题意）1.1927年戴维孙和g.p.汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射实验，得到如图所示的衍射图样，他们为此获得了1937年的诺贝尔物理学奖，电子衍射实验证实（ ）a电子具有粒子性b电子具有波动性c电子既具有波动性又具有粒子性d以上说法都不正确 2根据物质波理论，下列说法中正确的是（ ）a微观粒子有波动性，而宏观物体没有波动性b宏观物体有波动性，而微观粒子没有波动性c宏观物体的物质波波长非常小，极易观察到它的波动性d微观粒子的物质波波长尽管比较小，还是有可能观察到它的波动性 3为了观察到纳米级的微小结构，需要用到分辨率比光学显徽镜更高的电子显微镜.下列说法中正确的是（ ）a电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光短，因此不容易发生明显衍射b电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光长，因此不容易发生明显衍射c电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光短，因此更容易发生明显衍射d电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光长，因此更容易发生明显衍射 4在中子衍射技术中，常利用热中子研究晶体的结构.因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距相近.已知中子质量m=1.6710-27kg，普朗克恒量h=6.6310-34js，可以估算德布罗意波长=1.8210-10m的热中子动能的数量级为（ ）a10-17jb10-19jc10-21jd10-24j 5在宏观世界中相互对立的波动性和粒子性，在光的本性研究中却得到了统一，即所谓光具有波粒二象性，下列关于光的波粒二象性的叙述中正确的是（ ）a大量光子产生的效果显示出粒子性.个别光子产生的效果展示出波动性b光在传播时表现出粒子性，而在跟物质作用时表现出波动性c频率大的光较频率小的粒子性强，但波动性弱d频率大的光较频率小的光的粒子性及波动性都强二、多项选择题（每小题有多个选项符合题意）6下列说法中正确的是（ ）a光电效应真空了光的粒子性b康普顿效应揭示了光的波动性c光的干涉证实了光的波动性d光的衍射证实了光的粒子性 7在光的单缝衍射实验中，下列说法中正确的是（ ）a光的波动性是光子与光子之间的相互作用引起的b使光子一个一个地通过单缝，如果时间足够长，底片上会出现衍射图样c某个光子通过单缝后，做匀速直线运动，在底片上落点是确定的d单个光子通过单缝后打在底片的情况呈现出随机性，大量光子通过单缝后打在底片上的情况呈现出规律性 81924年法国物理学家德布罗意提出物质波的概念，任何一个运动着的物体，小到电子，大到行星、恒星都有一种波与之对应，波长为=，p为物体运动的动量，h是普朗克恒量.同样光也具有粒子性，光子的动量为p=.根据上述观点可以证明一个静止的自由电子如果完全吸收一个光子会发生下列情况：设光子频率为v，则e=hv，p=，被电子吸收后有=mev，hv=mv2，解得u=2c，电子的速度为光速的二倍，显然这是不可能的.关于上述过程，下列说法中正确的是（ ）a因为在微观世界动量守恒定律不适用，上述论证错误，所以电子有可能完全吸收一个光子b因为在微观世界能量守恒定律不适用，上述论证错误，所以电子有可能完全吸收一个光子c动量守恒定律、能量守恒定律是自然界中普遍适用规律，所以唯一结论是电子不可能完全吸收一个光子d若光子与一个静止的自由电子发生作用，则光子被电子散射后频率会减小 9在光的双缝干涉实验中，下列说法中，正确的是（ ）a明纹处有光子到达，而暗纹处不可靠有光子到达b明纹处光子到达的概率大，暗纹处光子到达的概率低c与光一样，电子也可能发生双缝干涉d与实物粒子相联系的物质波和光波都属于概率波 10下列关于物质波和概率波的说法中正确的是（ ）a电子的衍射实验证实物质波的假设是正确的bx光的衍射实验证实物质波的假设是正确的c光子和实物粒子在空间分布的概率是受波动规律支配的d光子和实物粒子在空间运动遵守牛顿运动定律且有确定的轨迹 11下列说法中正确的是（ ）a在微观领域，不可能同时准确地知道粒子的位置和动量b在量子理论看来，微观粒子的动量不确定量越大，其位置就越容易确定c由于微观粒子的轨迹无法描述，所以微观粒子运动规律是无法认识的d氢原子的电子运行轨道实质上是电子出现概率大的地方三、计算或论述题 12（1）一颗质量为5.0kg的炮弹，以200m/s的速度运动时，它的德布罗意波长多大？假设它以光速运动，它的德布罗意波长多大？若要使它的德布罗意波长与波长是400nm的紫光波长相等，则它必须以多大的速度运动？（2）阴极射线管中电子的速度为2107m/s，请计算它的德布罗意波波长. 13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，已知普朗克恒量为h，电子质量m，电子电荷量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多少？ 14一颗子弹速度为vx=500m/s，且准确度是万分之一，子弹的质量为m=0.01kg，求：（1）子弹坐标的不确定量；（2）一个电子，vx=500m/s，且准确度是万分之一，求电子坐标的不确定量. 15如图所示是做光电效应实验的装置简图.在抽成真空的玻璃管内，k为阴极（用金属铯制成，发生光电效应的逸出功为1.9ev），a为阳极.在a、b间不接任何电源，用频率为v（高于铯的极限频率）的单色光照射阴极k，会发现电流表指针有偏转.这时，若在a、b间接入直流电源，a接正极，b接角极，并使a、b间电压从零开始逐渐增大，发现当电压表的示数增大到2.1v时，电流表的示数刚好减小到零.求：（1）a、b间未接直流电源时，通过电流表的电流方向；（2）从阴极k发出的光电子的最大初动能kk.（3）入射单色光的频率.能力提升16太阳光垂直射到地面上时，地面上1m2接受的太阳光的功率为1.4kw，其中可见部分约战占45%.（1）假如认为可见光的波长约为0.55m，日地间距离r=1.51011m.普朗克恒量h=6.610-34js，估算太阳每秒辐射出的可见光子数为多少？（2）若已知地球的半径为6.4106m，估算地球接受的太阳光的总功率. 17光具有波粒二象性，光子的能量e=hv，其中频率表征波的特性，在爱因斯坦提出光子说之后，物理学家德布罗意提出了光子动量p与光波波长的关系为p=，若某激光管以pw=600w的功率发射波长=6.6310-7m的光束，试根据上述理论计算，2-1-c-n-j-y（1）该管1s内发射出多少个光子？（2）此光束照射到某物体的表面，若有50%被该物体表面反射，则该物体受到光束对它的作用力f为多大？第80练 光的波粒二象性 物质波 概率波 不确定性关系1b 2.d3.a 解析 为了观察纳米级的微小结构，用光学显微镜是不可能的.因为可见光的波长数量级是10-7m，远大于纳烽，会发生明显的衍射现象，因此不能精确聚焦.如果用很高的电压使电子加速，使它具有很大的动量，其物质波的波长就会很短，衍射的影响就小多了.4c 5.c 6.ac 7.bd 8.cd 9.bcd 10.ac 11.abd12（1）子弹的德布罗意波长为：它以光速运动时的德布罗意波长为：由（2）1314（1）根据不确定性关系解得 （2）15（1）光电子由k向a定向移动，光电流由a向k，因此通过电流表的电流从下向上.（2）具有最大初动能的电子刚好不能到达a板.对该电子用动能定理，ek=ue得最大初动能为2.1ev=3.3610-19j（3）由光电效应方程：ek=h16.（1）设地面上垂直阳光的1m2面积上每秒钟接收的可见光光子数为n.则有p45%=n.解得：设想一个以太阳为球心，以日、地距离为半径的大球面积包围着太阳，大球面接受的光子数即等于太阳辐射的全部光子数.则所求可见光光子数n=（2）地球背着阳光的半个球面没有接收太阳光.地球向阳的半个球面面积也不都与太阳光垂直，接收太阳光辐射且与阳