粤教版选修35光子 康普顿效应及其解释 德布罗意波 第1课时 作业 (1).docx

2.2光子2.3康普顿效应及其解释2.4德布罗意波1(多选)关于粒子，下列说法正确的是()a电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子b强子中也有不带电的粒子c夸克模型是探究三大类粒子结构的理论d夸克模型说明电子电荷不再是电荷的最小单位【解析】由于质子、中子是由不同夸克组成的，它们不是最基本的粒子，不同夸克构成强子，有的强子带电，有的强子不带电，故a错误，b正确；夸克模型是研究强子结构的理论，不同夸克带电不同，分别为e和，说明电子电荷不再是电荷的最小单位，c错误，d正确【答案】bd2(多选)关于物质波，下列认识正确的是()a任何运动的物体(质点)都伴随一种波，这种波叫物质波bx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宏观物质尽管可以看成物质波，但它们不具有干涉、衍射等现象【解析】据德布罗意物质波理论，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选项正确；由于x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，故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选项正确；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所落的位置呈现出衍射图样，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d选项错误【答案】ac3(多选)为了验证光的波粒二象性，在双缝干涉实验中将光屏换成照相底片，并设法减弱光的强度，下列说法正确的是 ()a使光子一个一个地通过双缝干涉实验装置的狭缝，如果时间足够长，底片上将出现双缝干涉图样b使光子一个一个地通过双缝干涉实验装置的狭缝，如果时间足够长，底片上将出现不太清晰的双缝干涉图样c大量光子的运动规律显示出光的粒子性d个别光子的运动显示出光的粒子性【解析】单个光子运动具有不确定性，大量光子落点的概率分布遵循一定规律，显示出光的波动性使光子一个一个地通过双缝，如果时间足够长，底片上会出现明显的干涉图样，a正确，b、c错误；由光的波粒二象性知，个别光子的运动显示出光的粒子性，d正确【答案】ad4以下说法正确的是()a宏观粒子也具有波动性b抖动细绳一端，绳上的波就是物质波c物质波也是一种概率波d物质波就是光波e电子的波动性可以通过实验观察到【解析】任何物体都具有波动性，故a正确对宏观物体而言，其波动性难以观测，我们所看到的绳波是机械波，不是物质波，故b错误物质波与光波一样，也是一种概率波，即粒子在各点出现的概率遵循波动规律，但物质波不是光波，故c正确，d错误；通过电子双缝干涉实验，观察到电子的双缝干涉图样，证明电子具有波动性，e正确【答案】ace5下列说法正确的是()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，都具有一种波和它对应，这种波叫做物质波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解析：选c物质波是一切运动着的物体所具有的波，与机械波不同；宏观物体也具有波动性，只是干涉、衍射现象不明显，看不出来，故只有选项c正确。6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，则该粒子的物质波的波长将(粒子的质量保持不变)()a变为原来波长的一半b保持不变c变为原来波长的 d变为原来波长的两倍解析：选a由物质波波长公式可知选项a对。7普朗克能量子假说是为解释()a光电效应实验规律提出的b康普顿效应实验规律提出的c光的波粒二象性提出的d黑体辐射的实验规律提出的解析：选d普朗克能量子假说完满解决了经典物理在黑体辐射问题上遇到的困难，并且为爱因斯坦光子理论、玻尔原子理论奠定了基础。8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m1.671027 kg，普朗克常量h6.631034 js，可以估算德布罗意波长1.821010 m的热中子动能的数量级为()a1017 j b1019 jc1021 j d1024 j解析：选c根据德布罗意波理论，中子动量p，中子动能ek，代入数据可以估算出数量级为1021，即选项c正确。92006年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家，以表彰他们发现了宇宙微波背景辐射的黑体谱形状及其温度在不同方向上的微小变化。他们的出色工作被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点。下列与宇宙微波背景辐射的黑体谱相关的说法中正确的是()a微波是指波长在103 m到10 m之间的电磁波b微波和声波一样都只能在介质中传播c黑体的热辐射实际上是电磁辐射d普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说解析：选acd微波的波长范围是1 mm到10 m，a正确。微波能在真空中传播，b不正确。黑体热辐射实际上是电磁辐射，c正确。普朗克在研究黑体的热辐射问题时提出了能量子假说，d正确。10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.已知普朗克常量为h、电子质量为m和电子电荷量为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()a.b()c. d.解析：选d由德布罗意波长知，p是电子的动量，则pmv，而，代入得u。11关于不确定性关系，下列说法正确的是()a在微观世界中，粒子的位置和动量存在一定的不确定性，不能同时测量b自然界中的任何物体的动量和位置之间都存在不确定性 c海森堡不确定性关系说明粒子的位置和动量存在一定的不确定性，都不能测量det说明，已知粒子的能量和时间只能测出它们的最小值【解析】微观世界中，粒子的位置和动量存在一定的不确定性，不能同时测量，a正确；如果同时测量某个微观粒子的位置和动量，位置的测量结果越精确，动量的测量误差就越大；反之，动量的测量结果越精确，位置的测量误差就越大，c错误；普朗克常量是一个很小的量，对宏观物体来说，这种不确定关系可以忽略不计，b正确；根据能量和时间的不确定关系，能量不确定范围越小的能极，电子停留的时间越长，并不表明能量和时间有最小值，d错误【答案】ab12已知5.31035 js，试求下列情况中速度测定的不确定量(1)一个球的质量m1.0 kg，测定其位置的不确定量为106 m.(2)电子的质量m9.01031 kg，测定其位置的不确定量为1010 m(即在原子的数量级)【解析】(1)m1.0 kg，x1106 m，由xp，pmv知v1 m/s5.31029 m/s.(2)me9.01031 kg，x21010 mv2 m/s5.89105 m/s.【答案】(1)5.31029 m/s(2)5.89105 m/s13电子的质量m9.11031 kg，电子所带电荷量e1.61019 c。求电子在经150 v电压加速后得到的电子射线的波长。解析：设电子在加速电场中被加速后获得速度v，由能量守恒得eumv2，v 。电子的动量pmv。所以电子射线的物质波波长为 m1.01010 m。答案：1.01010 m14一电子具有200 ms1的速率，动量的不确定范围是0.01%，我们确定该电子位置时，有多大的不确定范围？(电子质量为9.11031 kg)解析：由不确定性关系xp得：电子位置不确定范围x m2.90103 m。答案：x2.90103 m15一颗质量为5.0 kg的炮弹：(1)以200 m/s的速度运动时，它的德布罗意波长多大；(2)假设它以光速运动，它的德布罗意波长多大；(3)若要使它的德布罗意波长与波长是400 nm的紫光波长相等，则它必须以多大的速度运动？解析：(1)炮弹的德布罗意波长：1 m6.631037 m。(2)它以光速运动时的德布罗意波长：2 m4.421043 m。(3)由得：v m/s3.31028 m/s。答案：(1)6.631037 m(2)4.421043 m(3)3.31028 m/s16.某电视显像管中电子的运动速度是5.0107 m/s；质量为10 g的一颗子弹的运动速度是5.0102 m/s，分别计算它们的德布罗意波长。解析根据公式计算，电子质量m0.11031 kg，速度v5.0107 m/s，对应的德布罗意波长为1.4102 nm。飞行的子弹，质量为m102 kg，速度v5.0102 m/s对应的德布罗意波长为1.31025 nm。此波长太小无法测量。答案1.4102 nm1.31025 nm17我们能感知光现象，是因为我们接收到了一定能量的光。(1)一个频率是106 hz的无线电波的光子的能量是多大？(2)一个频率为61014 hz的绿色光子和11018 hz的光子的能量各是多大？(3)请结合以上光子能量的大小，从概率波的角度说明：为什么低频电磁波的波动性显著而高频电磁波的粒子性显著。解析：(1)由公式h得：1h16.631034106 j6.631028 j(2)2h26.63103461014 j3.9781019 j3h36.631034