物理（鲁科版）新课堂选修3-5学业分层测评15实物粒子的波粒二象性“基本粒子”与恒星演化

学业分层测评(十五)(建议用时：45分钟)[学业达标]1．下列说法中正确的是()A．夸克模型说明电子电荷量是最小的电荷单元B．目前已经发现了自由态的夸克C．目前发现的夸克有8种D．每种夸克都有对应的反夸克【解析】夸克模型指出目前发现了6种夸克，每种夸克都有对应的反夸克，所以C错误，D正确；夸克所带电荷量小于电子电荷量，但还没有发现自由态的夸克，这就是夸克的“禁闭”，所以A、B错．【答案】D2．关于宇宙和恒星的演化，下列说法正确的是()A．宇宙已经停止演化B．恒星在主序星阶段时停留时间最长、最稳定C．当温度达到一定值时，恒星内发生氦聚变，亮度减弱D．恒星最终都会演化为黑洞【解析】目前宇宙的演化仍在进行，A错．恒星在主序星阶段时停留时间最长、最稳定，B对．恒星内由氢聚变转变为氦聚变时，亮度增加，C错．根据最终质量的不同恒星最终演化为白矮星或中子星或黑洞，D错．【答案】B3．(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B．X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】AC4．(多选)电子的运动受波动性的支配，对氢原子的核外电子，下列说法正确的是()【导学号：】A．电子绕核运动的“轨道”其实是没有意义的B．电子轨道只不过是电子出现的概率比较大的位置C．电子绕核运动时电子边运动边振动D．电子在核外的位置是不确定的【解析】根据电子的波粒二象性，其在某时刻出现的位置不能确定，但其在某点出现的概率受波动规律支配，所以A、B、D正确，C错误．【答案】ABD5．(多选)光通过单缝所发生的现象，用位置和动量的不确定性关系的观点加以解释，正确的是()A．单缝宽，光是沿直线传播，这是因为单缝宽，位置不确定量Δx大，动量不确定量Δp小，可以忽略B．当能发生衍射现象时，动量不确定量Δp就不能忽略C．单缝越窄，中央亮纹越宽，是因为位置不确定量越小，动量不确定量越大的缘故D．当发生明显衍射现象时，位置的不确定量Δx不能忽略【解析】光在传播过程中的位置和动量的不确定关系为ΔxΔp≥eq\f(h,4π).发生衍射时Δx>0，所以Δp不能忽略，故B对．缝越宽Δp越小，缝越窄Δp越大，所以A、C正确．【答案】ABC6．(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】AD7．目前普遍认为，质子和中子都是由被称为u夸克和d夸克的两类夸克组成的，u夸克带电荷量为eq\f(2,3)e，d夸克的带电荷量为－eq\f(1,3)e，e为元电荷，那么质子是由____________个u夸克和________个d夸克组成的，中子是由________个u夸克和________个d夸克组成的．【解析】质子带电量为e，应由2个u夸克和1个d夸克组成，中子带电量为0，应由1个u夸克和2个d夸克组成．【答案】21128．估算运动员跑步时的德布罗意波长．为什么我们观察不到运动员的波动性？【解析】设运动员的质量m＝60kg，运动员跑步时速度约为v＝10m/s，则其德布罗意波长为：λ＝eq\f(h,p)＝eq\f(h,mv)＝eq\f(6.63×10－34,60×10)m≈1.1×10－36m.这个波长极短，因而观察不到运动员的波动性．【答案】见解析[能力提升]9．(多选)下列说法中正确的是()A．光的波粒二象性，就是由牛顿的微粒说和惠更斯的波动说组成的B．光的波粒二象性彻底推翻了麦克斯韦的光的电磁说C．光子说并没有否定光的电磁说，在光子能量ε＝hν中，频率ν表示波的特征，ε表示粒子的特征D．光波和物质波都是概率波【解析】牛顿的微粒说认为光是由物质微粒组成的，惠更斯的波动说认为光是机械波，都是从宏观现象中形成的观念，故A错误；光子说并没有否定光的电磁说，光子能量公式ε＝hν，体现了其粒子性和波动性，B错误，C正确；光波和物质波都是概率波，D正确．【答案】CD10．(1)如图5­3­1所示是一个粒子源，产生某种粒子，在其正前方安装只有两条狭缝的挡板，粒子穿过狭缝打在前方的荧光屏上使荧光屏发光．那么在荧光屏上将看到________．图5­3­1(2)一电子具有200m/s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9.1×10－31kg)【导学号：】【解析】(1)由于粒子源产生的粒子是微观粒子，它的运动受波动性支配，对大量粒子运动到达屏上某点的概率，可以用波的特征进行描述，即产生双缝干涉，在屏上将看到干涉条纹．(2)由不确定性关系ΔxΔp≥eq\f(h,4π)得电子位置的不确定范围Δx≥eq\f(h,4πΔp)＝eq\f(6.63×10－34,4×3.14×9.1×10－31×200×0.01%)m＝2.90×10－3m.【答案】(1)明暗相间的干涉条纹(2)2.90×10－3m11．如图5­3­2所示为示波管示意图，电子的加速电压U＝104V，打在荧光屏上电子的位置确定在0.1mm范围内，可以认为令人满意，则电子的速度是否可以完全确定？是否可以用经典力学来处理？电子质量m＝9.1×10－31kg.图5­3­2【解析】Δx＝10－4m，由ΔxΔp≥eq\f(h,4π)得，动量的不确定量最小值约为