4.5 粒子的波动性和量子力学的建立同步练习 -2022-2023学年高二下学期物理人教版2019选择性必修第三册

4.5粒子的波动性和量子力学的建立（同步练习）一、单项选择题1．人们对“光的本性”的认识，经历了漫长的发展过程。下列符合物理学史实的是()A．牛顿提出光是一种高速粒子流，并能解释一切光的现象B．惠更斯认为光是机械波，并能解释一切光的现象C．为了解释光电效应，爱因斯坦提出了光子说D．为了说明光的本性，麦克斯韦提出了光的波粒二象性2．如图，当弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，同时与锌板相连的验电器的铝箔有张角，则该实验()A．只能证明光具有波动性B．只能证明光具有粒子性C．只能证明光能够发生衍射D．证明光具有波粒二象性3．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eq\r(2)倍4.关于光的波粒二象性的说法，正确的是()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ε＝hν中，频率ν仍表示的是波的特性5.近年来，数码相机已经家喻户晓，用来衡量数码相机性能的一个非常重要的指标就是像素，1像素可理解为光子打在光屏上的一个亮点。现知300万像素的数码相机拍出的照片比30万像素的数码相机拍出的等大的照片清晰得多，其原因可以理解为()A．光是一种粒子，它和物质的作用是一份一份的B．光的波动性是大量光子之间的相互作用引起的C．大量光子表现光具有粒子性D．光具有波粒二象性，大量光子表现出光的波动性6.一个质量为m、电荷量为q的带电粒子，由静止开始经加速电场加速后(加速电压为U)，该粒子的德布罗意波波长为()A.eq\r(\f(h,2mgU))B.eq\f(h,2mqU)C.eq\f(h,2mqU)eq\r(2mqU)D.eq\f(h,\r(mqU))7．X射线是一种高频电磁波，若X射线在真空中的波长为λ，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，以E和p分别表示X射线每个光子的能量和动量，则()A．E＝eq\f(hλ,c)，p＝0B．E＝eq\f(hλ,c)，p＝eq\f(hλ,c2)C．E＝eq\f(hc,λ)，p＝0D．E＝eq\f(hc,λ)，p＝eq\f(h,λ)8.如图所示，光滑水平面上有A、B两球，开始时A球以一定的速度向右运动，B球处于静止状态。两球碰撞后均向右运动，设碰撞前A球的德布罗意波波长为λ1，碰撞后A、B两球的德布罗意波波长分别为λ2和λ3，则下列关系正确的是()A．λ1＝λ2＝λ3B．λ1＝λ2＋λ3C．λ1＝eq\f(λ2λ3,λ2－λ3)D．λ1＝eq\f(λ2λ3,λ2＋λ3)二、多项选择题9.下表列出了几种不同物体在某种速度下的德布罗意波波长和频率为1MHz的无线电波的速度和波长，根据表中数据可知()物体质量/kg速度/(m·s－1)波长/m弹子球2.0×10－21.0×10－23.3×10－30电子9.1×10－315.0×1061.2×10－10无线电波(1MHz)—3.0×1083.0×102A．要检测弹子球的波动性几乎不可能B．无线电波通常表现出波动性C．电子照射到金属晶体上能观察到它的波动性D．只有可见光才有波粒二象性10.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三、综合题11.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波长设定为eq\f(d,n)，其中n>1。已知普朗克常量h、电子质量m和电子电荷量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大？12.高速电子流射到固体上，可产生X射线，产生X射线的最大频率由公式hνm＝Ek确定，Ek表示电子打到固体上时的动能。设电子经过U＝9000V高压加速，已知电子质量me＝9.1×10－31kg，电子电荷量e＝1.60×10－19C。求：(1)加速后电子对应的德布罗意波波长；(2)产生的X射线的最短波长及一个光子的最大动量。

参考答案：一、单项选择题1．C2．D3．C4．D5．D6．C7．D8.D二、多项选择题9.ABC10.AD三、综合题11.解：电子在传播过程中形成物质波，物质波的波长λ＝eq\f(h,p)＝eq\f(h,mv)根据题意可知，eq\f(d,n)＝eq\f(h,mv)解得v＝eq\f(nh,md)根据动能定理可知，eU＝eq\f(1,2)mv2－0解得U＝eq\f(n2h2,2med2)。12.解：(1)电子在电场中加速，根据动能定理，电子动能Ek＝eU＝eq\f(1,2)mv2对应的德布罗意波波长λ＝eq\f(h,p)＝eq\f(h,mv)，联立得λ＝eq\f(h,\r(2meEk))＝eq\f(h,\r(2meeU))＝1.3×10－11m。即电子的德布罗意波的波长约为λ