(人教版2019选择性必修第三册)物理同步易混易错4.5粒子的波动性和量子力学的建立高二物理同步易混易错(原卷版+解析)

第四章原子结构与波粒二象性第五节粒子的波动性和量子力学的建立[核心素养·明目标]核心素养学习目标物理观念形成实物粒子也具有波粒二象性的观念，了解量子力学在生活中的应用科学思维能够利用波粒二象性关系式解释实物粒子的波动性，能在生活中发现量子力学的具体应用情形，并作出解释科学探究通过物质波的验证，掌握验证物理理论的基本方法——实验科学态度与责任量子力学逐渐建成的，也不是某个人就能建立，使学生做事要懂得合作，要持之以恒[基础知识深层理解提高]知识点一：粒子的波动性1．德布罗意波：每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系，这种与实物粒子相联系的波称为德布罗意波，也叫物质波．2．粒子的能量ε和动量p跟它所对应的波的频率ν和波长λ之间的关系：ν＝eq\f(ε,h)，λ＝eq\f(h,p).知识点二：物质波的实验验证1．实验探究思路：干涉、衍射是波特有的现象，如果实物粒子具有波动性，则在一定条件下，也应该发生干涉或衍射现象．2．实验验证：1927年戴维孙和汤姆孙分别用单晶和多晶晶体做了电子束衍射的实验，得到了电子的衍射图样，证实了电子的波动性．3．说明：除了电子以外，人们陆续证实了中子、质子以及原子、分子的波动性，对于这些粒子，德布罗意给出的ν＝eq\f(ε,h)和λ＝eq\f(h,p)关系同样正确．4．电子、质子、原子等粒子和光一样，也具有波粒二象性．知识点三：量子力学的建立经典物理学无法解释的现象，这就表明，微观世界的物理规律和宏观世界的物理定律可能存在巨大的差别，人们需要建立描述微观世界的物理理论。普朗克黑体辐射理论：ε=hν爱因斯坦光电效应理论：EK=hv-w0普朗克常量：h康普顿散射理论：玻尔氢原子理论：hv=En-Em德布罗意物质波假说：，在它们的背后，应该存在着统一描述微观世界行为的普遍性规律。德国物理家海森堡和玻恩等人对玻尔的氢原子理论进行了推广和改造，使之可以适用于更普遍的情况。奥地利物理学家薛定谔提出了物质波满足的方程——薛定谔方程。把这个方程应用于氢原子，就很容易能得到氢原子光谱的公式。最终建立量子力学：描述微观世界的理论。[典型例题、易错易混点剖析]易错易混点1对物质波的理解易错易混点辨析:(1)任何物体，小到电子、质子，大到行星、太阳都存在波动性，这种波叫物质波，其波长λ＝eq\f(h,p).我们之所以观察不到宏观物体的波动性，是因为宏观物体对应的波长太小．(2)德布罗意假说是光的波粒二象性的一种推广，使之包括了所有的物质粒子，即光子与实物粒子都具有粒子性，又都具有波动性，与光子对应的波是电磁波，与实物粒子对应的波是物质波．2．计算物质波波长的方法(1)根据已知条件，写出宏观物体或微观粒子动量的表达式p＝mv.(2)根据波长公式λ＝eq\f(h,p)求解．(3)注意区分光子和微观粒子的能量和动量的不同表达式．如光子的能量：ε＝hν，动量p＝eq\f(h,λ)；微观粒子的动能：Ek＝eq\f(1,2)mv2，动量p＝mv.例题1太阳帆飞行器是利用太阳光获得动力的一种航天器，其原理是光子在太阳帆表面反射的过程中会对太阳帆产生一个冲量。若光子垂直太阳帆入射并反射，其波长为，普朗克常量为h，则对它的冲量大小为（）A． B． C． D．解析：选B，光子在太阳帆表面反射的过程中会对太阳帆产生一个冲量，光子垂直太阳帆入射并反射，根据动量定理故选B。例题2.下表是几种金属的截止频率和逸出功，用频率为的光照射这些金属，哪种金属能产生光电效应，且从该金属表面逸出的具有最大初动能的光电子对应的德布罗意波长最长（）金属钨钙钠铷截止频率（×1014Hz）10.957.735.535.15逸出功（eV）4.543.202.292.13A．钨 B．钙 C．钠 D．铷解析：选B，由题意知，仅有钙、钠和铷三种金属能发生光电效应，根据以及德布罗意波公式根据动量和动能的关系联立可得钙代入数据从钙金属表面逸出的具有最大初动能的光电子对应的德布罗意波长最长，故B正确，ACD错误。故选B。易错易混点2波粒二象性的理解易错易混点辨析：光的波粒二象性1.光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有波动性。2.光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性。3.光既有波动性，又有粒子性，两者不是孤立的，而是有机的统一体，其表现规律为：(1)从频率上看：频率越低的光波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高的光粒子性越显著，越不容易看到光的干涉和衍射现象，其穿透本领越强。(2)从传播与作用上看：光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时往往表现出粒子性。(3)波动性与粒子性的统一：由光子的能量ε＝hν、光子的动量p＝eq\f(h,λ)也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的光子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——频率ν或波长λ。(4)理解光的波粒二象性时不可把光当成宏观概念中的波，也不可把光当成宏观概念中的粒子。例题3.波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有（）A．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释B．光电效应现象揭示了光的波粒二象性C．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等解析：选C，A．黑体辐射的实验规律不能使用光的波动性解释，而普朗克借助于能量子假说，成功的解释了黑体辐射规律，破除了“能量连续变化”的传统观念，A错误；B．光电效应现象揭示了光的粒子性，B错误；C．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性，C正确；D．动量与动能关系为由于质子和电子的质量不同，所以动量不相等，根据德布罗意波长表达式可知质子和电子的德布罗意波长不相等，D错误；故选C。例题4。下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是（）A．有的光是波，有的光是粒子B．光子与电子是同样的一种粒子C．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著D．康普顿效应表明光具有波动性解析：选C,A．一切光都具有波粒二象性，光的有些现象（如干涉、衍射）表现出波动性，光的有些现象（如光电效应、康普顿效应）表现出粒子性，A错误；B．电子是实物粒子，有静止质量，光子不是实物粒子，没有静止质量，电子是以实物形式存在的物质，光子是以场形式存在的物质，B错误；C．光的波长越长，衍射性越好，即波动性越显著，光的波长越短，粒子性就越显著，C正确；D．康普顿效应表明光具有粒子性，D错误。故选C。【针对训练】一、单选题1.下列说法正确的是（）物质波属于机械波只有像电子、质子、中子这样的微观粒子才具有波动性德布罗意认为，任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳都具有一种波和它对应，这种波叫做物质波宏观物体运动时，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2.如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们的（）也相等。速度B.动能C.动量D。总动能3.如果下列四种粒子具有相同的速率,则德布罗意波长最小的是()A.α粒子 B.β粒子C.中子 D.质子4.已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，电子的质量为9.11×10－31kg，一个电子和一滴直径约为4μm的油滴具有相同动能，则电子与油滴的德布罗意波长之比的数量级为()A．10－8 B．106C．108 D．10165.康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现散射的X射线中，除了有与入射波长相同的成分外，还有其他波长的X射线，这是由入射光子与晶体中的电子碰撞引起的。已知普朗克常量为h。下列说法错误的是（）A．康普顿效应揭示了光的粒子性B．光子散射后波长变大C．光子与电子碰撞后速度变小D．若碰撞后电子的动量为p，则其物质波波长为6.极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图（a）（b）（c）所示的图像，则（）A．图像（a）表明光具有波动性B．图像（c）表明光具有粒子性C．用紫外线观察不到类似的图像D．实验表明光是一种概率波7.下列关于概率波的说法中，正确的是（

）A．概率波就是机械波B．物质波是一种概率波C．概率波和机械波的本质是一样的，都能发生干涉和衍射现象D．在光的双缝干涉实验中，若粒子每次都是一个一个地通过，能确定粒子会通过哪一个缝8．在科学研究中，常利用热中子衍射研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距（约）相近。已知中子质量，普朗克常量，可以估算热中子动能的数量级为（）A． B． C． D．9.1927年戴维逊和革末完成了电子衍射实验，该实验是荣获诺贝尔奖的重大近代物理实验之一．如图所示是该实验装置的简化图，下列说法不正确的是()A．亮条纹是电子到达概率大的地方B．该实验说明物质波理论是正确的C．该实验再次说明光子具有波动性D．该实验说明实物粒子具有波动性10．2021年开始实行的“十四五”规划提出，把量子技术与人工智能和半导体一起列为重点研发对象，在量子通信技术方面，中国已有量子通信专利数超3000项，领先美国。下列有关说法正确的是（）A．玻尔在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念B．动能相同的一个质子和电子，质子的德布罗意波长比电子长C．康普顿效应表明光子不仅具有能量，还具有动量D．普朗克大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性11．让电子束通过电场加速后，照射到金属晶格（大小约10-10m）上，可得到电子的衍射图样，如图所示。下列说法正确的是（）A．电子衍射图样说明了电子具有粒子性B．加速电压越大，电子的物质波波长越小C．电子物质波波长比可见光波长更长D．动量相等的质子和电子，对应的物质波波长不相等12.用很弱的光做双缝干涉实验，把入射光减弱到可以认为光源和感光胶片之间不可能同时有两个光子存在，如图所示是不同数量的光子照射到感光胶片上得到的照片。这些照片说明（）A．光只有粒子性没有波动B．光只有波动性没有粒子性C．少量光子的运动显示波动性，大量光子的运动显示粒子性D．少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性13.从光的波粒二象性出发，下列说法正确的是（）A．光是高速运动的微观粒子，每个光子都具有波粒二象性B．光的频率越高，光子的能量越大C．在光的干涉中，暗条纹的地方是光子不会到达的地方D．在光的干涉中，光子一定到达亮条纹的地方14.科研人员利用冷冻电镜断层扫描技术首次“拍摄”到新冠病毒的3D清晰影像，冷冻电镜是利用高速电子具有波动性原理，其分辨率比光学显微镜高1000倍以上。下列说法正确的是（）A．电子的实物波是电磁波B．电子的德布罗意波长与其动量成正比C．冷冻电镜的分辨率与电子加速电压有关，加速电压越高，则分辨率越低D．若用相同动能的质子代替电子，理论上也能“拍摄”到新冠病毒的3D清晰影像15.脉冲燃料激光器以的脉冲形式发射波长为585nm的光，这个波长的光可以被血液中的血红蛋白强烈吸收，从而有效清除由血液造成的瘢痕。每个脉冲向瘢痕传送约为的能量，普朗克常量为。（）A．每个光子的能量约为B．每个光子的动量约为C．激光器的输出功率不能小于1.24WD．每个脉冲传送给瘢痕的光子数约为个16.波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有（）A．光电效应现象揭示了光的波动性B．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明运动的中子具有波动性C．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等17.波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的为（）A．电子束通过双缝后形成的干涉图样可用电子的粒子性解释B．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关C．康普顿效应说明光具有波动性D．黑体既不反射电磁波，也不向外辐射电磁波18.德布罗意提出实物粒子具有波动性，与实物粒子相联系的波称为德布罗意波，其波长与粒子的动量存在某种关系。从静止开始先后经同一加速电场加速后的氘核和粒子的德布罗意波波长之比为（）A． B． C． D．19.2021年开始实行的“十四五”规划提出，把量子技术与人工智能和半导体一起列为重点研发对象。技术方面，中国量子通信专利数超3000项，领先美国。在通往量子论的道路上，一大批物理学家做出了卓越的贡献，下列有关说法错误的是（）A．普朗克在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念B．玻尔第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念C．赫兹大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性D．弗兰克和赫兹利用电子轰击汞原子，获得了除光谱测量外用其他方法证实原子中分立能级存在的途径，为能够证明原子能量的量子化现象提供了实验基础多选题20.根据物质波理论，下列说法正确的是（）微观粒子有波动性，宏观物体没有波动性宏观物体和微观粒子都具有波动性宏观物体的波动性不易被人观察到是因为它的波长太长21.运动的微观粒子具有波粒二象性，有能量E、动量p，也对应着一定的波长λ。m表示粒子的质量，下列图像正确的是()22．波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的是()A．黑体辐射规律可用光的波动性解释B．光电效应现象揭示了光的粒子性C．电子束射到晶体上产生衍射图样说明电子具有波动性D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波波长也相等23．中国的网络建设开始迈向5G时代，5G即第五代移动通信技术，采用3300～5000MHz频段，相比于现有的4G（即第四代移动通信技术，采用1880～2635MHz频段）技术而言，具有更大的优势。5G信号与4G信号相比，下列说法正确的是（）A．5G信号比4G信号在真空中的传播速度快B．4G信号波动性更显著C．4G和5G信号都是横波D．5G信号更容易发生明显衍射现象E．5G信号能量比4G信号能量更大24.著名物理学家汤姆孙曾在实验中让电子束通过电场加速后，通过多晶薄膜得到了如图所示衍射图样，已知电子质量为，加速后电子速度m/s，普朗克常量J·s，则（）A．该图样说明了电子具有粒子性B．该实验中电子的德布罗意波长约为0.15nmC．加速电压越大，电子的物质波波长越大D．使用电子束工作的电子显微镜中，加速电压越大，分辨本领越强25.关于光电效应和康普顿效应的规律，下列说法正确的是（）A．光电效应中，金属板向外发射的光电子又可以叫光子B．用光照射金属不能发生光电效应是因为该入射光的频率小于金属的截止频率C．石墨对X射线散射时，部分X射线的散射光波长会变大，这个现象称为康普顿效应D．康普顿效应说明光具有粒子性26.下列说法正确的是（）A．光的频率越低，其粒子性越显著B．物质波理论告诉我们，任何运动的微观粒子都具有波粒二象性C．光子说表明光也是一种粒子，所以光子的运动也可以用牛顿运动定律进行分析D．光波不同于宏观概念中的那种连续的波，它是表明大量光子运动规律的一种概率波27.1927年戴维森和G.P.汤姆孙分别完成了电子束衍射的实验，该实验是荣获诺贝尔奖的重大近代物理实验之一。如图所示是该实验装置的简化图，下列说法正确的是（）A．亮条纹说明电子不是沿直线运动的 B．该实验说明物质波理论是正确的C．该实验再次说明光子具有波动性 D．该实验说明实物粒子具有波动性28.关于波粒二象性，下列说法正确的是（）A．图甲中紫光照射到锌板上可以发生光电效应，则其他可见光照射到锌板上不一定可以发生光电效应B．图乙中入射光的强度越大，则在阴极板上产生的光电子的最大初动能越大C．图丙说明光子既有粒子性也有波动性D．戴维孙和汤姆孙利用图丁证明了电子具有波动性29.如图为人们利用量子理论研制的电子显微镜拍摄到的铀酰微晶照片，放大了约1亿倍，这是光学显微镜做不到的对于量子理论的建立过程，下列说法符合事实的是（）A．普朗克能量子假说得出的黑体辐射公式很好地解释了黑体辐射实验规律B．爱因斯坦光子说解释了光电效应现象，说明了光子具有能量和动量C．玻尔氢原子理论中电子的运动是具有确定坐标的质点的轨道运动D．电子显微镜利用高速电子束的德布罗意波长比可见光波长更小提高了分辨能力非选择题30.任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与之对应，波长是λ＝，式中p是运动物体的动量，h是普朗克常量，人们把这种波叫做德布罗意波。现有一个德布罗意波长为λ1的物体1和一个德布罗意波长为λ2的物体2，二者相向正撞后粘在一起，已知|p1|<|p2|，则粘在一起的物体的德布罗意波长为_______。31.光照射到物体上对物体表面产生的压力叫光压，科学家设想在未来的宇航事业中利用太阳照射到太阳帆上产生的光压来加速星际飞船，设该飞船所在地每秒每单位面积接收到光的总能量为E，光平均波长为，光在真空中的速度为c，太阳帆面积为S，反射率100%，设太阳光垂直射到太阳帆上，飞船总质量为m，普朗克常量为h。求：（1）太阳帆上每秒内接受到光子的个数；（2）星际飞船飞行的加速度。光电效应实验中，用波长为的单色光A照射某金属板时，刚好有光电子从金属表面逸出。已知普朗克常量为，光速为，电子质量为。若用波长为的单色光B照射该金属板，求：（1）光电子的最大初动能；（2）金属表面逸出光电子的物质波的最短波长。第四章原子结构与波粒二象性第五节粒子的波动性和量子力学的建立[核心素养·明目标]核心素养学习目标物理观念形成实物粒子也具有波粒二象性的观念，了解量子力学在生活中的应用科学思维能够利用波粒二象性关系式解释实物粒子的波动性，能在生活中发现量子力学的具体应用情形，并作出解释科学探究通过物质波的验证，掌握验证物理理论的基本方法——实验科学态度与责任量子力学逐渐建成的，也不是某个人就能建立，使学生做事要懂得合作，要持之以恒[基础知识深层理解提高]知识点一：粒子的波动性1．德布罗意波：每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系，这种与实物粒子相联系的波称为德布罗意波，也叫物质波．2．粒子的能量ε和动量p跟它所对应的波的频率ν和波长λ之间的关系：ν＝eq\f(ε,h)，λ＝eq\f(h,p).知识点二：物质波的实验验证1．实验探究思路：干涉、衍射是波特有的现象，如果实物粒子具有波动性，则在一定条件下，也应该发生干涉或衍射现象．2．实验验证：1927年戴维孙和汤姆孙分别用单晶和多晶晶体做了电子束衍射的实验，得到了电子的衍射图样，证实了电子的波动性．3．说明：除了电子以外，人们陆续证实了中子、质子以及原子、分子的波动性，对于这些粒子，德布罗意给出的ν＝eq\f(ε,h)和λ＝eq\f(h,p)关系同样正确．4．电子、质子、原子等粒子和光一样，也具有波粒二象性．知识点三：量子力学的建立经典物理学无法解释的现象，这就表明，微观世界的物理规律和宏观世界的物理定律可能存在巨大的差别，人们需要建立描述微观世界的物理理论。普朗克黑体辐射理论：ε=hν爱因斯坦光电效应理论：EK=hv-w0普朗克常量：h康普顿散射理论：玻尔氢原子理论：hv=En-Em德布罗意物质波假说：，在它们的背后，应该存在着统一描述微观世界行为的普遍性规律。德国物理家海森堡和玻恩等人对玻尔的氢原子理论进行了推广和改造，使之可以适用于更普遍的情况。奥地利物理学家薛定谔提出了物质波满足的方程——薛定谔方程。把这个方程应用于氢原子，就很容易能得到氢原子光谱的公式。最终建立量子力学：描述微观世界的理论。[典型例题、易错易混点剖析]易错易混点1对物质波的理解易错易混点辨析:(1)任何物体，小到电子、质子，大到行星、太阳都存在波动性，这种波叫物质波，其波长λ＝eq\f(h,p).我们之所以观察不到宏观物体的波动性，是因为宏观物体对应的波长太小．(2)德布罗意假说是光的波粒二象性的一种推广，使之包括了所有的物质粒子，即光子与实物粒子都具有粒子性，又都具有波动性，与光子对应的波是电磁波，与实物粒子对应的波是物质波．2．计算物质波波长的方法(1)根据已知条件，写出宏观物体或微观粒子动量的表达式p＝mv.(2)根据波长公式λ＝eq\f(h,p)求解．(3)注意区分光子和微观粒子的能量和动量的不同表达式．如光子的能量：ε＝hν，动量p＝eq\f(h,λ)；微观粒子的动能：Ek＝eq\f(1,2)mv2，动量p＝mv.例题1太阳帆飞行器是利用太阳光获得动力的一种航天器，其原理是光子在太阳帆表面反射的过程中会对太阳帆产生一个冲量。若光子垂直太阳帆入射并反射，其波长为，普朗克常量为h，则对它的冲量大小为（）A． B． C． D．解析：选B，光子在太阳帆表面反射的过程中会对太阳帆产生一个冲量，光子垂直太阳帆入射并反射，根据动量定理故选B。例题2.下表是几种金属的截止频率和逸出功，用频率为的光照射这些金属，哪种金属能产生光电效应，且从该金属表面逸出的具有最大初动能的光电子对应的德布罗意波长最长（）金属钨钙钠铷截止频率（×1014Hz）10.957.735.535.15逸出功（eV）4.543.202.292.13A．钨 B．钙 C．钠 D．铷解析：选B，由题意知，仅有钙、钠和铷三种金属能发生光电效应，根据以及德布罗意波公式根据动量和动能的关系联立可得钙代入数据从钙金属表面逸出的具有最大初动能的光电子对应的德布罗意波长最长，故B正确，ACD错误。故选B。易错易混点2波粒二象性的理解易错易混点辨析：光的波粒二象性1.光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有波动性。2.光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性。3.光既有波动性，又有粒子性，两者不是孤立的，而是有机的统一体，其表现规律为：(1)从频率上看：频率越低的光波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高的光粒子性越显著，越不容易看到光的干涉和衍射现象，其穿透本领越强。(2)从传播与作用上看：光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时往往表现出粒子性。(3)波动性与粒子性的统一：由光子的能量ε＝hν、光子的动量p＝eq\f(h,λ)也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的光子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——频率ν或波长λ。(4)理解光的波粒二象性时不可把光当成宏观概念中的波，也不可把光当成宏观概念中的粒子。例题3.波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有（）A．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释B．光电效应现象揭示了光的波粒二象性C．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等解析：选C，A．黑体辐射的实验规律不能使用光的波动性解释，而普朗克借助于能量子假说，成功的解释了黑体辐射规律，破除了“能量连续变化”的传统观念，A错误；B．光电效应现象揭示了光的粒子性，B错误；C．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性，C正确；D．动量与动能关系为由于质子和电子的质量不同，所以动量不相等，根据德布罗意波长表达式可知质子和电子的德布罗意波长不相等，D错误；故选C。例题4。下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是（）A．有的光是波，有的光是粒子B．光子与电子是同样的一种粒子C．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著D．康普顿效应表明光具有波动性解析：选C,A．一切光都具有波粒二象性，光的有些现象（如干涉、衍射）表现出波动性，光的有些现象（如光电效应、康普顿效应）表现出粒子性，A错误；B．电子是实物粒子，有静止质量，光子不是实物粒子，没有静止质量，电子是以实物形式存在的物质，光子是以场形式存在的物质，B错误；C．光的波长越长，衍射性越好，即波动性越显著，光的波长越短，粒子性就越显著，C正确；D．康普顿效应表明光具有粒子性，D错误。故选C。【针对训练】一、单选题1.下列说法正确的是（）物质波属于机械波只有像电子、质子、中子这样的微观粒子才具有波动性德布罗意认为，任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳都具有一种波和它对应，这种波叫做物质波宏观物体运动时，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，与机械波性质不同。宏观物体也具有波动性，只是干涉、衍射现象不明显，只有选项C正确。2.如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们的（）也相等。速度B.动能C.动量D。总动能解析∶选D，由德布罗意波长知二者的动量应相同，故选项C正确，由p=mv可知二者速度不同，，二者动能不同，由E=mc²可知总能量也不同。答案C。3.如果下列四种粒子具有相同的速率,则德布罗意波长最小的是()A.α粒子 B.β粒子C.中子 D.质子解析:选A，由德布罗意波长λ=hp,动量p=mv可得λ=h4.已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，电子的质量为9.11×10－31kg，一个电子和一滴直径约为4μm的油滴具有相同动能，则电子与油滴的德布罗意波长之比的数量级为()A．10－8 B．106C．108 D．1016解析：选C，根据德布罗意波长公式λ＝eq\f(h,p)，以及动量与动能的关系式p＝eq\r(2mEk)，得λ＝eq\f(h,\r(2mEk))，由题意可知，电子与油滴的动能相同，则eq\f(λ电,λ油)＝eq\r(\f(m油,m电))，已知油滴的直径约为d＝4μm，则油滴的质量约为m油＝ρ油·eq\f(1,6)πd3＝0.8×103×eq\f(1,6)×3.14×(4×10－6)3kg＝2.7×10－14kg，代入数据解得eq\f(λ电,λ油)＝eq\r(\f(2.7×10－14,9.11×10－31))＝108，故选C。5.康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现散射的X射线中，除了有与入射波长相同的成分外，还有其他波长的X射线，这是由入射光子与晶体中的电子碰撞引起的。已知普朗克常量为h。下列说法错误的是（）A．康普顿效应揭示了光的粒子性B．光子散射后波长变大C．光子与电子碰撞后速度变小D．若碰撞后电子的动量为p，则其物质波波长为解析;选C,A．康普顿效应揭示了光的粒子性，选项A正确，不符合题意；B．光子散射后能量减小，则频率减小，波长变大，选项B正确，不符合题意；C．X射线是电磁波，则光子与电子碰撞后速度不变，选项C错误，符合题意；D．若碰撞后电子的动量为p，则其物质波波长为,选项D正确，不符合题意。故选C。6.极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图（a）（b）（c）所示的图像，则（）A．图像（a）表明光具有波动性B．图像（c）表明光具有粒子性C．用紫外线观察不到类似的图像D．实验表明光是一种概率波解析:选D，AB．图像（a）只有分散的亮点，表明光具有粒子性；图像（c）呈现干涉条纹，表明光具有波动性，AB错误；C．紫外线也具有波粒二象性，也可以观察到类似的图像，C错误；D．实验表明光是一种概率波，D正确。故选D。7.下列关于概率波的说法中，正确的是（

）A．概率波就是机械波B．物质波是一种概率波C．概率波和机械波的本质是一样的，都能发生干涉和衍射现象D．在光的双缝干涉实验中，若粒子每次都是一个一个地通过，能确定粒子会通过哪一个缝解析：选B，A．概率波具有波粒二象性，因此概率波不是机械波，选项A错误；B．对于电子和其他微观粒子，由于同样具有波粒二象性，所以与它们相联系的物质波也是概率波，B正确；C．概率波和机械波都能发生干涉和衍射现象，但它们的本质不一样，C错误；D．在光的双缝干涉实验中，若只有一个粒子，则它从两个缝穿过的概率是一样的，D错误．故选B.8．在科学研究中，常利用热中子衍射研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距（约）相近。已知中子质量，普朗克常量，可以估算热中子动能的数量级为（）A． B． C． D．解析：选C，根据德布罗意波理论，中子动量为，中子动能为联立代入数据可估算出中子动能的数量级为或，故C正确，ABD错误。故选C。9.1927年戴维逊和革末完成了电子衍射实验，该实验是荣获诺贝尔奖的重大近代物理实验之一．如图所示是该实验装置的简化图，下列说法不正确的是()A．亮条纹是电子到达概率大的地方B．该实验说明物质波理论是正确的C．该实验再次说明光子具有波动性D．该实验说明实物粒子具有波动性解析：选C，BCD．电子属于实物粒子，电子衍射实验说明电子具有波动性，说明物质波理论是正确的，与光的波动性无关，BD正确，C错误；A．物质波也是概率波，亮条纹是电子到达概率大的地方，A正确。此题选择不正确的，故选C。11．2021年开始实行的“十四五”规划提出，把量子技术与人工智能和半导体一起列为重点研发对象，在量子通信技术方面，中国已有量子通信专利数超3000项，领先美国。下列有关说法正确的是（）A．玻尔在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念B．动能相同的一个质子和电子，质子的德布罗意波长比电子长C．康普顿效应表明光子不仅具有能量，还具有动量D．普朗克大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性解析：选C，A．普朗克在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念，A错误；B．根据p=因为质子质量大于电子质量，所以质子动量大于电子的动量，由λ=知质子的德布罗意波长比电子的短，B错误；C．康普顿根据p=对康普顿效应进行解释，其基本思想是光子不仅具有能量，而且具有动量，C正确；D．德布罗意大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性，D错误。故选C。11．让电子束通过电场加速后，照射到金属晶格（大小约10-10m）上，可得到电子的衍射图样，如图所示。下列说法正确的是（）A．电子衍射图样说明了电子具有粒子性B．加速电压越大，电子的物质波波长越小C．电子物质波波长比可见光波长更长D．动量相等的质子和电子，对应的物质波波长不相等解析：选B，A．电子衍射图样说明了电子具有波动性，故A错误；B．根据，解得加速电压越大，电子的物质波波长越小，故B正确；C．电子是实物粒子，其动量更大，根据可知电子物质波波长比可见光波长更短，故C错误；D．根据可知动量相等的质子和电子，对应的物质波波长也相等，故D错误。故选B。12.用很弱的光做双缝干涉实验，把入射光减弱到可以认为光源和感光胶片之间不可能同时有两个光子存在，如图所示是不同数量的光子照射到感光胶片上得到的照片。这些照片说明（）A．光只有粒子性没有波动B．光只有波动性没有粒子性C．少量光子的运动显示波动性，大量光子的运动显示粒子性D．少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性解析：选D，由于光的传播不是连续的，而是一份一份的，每一份就是一个光子，所以每一次经狭缝只有一个光子，当一个光子到达某一位置时，该位置感光留下痕迹，由于单个光子表现粒子性，即每个光子所到达的区域是不确定的，可大量光子表现出波动性，所以长时间曝光后最后形成了第三个图片中明暗相间的条纹，因此这些照片说明了光具有波粒二象性，即少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性，ABC错误，D正确。故选D。13.从光的波粒二象性出发，下列说法正确的是（）A．光是高速运动的微观粒子，每个光子都具有波粒二象性B．光的频率越高，光子的能量越大C．在光的干涉中，暗条纹的地方是光子不会到达的地方D．在光的干涉中，光子一定到达亮条纹的地方解析：选B，A．光是高速运动的微观粒子，光的波动性是对大量光子集体行为的一种描述，所以不能说每个光子都具有波粒二象性，故A错误；B．光的频率越高，光子的能量越大，故B正确；CD．在光的干涉中，亮条纹是光子出现概率高的位置，暗条纹是光子出现概率低的位置，光子并不是一定到达亮条纹的地方，也并不一定就不出现在暗条纹的地方，故CD错误。故选B。14.科研人员利用冷冻电镜断层扫描技术首次“拍摄”到新冠病毒的3D清晰影像，冷冻电镜是利用高速电子具有波动性原理，其分辨率比光学显微镜高1000倍以上。下列说法正确的是（）A．电子的实物波是电磁波B．电子的德布罗意波长与其动量成正比C．冷冻电镜的分辨率与电子加速电压有关，加速电压越高，则分辨率越低D．若用相同动能的质子代替电子，理论上也能“拍摄”到新冠病毒的3D清晰影像解析：选D,A．电子的实物波是德布罗意波，不是电磁波，故A错误；B．根据可知电子的德布罗意波长与其动量成反比，故B错误；C．冷冻电镜的分辨率与电子加速电压有关，加速电压越高，电子速度越大，动量越大，德布罗意波长越小，分辨率越高，从而使冷冻电镜的分辨率越高，故C错误；D．实物粒子的德布罗意波长与动能的关系为因为质子的质量比电子的质量大，所以在动能相同的情况下，质子的德布罗意波长比电子的德布罗意波长更小，分辨率越高，若用相同动能的质子代替电子，理论上也能“拍摄”到新冠病毒的3D清晰影像，故D正确。故选D。15.脉冲燃料激光器以的脉冲形式发射波长为585nm的光，这个波长的光可以被血液中的血红蛋白强烈吸收，从而有效清除由血液造成的瘢痕。每个脉冲向瘢痕传送约为的能量，普朗克常量为。（）A．每个光子的能量约为B．每个光子的动量约为C．激光器的输出功率不能小于1.24WD．每个脉冲传送给瘢痕的光子数约为个解析：选D，A．每个光子的能量约为选项A错误；B．每个光子的动量约为选项B错误。C．激光器的输出功率不能小于选项C错误；D．每个脉冲传送给瘢痕的光子数约为选项D正确。故选D。16.波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有（）A．光电效应现象揭示了光的波动性B．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明运动的中子具有波动性C．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等解析：选B，A．光电效应无法用波动性解释，爱因斯坦引入了光量子，成功解释了光电效应，因此光电效应现象揭示了光的粒子性，故A错误；B．衍射和干涉是波特有的现象，热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性，故B正确；C．黑体辐射的实验规律无法用光的波动性解释为了解释黑体辐射规律，普朗克建立了量子理论成功解释了黑体辐射的实验规律，故C错误；D．根据，因为质子质量大于电子质量，质子动量大于电子的动量，由知质子的德布罗意波长比电子的小。故D错误。故选B。17.波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的为（）A．电子束通过双缝后形成的干涉图样可用电子的粒子性解释B．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关C．康普顿效应说明光具有波动性D．黑体既不反射电磁波，也不向外辐射电磁波解析：选B，A．电子束通过双缝后形成的干涉图样可用电子的波动性解释，选项A错误；B．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，选项B正确；C．康普顿效应说明光具有粒子性，选项C错误；D．自然界的任何物体都向外辐射电磁波，黑体是一个理想化了的物体，它能吸收各种电磁波而不反射电磁波的物体，故D错误：故选B。18.德布罗意提出实物粒子具有波动性，与实物粒子相联系的波称为德布罗意波，其波长与粒子的动量存在某种关系。从静止开始先后经同一加速电场加速后的氘核和粒子的德布罗意波波长之比为（）A． B． C． D．解析：选D，粒子被加速电场加速后的速度由动能定理知解得，则粒子的动量为，又根据德布罗意波波长的公式代入数据可得则从静止开始先后经同一加速电场加速后的氘核和粒子的德布罗意波波长之比为ABC错误，D正确。故选D。19.2021年开始实行的“十四五”规划提出，把量子技术与人工智能和半导体一起列为重点研发对象。技术方面，中国量子通信专利数超3000项，领先美国。在通往量子论的道路上，一大批物理学家做出了卓越的贡献，下列有关说法错误的是（）A．普朗克在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念B．玻尔第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念C．赫兹大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性D．弗兰克和赫兹利用电子轰击汞原子，获得了除光谱测量外用其他方法证实原子中分立能级存在的途径，为能够证明原子能量的量子化现象提供了实验基础解析：选C,A．普朗克在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念，A正确，不符合题意；B．玻尔第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，B正确，不符合题意；C．德布罗意大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性，C错误，符合题意；D．弗兰克和赫兹利用电子轰击汞原子，获得了除光谱测量外用其他方法证实原子中分立能级存在的途径，为能够证明原子能量的量子化现象提供了实验基础，D正确，不符合题意。故选C。多选题20.根据物质波理论，下列说法正确的是（）微观粒子有波动性，宏观物体没有波动性宏观物体和微观粒子都具有波动性宏观物体的波动性不易被人观察到是因为它的波长太长速度相同的质子和电子相比，电子的波动性更为节明显解析∶选BD,一切运动的物体都有一种物质波与它对应，所以宏观物体和微观粒子都具有波动性，选项A错误，选项B正确；宏观物体的物质波波长很短，不易观察到它的波动性，选项C错误；速度相同的质子与电子相比，电子质量小，由知电子的物质波波长更长，所以电子波动性更明显，选项D正确。答案∶BD。21.运动的微观粒子具有波粒二象性，有能量E、动量p，也对应着一定的波长λ。m表示粒子的质量，下列图像正确的是()解析：选AC根据爱因斯坦质能方程可知，粒子的能量E＝mc2，则E­m图像是一个正比例函数图像，故A正确，B错误；根据德布罗意波长公式λ＝eq\f(h,p)可知，粒子的动量p＝eq\f(h,λ)，则p­eq\f(1,λ)图像是正比例函数图像，故C正确，D错误。22．波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的是()A．黑体辐射规律可用光的波动性解释B．光电效应现象揭示了光的粒子性C．电子束射到晶体上产生衍射图样说明电子具有波动性D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波波长也相等解析：选BC黑体辐射的实验规律不能用光的波动性解释，而普朗克借助于能量子假说，完美地解释了黑体辐射规律，破除了“能量连续变化”的传统观念，故A错误；光既有波动性又有粒子性，光电效应现象揭示了光的粒子性，故B正确；德布罗意提出了实物粒子同样具有波动性，电子束射到晶体上产生的衍射图样是波的特征，证明了电子具有波动性，故C正确；根据德布罗意波长公式λ＝eq\f(h,p)，又p＝eq\r(2mEk)，则λ＝eq\f(h,\r(2mEk))，若一个电子和一个质子的动能Ek相等，由于质子质量比电子质量大得多，则其德布罗意波波长不相等，故D错误。23．中国的网络建设开始迈向5G时代，5G即第五代移动通信技术，采用3300～5000MHz频段，相比于现有的4G（即第四代移动通信技术，采用1880～2635MHz频段）技术而言，具有更大的优势。5G信号与4G信号相比，下列说法正确的是（）A．5G信号比4G信号在真空中的传播速度快B．4G信号波动性更显著C．4G和5G信号都是横波D．5G信号更容易发生明显衍射现象E．5G信号能量比4G信号能量更大解析：选BCE，A．任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，传播速度相同，故A错误；B．4G信号频率较低，波动性更显著，故B正确；C．电磁波均为横波，故C正确；D．因5G信号的频率高，则波长小，可知4G信号更容易发生明显的衍射现象，故D错误；E．5G信号的频率更高，所以能量更大，故E正确。故选BCE。24.著名物理学家汤姆孙曾在实验中让电子束通过电场加速后，通过多晶薄膜得到了如图所示衍射图样，已知电子质量为，加速后电子速度m/s，普朗克常量J·s，则（）A．该图样说明了电子具有粒子性B．该实验中电子的德布罗意波长约为0.15nmC．加速电压越大，电子的物质波波长越大D．使用电子束工作的电子显微镜中，加速电压越大，分辨本领越强解析：选BD,A．图为电子束通过多晶薄膜的衍射图样，因为衍射是波所特有的现象，所以说明了电子具有波动性，A错误；B．由德布罗意波长公式可得，而动量，两式联立得该实验中电子的德布罗意波长约为0.15nm，B正确；C．由德布罗意波长公式可得，而动量两式联立得加速电压越大，电子的波长越短，衍射现象就越不明显，分辨本领越强，C错误，D正确。故选BD。25.关于光电效应和康普顿效应的规律，下列说法正确的是（）A．光电效应中，金属板向外发射的光电子又可以叫光子B．用光照射金属不能发生光电效应是因为该入射光的频率小于金属的截止频率C．石墨对X射线散射时，部分X射线的散射光波长会变大，这个现象称为康普顿效应D．康普顿效应说明光具有粒子性解析：选BCD,A．光电效应中，金属板吸收光子后，向外发射的电子叫光电子，即光子与光电子不同，故A错误。B．当入射光的频率大于或等于极限频率时，才会发生光电效应。故B正确。C．石墨对X射线散射时，部分X射线的散射光波长会变大，这个现象称为康普顿效应。故C正确。D．光电效应现象、康普顿效应说明光具有粒子性，故D正确。故选BCD。26.下列说法正确的是（）A．光的频率越低，其粒子性越显著B．物质波理论告诉我们，任何运动的微观粒子都具有波粒二象性C．光子说表明光也是一种粒子，所以光子的运动也可以用牛顿运动定律进行分析D．光波不同于宏观概念中的那种连续的波，它是表明大量光子运动规律的一种概率波解析：选BD,A．在光的波粒二象性中，频率越大的光，光子的能量越大，粒子性越显著，频率越小的光其波动性越显著，故A错误；B．物质波理论告诉我们