高中物理人教版5第十七章波粒二象性3粒子的波动性

[课时作业3]一、选择题1（多选）．关于物质波，以下说法不正确的是()A．任何一个物体都有一种波与之对应B．抖动细绳一端，绳上的波就是物质波C．动能相等的质子和电子相比，质子的物质波波长长D．动能相等的质子和电子相比，质子的物质波波长短E．宏观物体不会发生明显的衍射或干涉现象，所以没有物质波解析：任何一个物体都是运动着的，根据德布罗意假设，都有一种波与之对应，A对；绳上的波是机械波，不是物质波，B错；动能相等时，由p＝eq\r(2mEk)得质子的动量大些，由λ＝eq\f(h,p)知质子的物质波波长短，C错，D对；宏观物体物质波波长太短，难以观测，但具有波动性，E错．答案：BCE2（多选）．关于光的波粒二象性，下列说法中正确的是()A．光的粒子性说明每一个光子就像一个极小的球体B．光是波，与橡皮绳上的波相似C．光的波动性是大量光子运动规律的表现，在干涉条纹中，那些光强度大的地方，光子到达的概率大D．在宏观世界中波动性和粒子性是对立的，在微观世界是可以统一的解析：由于波动性和粒子性是光同时具有的两种属性，故不同于宏观概念中的波和粒子，故A、B选项错误．在干涉实验中，光强度大的地方，即为光子到达概率大的地方，表现为亮纹，光强度小的地方，即为光子到达概率小的地方，表现为暗纹，故C选项正确．在宏观世界中，牛顿的“微粒说”与惠更斯的“波动说”是相互对立的，只有在微观世界中，波动性和微粒性才统一，故D选项正确．答案：CD3（多选）．根据爱因斯坦的“光子说”可知，下列说法错误的是()A．“光子说”本质就是牛顿的“微粒说”B．光的波长越大，光子的能量越小C．一束单色光的能量可以连续变化D．只有光子数很多时，光才具有粒子性E．光子也具有波动性解析：爱因斯坦的“光子说”与牛顿的“微粒说”本质不同，选项A错误．由E＝heq\f(c,λ)可知选项B正确．一束单色光的能量不能连续变化，只能是单个光子能量的整数倍，选项C错误．光子不但具有波动性，而且具有粒子性，选项D错误，E正确．答案：ACD4．（多选）频率为ν的光子，德布罗意波波长为λ＝eq\f(h,p)，能量为ε，则光的速度为()\f(ελ,h) B．pε\f(ε,p) \f(h2,εp)解析：根据c＝λν，ε＝hν，λ＝eq\f(h,p)，即可解得光的速度为eq\f(ελ,h)或eq\f(ε,p)，故选A、C.答案：AC5．显微镜观看细微结构时，由于受到衍射现象的影响而观察不清，因此观察越细小的结构，就要求波长越短，波动性越弱．在加速电压值相同的情况下，电子显微镜与质子显微镜的分辨本领，下列判定正确的是()A．电子显微镜分辨本领较强B．质子显微镜分辨本领较强C．两种显微镜分辨本领相同D．两种显微镜分辨本领不便比较解析：在电场中加速eU＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(p2,2m)，又由物质波公式λ＝eq\f(h,p)得λ＝eq\f(h,\r(2meU))，所以经相同电压加速后的质子与电子相比，质子的物质波波长短，不易发生明显衍射，从而质子显微镜分辨本领较强，即B选项正确．答案：B6．（多选）下列说法正确的是()A．光的干涉和衍射现象说明光具有波动性，光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性，所以我们可以说光具有波粒二象性B．一个电子和一个质子具有相同的动能时，因为电子的质量比质子的小，所以电子的动量就小C．一个电子和一个质子具有相同的动能时，电子的德布罗意波波长比质子的小D．一个电子和一个质子具有相同的动能时，电子的德布罗意波波长比质子的大E．一个电子与一个质子具有相同的动量时，电子的德布罗意波波长比质子小解析：光既具有波动性，又具有粒子性，说明了光具有波粒二象性，A正确；一个电子和一个质子具有相同的动能时．动量和动能的关系式为p＝eq\r(2mEk)，由于电子的质量比质子的质量小，可知电子的动量小，B正确；又由λ＝eq\f(h,p)知电子的动量小，其德布罗意波波长应比质子的德布罗意波波长大，C、E错误，D正确．答案：ABD7．（多选）灯丝发射的电子束经过电场加速后从阳极上的狭缝穿出，通过两条平行狭缝后，在荧光屏上形成明显的双缝干涉图样．已知一个电子从狭缝穿出时动量为p，普朗克常量为h，则()A．经过电场加速后，电子的德布罗意波波长为eq\f(p,h)B．经过电场加速后，电子的德布罗意波波长为eq\f(h,p)C．荧光屏上暗条纹的位置是电子不能到达的位置D．荧光屏上亮条纹的位置是电子到达概率大的位置E．荧光屏上暗条纹的位置是电子到达概率小的位置解析：由物质波的波长公式可知，电子的德布罗意波波长为eq\f(h,p)，A错，B对；荧光屏上暗条纹的位置是电子到达概率小的区域，C错、E对；荧光屏上亮条纹的位置是电子到达概率大的区域，D对．答案：BDE8．质量为m的粒子原来的速度为v，现将粒子的速度增大为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)倍解析：根据λ＝eq\f(h,p)＝eq\f(h,mv)知，v增大为2v时，λ变为eq\f(λ,2)，故选C.答案：C9．（多选）利用金属晶格(大小约10－10m)作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子通过电场加速后，让电子束照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样．已知电子质量为m，电荷量为e，初速度为0，加速电压为U，普朗克常量为hA．该实验说明了电子具有波动性B．实验中电子束的德布罗意波波长为λ＝eq\f(h,\r(2meU))C．加速电压U越大，电子的衍射现象越明显D．若用相同动能的质子替代电子，衍射现象将更加明显解析：得到电子的衍射图样，说明电子具有波动性，A正确．德布罗意波波长公式λ＝eq\f(h,p)，而动量p＝eq\r(2mEk)＝eq\r(2meU)，两式联立得λ＝eq\f(h,\r(2meU))，B正确．从公式λ＝eq\f(h,\r(2meU))可知，加速电压越大，电子的波长越小，衍射现象就越不明显；用相同动能的质子替代电子，质子的波长较小，衍射现象相比电子更不明显，故C、D错误．答案：AB10．如图所示，光滑水平面上有两个大小相同的钢球A、B，A球的质量大于B球的质量．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．设碰前A球的德布罗意波波长为λ1，碰后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＝λ3 B．λ1＝λ2＋λ3C．λ1＝eq\f(λ2λ3,λ2－λ3) D．λ1＝eq\f(λ2λ3,λ2＋λ3)解析：由德布罗意波波长公式λ＝eq\f(h,p)可知p＝eq\f(h,λ)，对A、B系统由动量守恒定律得pA＝pA′＋pB′，即eq\f(h,λ1)＝eq\f(h,λ2)＋eq\f(h,λ3)，所以λ1＝eq\f(λ2λ3,λ2＋λ3)，D正确．答案：D二、非选择题11．光子的动量p与能量ε的关系为p＝eq\f(ε,c)，静止的原子核放出一个波长为λ的光子，已知普朗克常量为h，光在真空中传播的速度为c，求：(1)质量为M的反冲核的速度为多少？(2)反冲核运动时物质波的波长是多少？解析：(1)由λ＝eq\f(h,p)得p＝eq\f(h,λ)，由光子与原子核组成的系统动量守恒，得0＝p－Mv′，故v′＝eq\f(p,M)＝eq\f(h,λM).(2)由德布罗意波波长公式λ′＝eq\f(h,p′)知，反冲核运动时物质波波长λ′＝eq\f(h,p′)＝eq\f(h,p)＝λ.答案：(1)eq\f(h,λM)(2)λ12．如果一个中子和一个质量为10g的子弹都以103m/s的速度运动，则它们的德布罗意波的波长分别是多长？(中子的质量为×10－解析：中子的动量为p1＝m1v，子弹的动量为p2＝m2v，据λ＝eq\f(h,p)知中子和子弹的德布罗意