2024-2025学年新教材高中物理第四章原子结构和波粒二象性5粒子的波动性和量子力学的建立课时练习含解析新人教版选择性必修3

PAGE4-粒子的波动性和量子力学的建立(15分钟·30分)一、选择题(本题共4小题,每题5分,共20分)1.关于经典力学和量子力学,下列说法中正确的是()A.不论是对宏观物体,还是微观粒子,经典力学和量子力学都是适用的B.量子力学适用于宏观物体的运动;经典力学适用于微观粒子的运动C.经典力学适用于宏观物体的运动;量子力学适用于微观粒子的运动D.上述说法都是错误的【解析】选C。经典力学适用于宏观世界和低速运动,对于微观世界和高速运动不再适用,量子力学适用于微观粒子的运动,故A、B、D错误,C正确。2.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、中子这样的粒子才具有波动性C.任何一个运动物体,小到电子、质子,大到行星、太阳都有一种物质波和它对应D.宏观物体运动时,没有波动性【解析】选C。物质波是与一切运动着的物体相联系的波,与机械波性质不同。宏观物体也具有波动性,只是不明显,故只有C正确。3.下列物理试验中,能说明粒子具有波动性的是 ()A.通过探讨金属的遏止电压与入射光频率的关系,证明白光电效应方程的正确性B.通过测试多种物质对X射线的散射,发觉散射射线中有波长变大的成分C.利用电子通过晶体获得电子衍射图样D.流淌的空气形成的风发出声音说明空气分子的波动性【解析】选C。光电效应与X射线的散射说明白光的粒子性,故A、B错。选项C中电子的衍射证明白电子具有波动性;选项D中风发出的声音是机械波,不能说明空气分子的波动性。故选项C正确。4.电子显微镜的最高辨别率高达0.2nm,假如有人制造出质子显微镜,在加速到相同的速度状况下,质子显微镜的最高辨别率将 ()A.小于0.2nm B.大于0.2nmC.等于0.2nm D.以上说法均不正确【解析】选A。显微镜的辨别实力与波长有关,波长越短其辨别率越高,由λ=知,假如把质子加速到与电子相同的速度,因质子的质量更大,则质子的波长更短,辨别实力更高。二、非选择题(10分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)5.现用电子显微镜观测线度为d的某生物大分子的结构。为满意测量要求,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少?【解析】由德布罗意波公式λ==,得p=,而Ek===eU,解得U=。答案:【补偿训练】如图所示为证明电子波存在的试验装置,从F上飘出的热电子可认为初速度为零,所加加速电压U=104V,电子质量为m=0.91×10-30kg。电子被加速后通过小孔K1和K2【解析】电子加速后的动能Ek=mv2=eU,电子的动量p=mv==。由λ=知,λ=,代入数据得λ≈1.23×10-11m答案:1.23×10-11(10分钟·20分)6.(6分)(多选)如表列出了几种不同物体在某种速度下的德布罗意波长和频率为1MHz的无线电波的波长,由表中数据可知 ()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(100eV)9.0×10-315.0×1061.2×10-10无线电波(1MHz)3.0×1083.3×102A.要检测弹子球的波动性几乎不行能B.无线电波通常状况下表现出波动性C.电子照耀到金属晶体上能视察到波动性D.只有可见光才有波动性【解析】选A、B、C。弹子球的波长很短,所以要检测弹子球的波动性几乎不行能,选项A正确。无线电波的波长很长,波动性明显,选项B正确。电子的波长与金属晶体的尺寸相差不大,能发生明显的衍射现象,选项C正确。一切运动的物体都具有波动性,选项D错误。【补偿训练】2024年年初,我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置,发出了波长在100nm(1nm=10-9m)旁边连续可调的世界上首个最强的极紫外激光脉冲,大连光源因其光子的能量大、密度高,可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的探讨中发挥重要作用。一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子,但又不会把分子打碎。据此推断,能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h=6.6×10-34J·s,真空光速c=3×10A.10-21J B.10-18JC.10-15J D.10-12J【解析】选B。能够电离一个分子的能量即为一个极紫外波段的光子所具有的能量,E=hν=h=6.6×10-34×J≈2×10-18J,B选项正确。7.(14分)历史上美国宇航局曾经完成了用“深度撞击”号探测器释放的撞击器“击中”坦普尔1号彗星的试验。探测器上所携带的重达400kg的彗星“撞击器”以1.0×104m/s的速度径直撞向彗星的彗核部分,撞击彗星后“撞击器”溶化消逝,这次撞击使该彗星自身的运行速度出现1.0×10-7m(1)撞击前彗星“撞击器”对应物质波波长。(2)依据题中相关信息数据估算出彗星的质量。【解题指南】解决本题留意以下三点:(1)理解动量和能量守恒在实际中的应用。(2)依据物质波波长公式λ=以及动量的计算公式p=mv结合求撞击前彗星“撞击器”对应物质波波长。(3)以彗星和撞击器组成的系统为探讨对象,由动量守恒定律求解彗星的质量。【解析】(1)撞击前彗星“撞击器”的动量为:p=mv=400×1.0×104kg4.0×106kg则撞击前彗星“撞击器”对应物质波波长为:λ==