2020-2021学年高中物理-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

2020-2021学年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新人教版选择性必修32020-2021学年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新人教版选择性必修3PAGE4-2020-2021学年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新人教版选择性必修32020-2021学年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新人教版选择性必修3年级：姓名：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.下列物理实验中,能说明粒子具有波动性的是 ()A.通过研究金属的遏止电压与入射光频率的关系,证明了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,发现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.流动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射线的散射说明了光的粒子性,故A、B错。选项C中电子的衍射证明了电子具有波动性;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.电子显微镜的最高分辨率高达0.2nm,如果有人制造出质子显微镜,在加速到相同的速度情况下,质子显微镜的最高分辨率将 ()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。显微镜的分辨能力与波长有关,波长越短其分辨率越高,由λ=知,如果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,分辨能力更高。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。为满足测量要求,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】如图所示为证实电子波存在的实验装置,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可能B.无线电波通常情况下表现出波动性C.电子照射到金属晶体上能观察到波动性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可能,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】2017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)附近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、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。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。据此判断,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号彗星的实验。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”融化消失,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)根据题中相关信息数据估算出彗星的质量。【解题指南】解决本题注意以下三点:(1)理解动量和能量守恒在实际中的应用。(2)根据物质波波长公式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研究对象,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