2024-2025学年高中物理第十七章波粒二象性第三节粒子的波动性课时作业含解析新人教版选修3-5

PAGE4-第三节粒子的波动性请同学们仔细完成[练案6]基础夯实一、选择题(1～4题为单选题，5、6题为多选题)1．能够证明光具有波粒二象性的现象是(A)A．光的干涉、衍射现象和光电效应B．光的反射与小孔成像C．光的折射与偏振现象D．光的干涉、衍射与光的色散解析：小孔成像说明光沿直线传播，选项C、D说明光的波动性，故选项A正确。2．对于光的波粒二象性的说法中，正确的是(D)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解析：光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性，当光和物质作用时，是“一份一份”的，表现出粒子性；单个光子通过双缝后在空间各点出现的可能性可以用波动规律描述，表现出波动性。粒子性和波动性是光子本身的一种属性，光子说并未否定电磁说。3．实物粒子和光都具有波粒二象性，下列事实中突出体现粒子性的是(B)A．电子束通过双缝试验后可以形成干涉图样B．光电效应试验中，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．人们利用慢中子衍射来探讨晶体的结构D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构解析：电子束通过双缝试验后可以形成干涉图样，说明电子具有波动性，不能突出表现出粒子性，故A错误；光电效应试验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，光电效应说明光具有粒子性，故B正确；用慢中子衍射来探讨晶体的结构，说明中子可以产生衍射现象，说明具有波动性，故C错误；人们利用电子显微镜观测物质的微观结构，说明电子可以产生衍射现象，说明具有波动性，故D错误。4．关于物质波，下列说法正确的是(A)A．速度相等的电子和质子，电子的波长长B．动能相等的电子和质子，电子的波长短C．动量相等的电子和中子，中子的波长短D．甲电子速度是乙电子的3倍，甲电子的波长也是乙电子的3倍解析：由λ＝eq\f(h,p)＝eq\f(h,mv)＝eq\f(h,\r(,2mEk))易判选项A正确。5．频率为ν的光子，德布罗意波长为λ＝eq\f(h,p)，能量为E，则光的速度为(AC)A．eq\f(Eλ,h) B．pEC．eq\f(E,p) D．eq\f(h2,Ep)解析：依据c＝λν，E＝hν，λ＝eq\f(h,p)，即可解得光的速度为eq\f(Eλ,h)或eq\f(E,p)。6．依据爱因斯坦“光子说”可知，下列说法错误的是(ACD)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改变D．只有光子数许多时，光才具有粒子性解析：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是连续改变，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。二、非选择题7．如图所示为证明电子波存在的试验装置，从灯丝F上漂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后入射到薄的金膜上，发生衍射，结果在照相底片上形成同心圆明暗条纹。试计算电子的德布罗意波长。答案：1.23×10－11m解析：电子加速后的动能EK＝eq\f(1,2)mv2＝eU，电子的动量p＝mv＝eq\r(2mEk)＝eq\r(2meU)。由λ＝eq\f(h,p)知，λ＝eq\f(h,\r(2meU))，代入数据得λ≈1.23×10－11m。实力提升一、选择题(1～3题为单选题，4～5题为多选题)1．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)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：显微镜的辨别实力与波长有关，波长越短其辨别实力越强，由λ＝eq\f(h,p)知，假如把质子加速到与电子相同的速度，质子的波长更短，辨别实力更高。2．如图所示，弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成亮暗相间的条纹，与锌板相连的验电器的铝箔有张角，则该试验不能证明(B)A．光具有波动性 B．从锌板上逸出带正电的粒子C．光能发生衍射 D．光具有波粒二象性解析：该题奇妙地把光的衍射和光电效应试验综合在一起，解题时应从光的衍射、光电效应、光的波粒二象性学问逐层分析，逸出的光电子应带负电。3．利用金属晶格(大小约10－10m)作为障碍物视察电子的衍射图样，方法是让电子通过电场加速，然后让电子束照耀到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样。已知电子质量为m、电量为e、初速度为零，加速电压为U，普朗克常量为h，则下列说法中不正确的是(D)A．该试验说明电子具有波动性B．试验中电子束的德布罗意波长为λ＝eq\f(h,\r(2meU))C．加速电压U越大，电子的衍射现象越不明显D．若用相同动能的质子代替电子，衍射现象将更加明显解析：试验得到了电子的衍射图样，说明电子这种实物粒子发生了衍射，说明电子具有波动性，故A正确；由动能定理可得，eU＝eq\f(1,2)mv2－0，电子加速后的速度v＝eq\r(\f(2eU,m))，电子德布罗意波的波长λ＝eq\f(h,\r(2meU))，故B正确；由上式可知，加速电压U越大，波长越短，衍射现象越不明显，故C正确；物体动能与动量的关系是p＝eq\r(2mEk)，由于质子的质量远大于电子的质量，所以动能相同的质子的动量远大于电子的动量，由λ＝eq\f(h,p)可知，相同动能的质子的德布罗意波的波长远小于电子德布罗意波的波长，波长越小，衍射现象越不明显，故D错误；本题要求选错误的，故选D。4．为了视察晶体的原子排列，可以采纳下列方法：(1)用辨别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，因此电子显微镜的辨别率高)；(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(AD)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解析：由题目所给信息“电子的物质波波长很短，能防止发生明显衍射现象”及发生衍射现象的条件可知，电子的物质波的波长比原子尺寸小得多，A项正确；由信息“利用X射线或中子束得到晶体的衍射图样”及发生衍射现象的条件可知，中子的物质波或X射线的波长与原子尺寸相当，D项正确，C项错误。5．下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(ABC)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行能B．无线电波通常状况下只能表现出波动性C．电子照耀到金属晶体上能视察到它的波动性D．只有可见光才有波动性解析：由于弹子球德布罗意波长极短，故很难视察其波动性，而无线电波波长为3.0×102m，所以通常表现出波动性，很简单发生衍射，而金属晶体的晶格线度大约是10－10m数量级，所以波长为1.2×10－10m的电子可以视察到明显的衍射现象。故选A、B、C。二、非选择题6．已知铯的逸出功为1.9eV，现用波长为4.3×10－7m的入射光照耀金属铯。(1)能否发生光电效应？(2)若能发生光电效应，求光电子的德布罗意波波长最短为多少。(电子的质量为m＝0.91×10－30kg)答案：(1)能(2)1.2×10－9m解析：(1)入射光子的能量E＝hν＝heq\f(c,λ)＝6.626×10－34×eq\f(3.0×108,4.3×10－7)×eq\f(1,1.6×10－19)eV≈2.9eV。由