【名师一号】2021年新课标版物理选修3-5-双基限时练9-波粒二象性

双基限时练(九)粒子的波动性1．在历史上，最早证明白德布罗意波存在的试验是()A．弱光衍射试验B．电子束在晶体上的衍射试验C．弱光干涉试验D．以上都不正确答案B2．下列各组现象能说明光具有波粒二象性的是()A．光的色散和光的干涉B．光的干涉和光的衍射C．泊松亮斑和光电效应D．光的反射和光电效应解析光的干涉、衍射、泊松亮斑是光的波动性的证据，光电效应说明光具有粒子性，反射和色散不能说明光具有波动性或粒子性，因此C正确．答案C3．(多选题)对光的行为，下列说法正确的是()A．单个光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性B．光的波动性是光的一种特性，不是光子之间的相互作用引起的C．光表现出波动性时，就不具有粒子性了，光表现出粒子性时，就不具有波动性了D．光的波粒二象性应理解为：在某种场合下光的波动性显著，在另外某种场合下，光的粒子性显著答案ABD4．下列说法中正确的是()A．质量大的物体，其德布罗意波长小B．质量小的物体，其德布罗意波长小C．动量大的物体，其德布罗意波长小D．速度大的物体，其德布罗意波长小答案C5．下列关于实物粒子的说法中正确的是()A．向前飞行的子弹不具有波动性B．射击运动员很难命中靶子，是由于子弹具有波动性C．飞行的子弹既具有粒子性又具有波动性D．飞行的子弹具有波动性，但波长很长表现不出来答案C6．(多选题)人类对光的本性的生疏经受了曲折的过程，下列关于光的本性的陈述符合科学规律或历史事实的是()A．牛顿的“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”本质上是一样的B．光的双缝干涉试验显示了光具有波动性C．麦克斯韦预言光是一种电磁波D．光具有波粒二象性答案BCD7．一颗质量为10g的子弹，以200m/s的速度运动着，则由德布罗意理论计算，要使这颗子弹发生明显衍射现象，那么障碍物的尺寸应为()A．3.0×10－10m B．1.8×10－11C．3.0×10－34m 解析由p＝mv，λ＝eq\f(h,p)可知德布罗意波长λ＝eq\f(h,mv)＝eq\f(6.63×10－34,10×10－3×200)m＝3.32×10－34m，所以障碍物的尺寸为3.0×10－34m，符合发生明显衍射的条件．答案C8．(多选题)以下说法正确的是()A．任何运动物体(质点)都伴随一种波，这种波叫做物质波B．抖动绳子一端，绳上的波就是物质波C．速度相同的质子和电子，质子物质波的波长比电子物质波的波长长，质子比电子的波长长D．核外电子绕原子核运动时，并没有确定的轨道解析任何物体都具有波动性，故A对；对宏观物体而言，其波动性难以观测，我们看到的绳波是机械波，不是物质波，故B错．由于质子和电子速度相同，电子的动量比质子小，由λ＝eq\f(h,p)知，电子的物质波波长长，故C错．核外电子绕核运动规律是概率的问题，无确定的轨道，故D对．答案AD9．(多选题)光通过各种不同的障碍物后会产生各种不同的衍射条纹，衍射条纹的图样与障碍物的外形相对应，这一现象说明()A．光是电磁波 B．光具有波动性C．光可以携带信息 D．光具有波粒二象性解析光能发生衍射，说明光具有波动性，故B正确；衍射图样与障碍物的外形对应，说明白衍射图样中包含了障碍物的信息，故C正确；光是电磁波，也具有波粒二象性，但不是衍射这一现象所说明的，故A、D错误．答案BC10．有关光的本性，下列说法正确的是()A．光既有波动性，又具有粒子性，这是相互冲突和对立的B．光的波动性类似于机械波，光的粒子性类似于质点C．大量光子才具有波动性，个别光子只具有粒子性D．由于光既有波动性，又具有粒子性，无法只用其中一种去说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性解析光既具有波动性，又具有粒子性，但它又不同于宏观观念中的机械波和粒子，波动性和粒子性是光在不同状况下的不同表现，是同一客体的两个不同侧面、不同属性，我们无法用其中的一种去说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性．答案D11．(多选题)为了观看晶体的原子排列，可以接受下列方法：(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()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．答案AD12．质量60kg的运动员，百米赛跑的成果为10s，试估算运动员的德布罗意波的波长．(保留两位有效数字)解析由公式得：λ＝eq\f(h,p)＝eq\f(6.63×10－34,60×10)m≈1.1×10－36m.答案1.1×10－3613．现用一电子显微镜测量线度为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eq\f(d,n)(n＞1)．已知普朗克常量为h，电子质量为m、电子电量为e，电子初速度不计，则显微镜工作时电子的加速电压应为多少？解析由德布罗意公式λ＝eq\f(h,p)＝eq\f(d,n)得p＝eq\f(nh,d)电子在加速电场中由动能定理得Ue＝eq\f(1,2)mv2p2＝2mEk，所以eq\f(p2,2m)＝eU，得U＝eq\f(p2,2me)＝eq\f(n2h2,2med2).答案eq\f(n2h2,2med2)14．电子和光一样具有波动性和粒子性，它表现出波动的性质，就像X射线穿过晶体时会产生衍射一样，这一类物质粒子的波动叫物质波．质量为m的电子以速度v运动时，这种物质波的波长可表示为λ＝eq\f(h,mv)，电子质量m＝9.1×10－31kg，电子电荷量e＝1.6×10－19C，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s.(1)计算具有100eV动能的电子的动量p和波长λ.(2)若一个静止的电子经2500V电压加速：①求能量和这个电子动能相同的光子的波长，并求该光子的波长和这个电子的波长之比．②求波长和这个电子波长相同的光子的能量，并求该光子的能量和这个电子的动能之比．已知电子的静止能量mc2＝5.0×105eV，m为电子的静质量，c为光速．解析(1)p＝eq\r(2mEk)＝eq\r(2×9.1×10－31×100×1.6×10－19)kg·m/s≈5.4×10－24kgλ＝eq\f(h,p)＝eq\f(6.63×10－34,5.4×10－24)m≈1.2×10－10m.(2)①电子的动量p′＝mv′＝eq\r(2mEk′)＝eq\r(2m·eU)＝eq\r(2×9.1×10－11×1.6×10－19×2500)kg·m/s≈2.7×10－23kg电子的波长λ′＝eq\f(h,p′)＝eq\f(6.63×10－34,2.7×10－23)m≈2.4×10－11m，光子能量E＝Ek′＝eq\f(hc,λ)＝2500eV＝4.0×10－16J光子波长λ＝eq\f(hc,E)＝eq\f(6.63×10－34×3×108,4×10－16