2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第三册 6.2实物粒子的波粒二象性 跟踪训练（word解析版）

2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第三册
6.2实物粒子的波粒二象性 跟踪训练（解析版）
1．关于物质波，下列说法正确的是（　　）
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．如果甲、乙两电子的速度远小于光速，甲电子的速度是乙电子的3倍，则甲电子的波长也是乙电子的3倍
2．下列说法正确的是（　　）
A．平均速度、瞬时速度和加速度等描述运动所需的概念是伽利略首先建立的
B．牛顿在前人研究的基础上发现了万有引力定律，并“称”出了地球的质量
C．光电效应现象由爱因斯坦发现，并对其做出了正确的解释
D．光电效应揭示了光的粒子性，证明了光子除了能量之外还具有动量
3．使用电子束工作的显微镜叫做电子显微镜，它比一般的光学显微镜具有更高的分辨率，这是因为电子相比光子（　　）
A．具有电荷 B．速度大 C．动量大 D．没有波动性
4．康普顿效应揭示了光既有能量也有动量。如图所示为X射线中的光子与晶体中的电子在碰撞前、后的示意图。则碰撞后（　　）
A．光子的动量大小不变 B．光子的速度减小
C．光子的波长变长 D．电子的动量增加了
5．1927年戴维孙和G?P?汤姆孙分别用电子束射向晶体得到如图所示的图样，从而证实了（　　）
A．电子的波动性 B．电子的粒子性 C．光的波动性 D．光的粒子性
6．太阳帆（英文名：Solar sails）是利用太阳光的光压进行宇宙航行的一种航天器。科学家设想未来的宇航事业中，可以在没有空气阻力存在的太空利用太阳帆，为星际飞船提供加速度。假设该飞船所在地，太阳光垂直射到太阳帆上，太阳光子会连续撞击太阳帆并以原速率反射。若太阳帆面积为S，每秒钟每单位面积接收到的光子数为n，光子的平均波长为。飞船总质量为m，光速为c。则下列说法中正确的是（　　）
A．每个光子被反射前后动量的变化量为
B．飞船加速度的大小为
C．飞船加速度的大小为
D．每秒钟太阳帆接收到的光子所具有的总平均能量为
7．如图所示，、、、分别是不同的单色光通过相同的双缝或单缝形成的干涉或衍射图样，分析各图样的特点，可以得出的正确结论是（　　）
A．、是光的衍射图样，、d是光的干涉图样
B．形成图样光的光子能量比形成图样光的光子能量小
C．形成图样光的光子动量比形成图样光的光子动量大
D．形成图样的光在同一种玻璃介质中传播的速度比形成图样的光大
8．下列关于光的本性说法正确的是（ ）
A．在其他条件相同时，光的频率越高，衍射现象越明显
B．频率越低的光粒子性越明显
C．大量光子往往表现波动性，少量光子往往表现粒子性
D．若让光子一个一个地通过狭缝，它们将严格按照相同的轨道做极有规律的匀速直线运动
9．下列说法正确的是（　　）
A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关
B．衰变现象说明电子是原子核的组成部分
C．平均结合能越大表示原子核越不稳定
D．德布罗意指出微观粒子的动量越大，其对应的波长就越长
10．关于物质波，下列认识中正确的是（　　）
A．任何运动的物体都伴随一种波，这种波叫物质波
B．X射线的衍射实验，证实了物质波假设是正确的
C．电子的衍射实验，证实了物质波假设是正确的
D．与宏观物体相联系的物质波不具有干涉、衍射等现象
11．关于光的粒子性、波动性和波粒二象性，下列说法正确的是（　　）
A．光子说的确立完全否定了波动说
B．光电效应说明光具有波动性
C．光的波动说和粒子说都有其正确性，但又都是不完善的，都有其不能解释的实验现象
D．光的波粒二象性才是对光的本性的正确认识
12．有关近代物理，下列描述正确的是（　　）
A．普朗克的假设认为微观粒子的能量是连续的
B．光电效应实验证明了光具有波动性
C．光子的能量与光的频率有关
D．光既具有波动性，又具有粒子性
13．下列说法正确的是（　　）
A．单个核子结合为原子核时要释放出对应的结合能
B．目前核电站工作的核反应是重核的裂变
C．β衰变中发出的电子流来源于核外电子
D．光具有波粒二象性，波长越长波动性越显著，波长越短粒子性越显著
14．2021年开始实行的“十四五”规划提出，把量子技术与人工智能和半导体一起列为重点研发对象，在量子通信技术方面，中国已有量子通信专利数超3000项，领先美国。下列有关说法正确的是（ ）
A．玻尔在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念
B．动能相同的一个质子和电子，质子的德布罗意波长比电子短
C．康普顿效应表明光子不仅具有能量，还具有动量
D．普朗克大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性
15．下列四幅图中所涉及的物理知识论述，正确的是（　　）
A．甲图中的泊松亮斑是光的衍射现象
B．乙图中弯曲干涉条纹说明被检查的平面在此处是凸出
C．丙图中电子显微镜比用相同速度大小的质子流工作的显微镜分辨本领低
D．丁图中全息照片的拍摄利用了光的衍射原理
16．如果一个中子和一个质量为10 g的子弹都以103 m/s的速度运动，则它们的德布罗意波的波长分别是多大？（中子的质量为1.67×10-27kg，普朗克常量为6.63×10-34 J·s，结果保留三位有效数字）
17．德布罗意认为任何运动着的物体均具有波动性，可是我们观察运动着的汽车，并未感觉到它的波动性，你如何理解该问题？谈谈自己的认识。
18．如图是电子束穿过铝箔后的衍射图样，结合图样及课本内容回答下列问题：
（1）德布罗意提出“实物粒子也具有波动性”假设的理论基础是什么？
（2）电子束穿过铝箔的衍射图样说明了什么？
19．光照射到物体表面时，如同大量粒子与墙壁的频繁碰撞一样，将产生持续均匀的压力。一台发光功率为的激光器发出一束频率为ν的激光，普朗克常量为h。
（1）求频率为ν的激光光子动量p和能量E；
（2）求该激光器每秒钟发出的激光光子的个数n；
（3）已知光束的横截面积为S，当该激光束垂照射到某物体表面时，假设光全部被吸收，试写出其在物体表面引起的压力的表达式。
20．如图所示为证实电子波存在的实验装置，从F上出来的热电子可认为初速度为零，所加的加速电压U=104V，电子质量为m=9.1×10-31kg，普朗克常量h=6.63×10-34J·s，电子被加速后通过小孔K1和K2后入射到薄的金箔上，发生衍射作用，结果在照相底片上形成同心圆明暗条纹，试计算（结果保留一位有效数字）
（1）电子经加速后获得的速度；
（2）电子的德布罗意波长。
参考答案
1．A
【详解】
A．由
可知，动量大的波长短，电子与质子的速度相等时，电子质量小，动量小，波长长，故A正确；
B．电子与质子动能相等时，由动量与动能的关系
可知，电子的动量小，波长长，故B错误；
C．动量相等的电子和中子，其波长相等，故C错误；
D．如果甲、乙两电子的速度远小于光速，甲电子的速度是乙电子的3倍，甲电子的动量也是乙电子的3倍，则甲电子的波长应是乙电子的，故D错误。
故选A。
2．A
【详解】
A．平均速度、瞬时速度和加速度等描述运动所需的概念是伽利略首先建立的。故A正确；
B．牛顿在前人研究的基础上发现了万有引力定律，卡文迪什用试验的方法测量出万有引力常量，第一个“称”出了地球的质量。故B错误；
C．光电效应现象由赫兹发现，爱因斯坦对其做出了正确的解释。故C错误；
D．光电效应揭示了光的粒子性，康普顿效应证明了光子除了能量之外还具有动量。故D错误。
故选A。
3．C
【详解】
与光子相比，电子的动量大，根据动量与波长的关系，有
可知，电子的波长短，根据衍射现象的规律，波长越短衍射现象越不明显，则显微镜的分辨本领越强。
故选C。
4．C
【详解】
AC．光子和电子碰撞动量守恒，则光子的动量会减小，由
可知光子的波长变长，故C正确，A错误；
B．由光速不变原理可知，光子的速度不变，故B错误；
D．由动量守恒定律结合题意可知，电子的动量增加量小于，故D错误。
故选C。
5．A
【详解】
戴维孙和G?P?汤姆孙分别用电子束射向晶体得到电子的衍射图样，说明电子具有波动性。选项A正确。
故选A。
6．B
【详解】
A．每个光子被反射前后动量的变化量为
选项A错误；
BC．对飞船由动量定理
解得飞船加速度的大小为
选项B正确，C错误；
D．每秒钟太阳帆接收到的光子所具有的总平均能量为
选项D错误。
故选B。
7．B
【详解】
A．双缝干涉图样的条纹是等间距的，衍射条纹间距不等，故a、b是干涉条纹，c、d是衍射条纹，故A错误；
B．根据
可知，a光的波长长，则频率低，由
可知，形成图样光的光子能量比形成图样光的光子能量小，故B正确；
C．由图样可知，光的波长长，由德布罗意波公式
可知，形成图样光的光子动量比形成图样光的光子动量小，故C错误；
D．d光的波长短，频率高，所以在同种玻璃中折射率大，由
可知形成d图样的光在同一种玻璃介质中传播的速度比形成图样的光小，故D错误。
故选B。
8．C
【详解】
A．光虽然具有波粒二象性，但是，在具体情况下，有时波动性明显，有时粒子性明显，这是微观粒子的特征要想观察到明显的衍射现象满足的条件是：障碍物或孔的尺寸与光的波长差不多或比光的波长小很多，所以频率越高的光，波长越小，衍射现象越不明显，A错误；
B．频率越低波长越长，波动性越显著，粒子性越不显著，B错误；
C．大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性，C正确；
D．如果让光子一个一个地通过狭缝，体现光的粒子性，他们将没有规律的打到光屏上，D错误。
故选C。
9．A
【详解】
A．电磁波在真空中的传播速度是固定的，与电磁波的频率无关，A正确；
B．衰变现象不能说明电子是原子核的组成部分，B错误；
C．比结合能越大，原子核中核子结合才能越稳定，C错误；
D．德布罗意指出，即
则微观粒子的动量越大，其对应的波长就越短，D错误。
故选A。
10．AC
【详解】
A．任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有与其本身相联系的波，这就是物质波，故A正确；
B．X射线的本质是电磁波，X射线的衍射实验，证实了X射线的波动性，故B错误；
C．电子的衍射实验，证实了物质波假设是正确的，故C正确；
D．物质波具有干涉、衍射等现象，故D错误。
故选AC。
11．CD
【详解】
AD．光子说的确立，没有完全否定波动说，使人们对光的本性认识更完善，光既有波动性，又有粒子性，光具有波粒二象性，故A错误，D正确；
B．光电效应说明光具有粒子性，故B错误；
C．波动说和粒子说都有其正确性，但又都是不完善的，都有其不能解释的实验现象，故C正确。
故选CD。
12．CD
【详解】
A．普朗克的假设认为微观粒子的能量是不连续的，A错误；
B．光电效应实验证明了光具有粒子性，B错误；
C．光子能量为，可知光子的能量与光的频率有关，频率越高，光子的能量越大，C正确；
D．光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，而光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性，D正确。
故选CD。
13．ABD
【详解】
A．单个核子结合为原子核时要释放出对应的结合能，故A正确；
B．目前核电站工作的核反应是重核的裂变，也就是核裂变，故B正确；
C．β衰变时所释放的电子来源于原子核中子转变质子而放出的，故C错误；
D．光的波长越长，其波动性越显著，波长越短，其粒子性越显著，故D正确；
故选ABD。
14．BC
【详解】
A．普朗克在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念，A错误；
B．根据
p =
因为质子质量大于电子质量，所以质子动量大于电子的动量，由
λ =
知质子的德布罗意波长比电子的短，B正确；
C．康普顿根据
p =
对康普顿效应进行解释，其基本思想是光子不仅具有能量，而且具有动量，C正确；
D．德布罗意大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性，D错误。
故选BC。
15．AC
【详解】
A．甲图中的泊松亮斑是光的衍射现象。A正确；
B．条纹向左弯曲，表明弯曲处检查平面与样板处的距离，与该条纹的直线处检查平面与样板相同，即该处是凹下的。B错误；
C．因为相同速度下质子的德布罗意波长更小，更能发生衍射现象，所以分辨率更高。C正确；
D．丁图中全息照片的拍摄利用了光的干涉原理。D错误。
故选AC。
16．3.97×10-10 m，6.63×10-35 m
【详解】
中子的动量为
子弹的动量为
由
知中子和子弹的德布罗意波长分别为
，
联立以上各式解得
，
代入数据可解得
，
17．一切微观粒子都存在波动性，宏观物体（汽车）也存在波动性，只是因为宏观物体质量大，动量大，产生的物质波的波长短，难以观测
【详解】
略
18．（1）普朗克能量子和爱因斯坦光子理论；（2）电子具有波动性
【详解】
略
19．（1），；（2）；（3）
【详解】
（1）频率为v的激光光子能量为
根据波速公式
频率为ν的激光光子动量为
代入得
（2）激光器的反射总功率为
得
（3）由动量定理知
代入n、p，光子作用力为
20．（1）；（2）
【详解】
（1）电子加速过程，根据动能定理有
解得
代入数据得
（2）根据动能和动量的定义式有
由德布罗意公式
联立解得
代入数据得