4.4德布罗意波 达标作业（Word解析版）

2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第三册
4.4德布罗意波 达标作业（解析版）
1．关于近代物理学史，下列说法正确的是（　　）
A．汤姆孙发现电子后，猜测原子具有核式结构模型
B．卢瑟福通过α粒子的散射实验发现了电子的存在
C．德布罗意提出：实物粒子也具有波动性
D．爱因斯坦在玻尔原子模型的基础上，提出了光子说
2．以下说法中正确的是（　　）
A．光通过狭缝后在屏上形成明暗相间的条纹，光子在空间出现的概率可以通过波动规律确定
B．实物粒子不具有波动性，因为实物粒子没有对应的波长
C．波长长的光波动性较强，大量光子容易显示粒子性
D．光波不是概率波，物质波是概率波
3．下列说法正确的是（　　）
A．电子显微镜的电子束速度越小，电子显微镜分辨本领越高
B．医学诊断时用“B超”仪器探测人体内脏，是利用超声波的多普勒效应
C．拍摄玻璃窗内物品时在镜头前加一偏振片，可减弱窗内透射光的强度使照片更清晰
D．5G通信技术（采用3300﹣5000MHz频段）相比现有的4G通信技术（采用1880-2635MHz频段）相同时间内能传递的信息量更大
4．自然光做光源的光学显微镜的分辨率最高可以达到200nm，可以看到最小的细菌，大多数的病毒比细菌小，光学显微镜就无能为力了，更别提看到10-10m大小的原子了，由于光的衍射效应，光学显微镜分辨率难以提升．因为同样的情况下，波长越短衍射效应越不明显，为了提高分辨率，我们可以用波长更短的X射线，甚至用电子束，因为，当电子能量较高时，可以有短的波长，目前透射电子显微镜（TEM）的分辨率可以 达到0.2nm．关于显微镜下列说法正确的是（ ）
A．用激光做光源也可以让光学显微镜的分辨率达到0.2nm
B．透射电子显微镜的分辨率不受到本身波长衍射的限制，可以任意提高分辨率
C．透射电子显微镜中电子束虽然可以通过提高能量减小波长来减小衍射效应，但电子显微镜的分辨率不能无限提高
D．如果显微镜用质子束替代电子束，质子加速后和电子同样速度的情况下，质子显微镜的分辨率比较低
5．关于近代物理知识，下列说法中正确的是（　　）
A．光电效应现象说明了光具有波粒二象性
B．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等
C．铀核裂变的一种核反应方程为：
D．比结核能越大，原子核内核子结合得越牢固，原子核越稳定
6．以下说法中正确的是（　　）
A．如甲图是风力发电的国际通用标志
B．如乙图是氢原子的能级示意图，氢原子从n=3能级跃迁到n=1能级时吸收了一定频率的光子
C．如丙图是光电效应实验示意图，则此时验电器的金属杆上带的是负电荷
D．如丁图是电子束穿过铝箔后的衍射图样，该实验现象说明实物粒子也具有波动性
7．如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们必须具有相同的（　　）
A．速度的大小 B．动量的大小 C．动能 D．总能量
8．下列说法正确的是（ ）
A．红外线的光子动量大于紫外线
B．天然放射现象说明原子是有结构的
C．在发生轻核聚变或重核裂变后，核子的平均质量均变小
D．不同频率的光波在同一介质中传播的速度大小相等
9．波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有(　　)
A．光电效应现象揭示了光的波动性
B．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等
C．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释
D．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性
10．关于德布罗意波的波长，下列说法正确的是（ ）
A．质量大的物体，德布罗意波长短 B．速度大的物体，德布罗意波长短
C．动量大的物体，德布罗意波长短 D．动能大的物体，德布罗意波长短
11．如图是氢原子能级图，大量处在激发态 n=5 能级的氢原子向低能级跃迁，a是从 n=4 能级跃迁到 n=2 能级产生的光，b 是从 n=5 能级跃迁到 n=3 能级产生的光。则（　　）
A．在相同的双缝干涉实验装置中，a 光产生的干涉条纹比 b 光更宽
B．在同样的玻璃中，a 光的传播速度大于 b 光的传播速度
C．用 a 光和 b 光分别照射逸出功为 1.36eV 的某金属时，都能发生光电效应
D．a 光和 b 光的光子动量之比为 255∶97
12．下列表述中正确的是（ ）
A．核反应中，氦核（）的比结合能小于氘核（）
B．铀238经一次衰变和一次衰变后，形成的新核相比铀238质量数减少了4，电荷数减少3.
C．科技的进步，测量工具精度的提升，将来可以同时精确测量微观粒子的位置和动量
D．宏观物体的德布罗意波的波长小，难以观察其波动性
13．下列说法正确的是（ ）
A．德布罗意提出并证明了物质波的存在
B．原子核的比结合能越大，原子核越稳定
C．卡文迪许通过实验提出万有引力定律公式
D．第谷对开普勒行星运动的规律的发现作了突出贡献
14．下列说法正确的是（ ）
A．射线的穿透能力为γ射线的穿透能力强
B．若质子、电子具有相同的动能，则它们的物质波波长相等
C．普朗克认为振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的整数倍
D．氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能增加，电势能减小
15．有一块透明玻璃，其对甲光的折射率为。现用这种玻璃制成一块中央有个球形中空室的玻璃砖。一束包含甲、乙两种单色光的复色光照射到气室的点，如图所示，甲光从点射出气室进入玻璃，乙光从点射出气室进入玻璃。已知该复色光在点的入射角为。（　　）
A．二光从，点射入玻璃中时的折射角相等
B．穿过同一狭缝时甲光比乙光更易发生明显衍射
C．甲光的动量比乙光的动量更大
D．照射同种金属若均能发生光电效应，则甲光照射时光电子的最大初动能大于乙光照射时
16．一个高能质子的动量为p0，打到质量为M、原来静止的钨核内，形成瞬时的复合核，然后再散裂出若干中子，已知质子质量为m，普朗克常量为h．
①求复合核的速度v；
②设复合核释放的某个中子的动量为p，求此中子的物质波波长λ．
17．光子具有能量，也具有动量．光照射到物体表面时，会对物体产生压强，这就是“光压”，光压的产生机理如同气体压强；大量气体分子与器壁的频繁碰撞产生了持续均匀的压力，器壁在单位面积上受到的压力就是气体的压强，设太阳光每个光子的平均能量为E，太阳光垂直照射地球表面时，在单位面积上的辐射功率为P0，已知光速为c，则光子的动量为，求：
（1）若太阳光垂直照射在地球表面，则时间t内照射到地球表面上半径为r的圆形区域内太阳光的总能量及光子个数分别是多少？
（2）若太阳光垂直照射到地球表面，在半径为r的某圆形区域内被完全反射（即所有光子均被反射，且被反射前后的能量变化可忽略不计），则太阳光在该区域表面产生的光压（用Ｉ表示光压）是多少？
参考答案
1．C
【分析】
考查近代物理学史。
【详解】
A．核式结构模型是卢瑟福通过α粒子的散射实验后提出的，选项A错误；
B．电子的存在是汤姆孙发现的，选项B错误；
C．1924年德布罗意提出实物粒子像光一样也有波粒二象性，故实物粒子也有波动性，选项C正确；
D．爱因斯坦在研究光电效应的过程中提出了光子说，选项D错误。
故选C。
2．A
【详解】
A．光子在空间各点出现的可能性的大小（概率），可以用波动的规律来描述，所以光通过狭缝后在屏上形成明暗相间的条纹，光子在空间出现的概率可以通过波动规律确定，故A正确；
B．实物粒子具有波动性，只是不明显，故B错误；
C．波长长的光，波动性特征显著，大量光子容易显示波动性，故C错误；
D．物质波是概率波，光波也是概率波，故D错误。
故选A。
3．D
【详解】
A．电子显微镜的电子束速度越小，由
则电子的波长越长，电子显微镜分辨本领越弱。故A错误；
B．“B 超”仪器通过它的探头不断向人体发出短促的超声波（频率很高，人耳听不到的声波）脉冲，超声波遇到人体不同组织的分界面时会反射回来，又被探头接收，这些信号经电子电路处理后可以合成体内脏器的像，没有使用多普勒效应。故B错误；
C．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以减弱反射光的强度，使照片清晰。故C错误；
D．由可知5G通信技术（采用3300﹣5000MHz频段）相比现有的4G通信技术（采用1880-2635MHz频段）相同时间内能传递的能量大，则信息量更大，选项D正确。
故选D。
4．C
【详解】
A．激光与自然光的波长相同，所以用激光做光源也可以让光学显微镜的分辨率不能达到0.2nm，故A错误；
BC．随着障碍物的减小，当障碍物的大小与电子束的波长相并不多时，发生明显衍射，故B错误，C正确；
D．由公式，速度相同，由于质子的质量大于电子的质量，所以质子的动量比电子的动量更大，质子的波长比电子的波长更小，所以质子显微镜的分辨率比电子的分辨率更高，故D错误．
故选C。
5．D
【详解】
A．光电效应说明光具有粒子性，故A错误；
B．根据
，
可得德布罗意波长为
质子和电子的动能相同，但是质量不相同，故波长不相同，故B错误；
C．铀核裂变的核反应方程为
故C错误；
D．比结合能越大，说明把原子核拆分成单个核子需要的能量越多，故原子核越稳定，故D正确。
故选D。
6．D
【详解】
A．图甲是辐射标志（亦称三叶草），不是风力发电的国际通用标志，A错误；
B．图乙是氢原子的能级示意图，结合氢光谱可知，氢原子从n=3能级跃迁到n=1能级时辐射一定频率的光子，B错误；
C．当光照射锌板时，金属板失去电子，将带正电，所以与之相连的验电器的指针将发生偏转，此时验电器的金属杆带的是正电荷，C错误；
D．图丁是电子束穿过铝箔后的衍射图样，由于衍射是波特有的性质，所以该实验现象说明实物粒子也具有波动性，D正确。
故选D。
7．B
【详解】
根据德布罗意波长公式，若一个电子的德布罗意波长和一个中子的波长相等，则动量p也相等。
故答案为B。
8．C
【解析】
根据，红外线的频率小于紫外线，则红外线的光子动量小于紫外线，选项A错误；天然放射现象说明原子核是有复杂结构的，选项B错误；轻核聚变和重核裂变的过程中，都会释放一定的能量，根据质量亏损可知，核子的平均质量都将减小，故C正确；不同频率的光波在同一介质中传播的速度大小不相等，选项D错误；故选C.
9．D
【详解】
A．光具有波粒二象性，光电效应现象说明光具有粒子性，故A错误；
B．由
可知，动能相同的质子和电子，其动量不同，故其波长也不相同，故B错误；
C．黑体辐射的实验规律不能使用光的波动性解释，而普朗克借助于能量子假说，完美的解释了黑体辐射规律，破除了“能量连续变化”的传统观念，故C错误；
D．衍射是波所特有的现象之一，则热中子束射到晶体上产生的衍射图样说明中子具有波动性，故D正确。
故选D。
10．C
【详解】
德布罗意波的波长，可知动量大的物体，德布罗意波长短，故C正确。
故选C。
11．D
【详解】
A.根据氢原子轨道能级关系
，
可知氢原子从n=4的能级跃迁到n=2的能级的能级差大于从n=5的能级跃迁到n=3的能级时的能级差，那么a光的频率大于b光的频率，根据，a光的波长小于b光的波长，根据干涉条纹得宽度，a光产生的干涉条纹比b光更窄，故A错误；
B.在同样的玻璃中，a光的频率高，折射率大，根据折射定律可知光的传播速度小于b光的传播速度，故B错误；
C.根据
可知a光的能量为
Ea=3.4-0.85=2.55eV
b光的能量为
Eb= 1.51-0.54=0.95 eV
故a光能发生光电效应，b光不能发生光电效应，故C错误；
D.根据光的能量公式
动量公式
可知a光和b光的光子动量之比等于a光和b光的光子能量之比为255：97，故D正确。
故选D。
12．D
【详解】
A．核反应中，氦核（）的比结合能大于氘核（），选项A错误；
B．一次衰变质量数减小4，电荷数减小2；一次衰变后质量数不变，电荷数增加1；则铀238经一次衰变和一次衰变后，形成的新核相比铀238质量数减少了4，电荷数减少1，选项B错误.
C．根据不确定原理，不可以同时精确测量微观粒子的位置和动量，选项C错误；
D．宏观物体的德布罗意波的波长小，难以观察其波动性，选项D正确。
13．BD
【详解】
A、德布罗意提出物质波的存在，德国物理学家玻恩证明了物质波的存在，故A错误；
B、原子核的比结合能越大，原子核越稳定，故B正确；
C、牛顿提出了万有引力定律，卡文迪许通过实验测出了万有引力恒量，故C错误；
D、丹麦天文学家第谷为了研究行星运动的规律，坚持连续20年观察和积累了大量的天文数据资料，但他并没有发现行星运动的规律，后来，开普勒刻苦、认真、仔细地研究了第谷留下的极其丰富的观测资料，终于发现了太阳系行星运动的三条规律，故D正确；
故选BD．
14．CD
【详解】
A．射线、β射线、射线中，射线的穿透能力最强，A错误；
B．由公式
可得质子、电子具有相同动能，由于质量不等，动量不同，根据德布罗意波长公式，可得，它们的物质波波长不等，B错误；
C．普朗克认为振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的整数倍，C正确；
D．氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，轨道半径减小，能量减小，释放一定频率的光子，根据知，电子动能增大，则电势能减小，D正确。
故选CD。
15．ACD
【详解】
A．复色光的光路图如下
由几何关系，得甲光、乙光分别从C，D点射入玻璃中时的折射角相等。故A正确；
B．由光路图可知，甲光的折射角大于乙光的折射角，根据可知
则
波长越长越容易发生衍射现象，因此通过同一狭缝时，乙光更容易发生相对明显的衍射现象。故B错误；
C．由于，根据可知，甲光的动量比乙光的动量更大。故C正确；
D．由于，根据可知，甲光照射时光电子的最大初动能大于乙光照射时。故D正确。
故选ACD。
16．①②
【解析】
【详解】
①形成瞬时复合核时，根据动量守恒得：，解得
②根据德布罗意波公式得：
17．（1）；；（2）
【详解】
（1）时间t内太阳光照射到面积为S的圆形区域上的总能量
解得
照射到此圆形区域的光子数
解得
（2）因光子的动量
则达到地球表面半径为r的圆形区域的光子总动量
因太阳光被完全反射，所以时间t内光子总动量的改变量
设太阳光对此圆形区域表面的压力为F，依据动量定理
太阳光在圆形区域表面产生的光压
解得