4.4德布罗意波 课时检测（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 课时检测（解析版）
1．以下说法正确的有（　　）
A．黑体辐射中，随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
B．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性
C．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等
D．汤姆孙证实了阴极射线就是电子流，并测出了电子所带的电荷量
2．下列说法错误的是（ ）
A．普朗克通过对黑体辐射的研究，提出了微观粒子的能量是量子化的观点
B．汤姆孙根据气体放电管实验断定阴极射线是带负电的粒子流，并求出了这种粒子的比荷
C．德布罗意大胆提出假设，认为实物粒子也具有波动性
D．玻尔将量子观念引入原子领域，成功地解释了所有原子光谱的实验规律
3．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（　　）
A． B．
C． D．
4．2002 年诺贝尔物理学奖中的一项是奖励美国科学家贾科尼和日本科学家小柴晶俊发现了宇宙 X 射线源． X 射线是一种高频电磁波，若 X 射线在真空中的波长为λ，以 h 表示普朗克常量，c表示真空中的光速，以 E 和 p 分别表示 X 射线每个光子的能量和动量，则（ ）
A．E=,p=0 B．E= ,p= C．E= ,p=0, D．E=,p=
5．物理学的发展极大地丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步。关于对物理学发展过程中的认识，说法不正确的是（ ）
A．德布罗意首先提出了物质波的猜想，而电子衍射实验证实了他的猜想
B．波尔的原子模型成功地解释了氢原子光谱的成因
C．卡文迪许利用扭秤测出了万有引力常量，被誉为能“称出地球质量的人”
D．伽利略利用理想斜面实验，使亚里士多德“重的物体比轻的物体下落的快”的结论陷入困境
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．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
8．已知普朗克常量h = 6.63 × 10 - 34Js，电子的质量约为9.1 × 10 - 31kg，一个电子和一个直径为4μm的油滴具有相同的动能，则电子与水滴的德布罗意波长之比的数量级为（ ）
A． B． C． D．
9．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
10．如图所示为各种波动现象所形成的图样，下列说法正确的是（　　）
A．甲为光的圆盘衍射图样
B．乙为光的薄膜干涉图样
C．丙为光的圆盘衍射图样
D．丁为电子束穿过铝箔后的衍射图样
11．关于粒子的波动性，下列说法正确的是（　　）
A．实物粒子具有波动性，仅是一种理论假设，无法通过实验验证
B．实物粒子的动能越大，其对应的德布罗意波波长越大
C．只有带电的实物粒子才具有波动性，不带电的粒子没有波动性
D．实物粒子的动量越大，其对应的德布罗意波的波长越短
12．下列说法正确的是（　　）
A．卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子核内有中子存在的观点
B．核泄漏事故污染物Cs能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程式为Cs→ Ba＋X，可以判断X为电子
C．紫外线照射到金属锌板表面时能产生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的电子的最大初动能也随之增大
D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等
13．波粒二象性是微观世界的基本特征。下列对波粒二象性的实验及说法正确的是（　　）
A．光的衍射（图甲）揭示了光具有波动性
B．光电效应（图乙）揭示了光的粒子性，同时表明光子具有能量
C．康普顿效应（图丙）揭示了光的粒子性，同时表明光子除了有能量还有动量
D．电子束穿过铝箔后的衍射图样（图丁），证实了电子的波动性，但质子、中子及原子、分子均没有波动性
14．在单缝衍射实验中，分别用两种不同的可见光经同一衍射装置做实验，得到如图1所示的a，b两个衍射图样，图2为氢原子能级图，已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间，下列说法正确的是 （　　）
A．a光的波长比b光大
B．a光的光子动量比b光的光子动量大
C．若a光是氢原子从n=4能级跃迁到n=2能级时发出的光，则b光可能是从n=3能级跃迁到n=2能级时发出的光
D．用大量E=12.5eV的电子去轰击基态的氢原子，可以得到a，b两种可见光
15．关于近代物理学，下列说法正确的是（ ）
A．玻尔原子模型能很好地解释氢原子光谱的实验规律
B．电子的行射现象说明电子具有波动性
C．德布罗意指出微观粒子的动量越大，其对应的波长就越大
D．目前我国核电站的能量来源于轻核聚变
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长？（中子的质量为1.67×10-27 kg）
17．根据波尔理论，氢原子处于激发态的能量与轨道量子数n的关系为En=E1/n2 (E1表示处于基态原子的能量，具体数值未知）。一群处于n=4能级的该原子，向低能级跃迁时发出几种光，其中有三种频率的光能使某种金属发生光电效应，这三种光的频率中较低的为γ。一直普朗克常量为h，真空中的光速为c，电子质量为m，求;
（1）该原子处于基态的原子能量E1；
（2）频率为γ的光子的动量P；
（3）若频率为γ的光子与静止电子发生正碰，碰后电子获得的速度为v，碰后光子速度方向没有改变，求碰后的光子的动量P'。
参考答案
1．B
【详解】
A．黑体辐射的强度，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加且极大值向波长较短的方向移动，故A错误；
B．衍射是波所具有的特性，热中子束射到晶体上产生衍射图样，可以说明中子具有波动性，故B正确；
C．根据可知，动能相等的质子和电子，由于质子质量比电子质量大，所以质子的动量p比电子的大，又根据可知，质子的德布罗意波长比电子的小，故C错误；
D．汤姆孙证实了阴极射线就是电子流，但电子所带的电荷量是密立根通过“油滴实验”测定的，故D错误。
故选B。
2．D
【详解】
普朗克为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论，故A说法正确；汤姆孙根据气体放电管实验断定阴极射线是带负电的粒子流，并求出了这种粒子的比荷，故B说法正确；德布罗意大胆的把光的波粒二象性推广到了实物粒子，提出实物粒子也具有波动性的假设，故C说法正确；玻尔将量子观念引入原子领域，成功地解释了氢原子光谱的实验规律，故D说法错误．所以选D．
3．D
【详解】
物质波的波长为
解得
由动能定理可得
联立解得
故选D。
4．D
【解析】
【详解】
光子的能量．根据可得，D正确．
5．D
【解析】
【详解】
A．德布罗意首先提出了物质波的猜想，而电子衍射实验证实了他的猜想，选项A正确，不符合题意；
B．波尔的原子模型成功地解释了氢原子光谱的成因，选项B正确，不符合题意；
C．卡文迪许利用扭秤测出了万有引力常量，被誉为能“称出地球质量的人”，选项C正确， 不符合题意；
D．亚里士多德认为物体的下落与质量有关，重的物体比轻的物体下落得快，这一论点通过伽利略的比萨斜塔实验以及逻辑推理所推翻；而理想斜面实验研究说明力不是维持物体运动的原因，故D错误，符合题意。
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．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。
8．D
【详解】
根据德布罗意波长公式
λ = ，p =
解得
λ =
由题意可知，电子与油滴的动能相同，则其波长与质量的二次方根成反比，所以有
由于已知油滴的直径，则油滴的质量为
m油 = ρπd3= 2.7 × 10 - 14kg
代入数据解得
≈ 1.7 × 108
故选D。
9．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。
10．D
【详解】
A．圆盘衍射图样特征为，中央为含一个亮斑的图形阴影，外部环绕着宽度越来越小的亮环，A错误；
B．中央为含一个亮斑的图形阴影，外部环绕着宽度越来越小的亮环，为圆盘衍射图样，B错误；
C．阴影部分中央没有亮斑，故不是圆盘衍射图样，C错误；
D．电子穿过铝箔时的衍射图样特征是，中央是一个较大的亮斑，条纹宽度不等，相邻条纹间距不变，D正确。
故选D。
11．D
【详解】
A．戴维孙和汤姆孙利用晶体做了电子衍射实验，得到电子的衍射图样，证明了实物粒子的波动性，故A错误；
BD．根据德布罗意的波长公式
又动量与动能的大小关系有
联立两式可得
所以，实物粒子的动量越大，其对应的德布罗意波的波长越短；实物粒子的动能越大，其对应的德布罗意波波长越短，故B错误，D正确；
C．粒子具不具有波动性与带不带电无关，故C错误。
故选D。
12．B
【详解】
A．卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子的核式结构理论，并没有提出原子核内有中子存在的观点，选项A错误；
B．核泄漏事故污染物Cs能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程式为Cs→ Ba＋X，可以判断X质量数为零，电荷数为-1，则X为电子，选项B正确；
C．紫外线照射到金属锌板表面时能产生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的电子的最大初动能不变，但是单位时间逸出光电子的数量随之增大，选项C错误；
D．根据可知动能相等的质子和电子动量不同，根据可知，它们的德布罗意波长不相等，选项D错误。
故选B。
13．ABC
【详解】
A．光的衍射（图甲）揭示了光具有波动性，A正确；
B．光电效应（图乙）揭示了光的粒子性，同时表明光子具有能量，B正确；
C. 康普顿效应（图丙）揭示了光的粒子性，同时表明光子除了有能量还有动量，C正确；
D．电子束穿过铝箔后的衍射图样（图丁），证实了电子的波动性，实物粒子都具有波动性，质子、中子及原子、分子均有波动性，D错误。
故选ABC。
14．BC
【详解】
A．在单缝衍射实验中，单缝宽度不变时，光波波长较大的中央条纹宽，条纹间距大，如图所示，即
A错误；
B．由光子动量公式
则
B正确；
C．氢原子从n=4能级跃迁到n=2能级时释放的光子的能量为,氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时释放的光子的能量为,它们在可见光范围内。又因为
即
C正确；
D．用E=12.5eV的电子去轰击基态的氢原子，由于的能量不等于基态与其他能级的能量差，无法使基态的氢原子发生跃迁，不可能得到a、b两种可见光，D错误。
故选BC。
15．AB
【详解】
A.玻尔原子理论解释氢原子光谱，故A正确；
B.电子的衍射实验证实了物质波的存在，说明电子具有波动性，故B正确；
C.依据德布罗意波长公式可知，微观粒子的动量越大，其对应的波长就越短，故C错误；
D.现已建成的核电站的能量均来自于核裂变，故D错误．
16．4.0×10-10 m，6.63×10-35 m
【详解】
中子的动量为
p1=m1v
子弹的动量为
p2=m2v
据λ=知中子和子弹的德布罗意波的波长分别为
λ1=，λ2=
将m1=1.67×10-27 kg，v=1×103 m/s，h=6.63×10-34 J·s，m2=1.0×10-2 kg代入上面两式可解得
λ1≈4.0×10-10 m，λ2=6.63×10-35 m
17．（1）E1=-（2） （3）-mv
【解析】（1）由题意可知：原子向低能级跃迁时发出频率为γ的光子是由n=2向基态跃迁时发出的，
hγ＝ E1
解得：E1＝ ；
（2）光子的波长λ＝
德布罗意波长公式λ＝
可得光子的动量：p＝
（3）光子与静止电子发生正碰，由动量守恒定律有：p=mv+p′
解得：p′＝ mv
点睛：考查了波尔理论的能级图，德布罗意波长公式以及动量守恒定律，解题的关键是熟记光子的波长与频率关系λ＝，德布罗意波长公式λ＝．明确动量守恒定律适用于宏观物体，同时也适用于微观粒子的碰撞．