4.4德布罗意波 课时练（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 课时练（解析版）
1．下列关于德布罗意波的认识，正确的解释是（　　）
A．任何一个物体都有一种波和它对应，这就是物质波
B．X光的衍射证实了物质波的假设是正确的
C．电子的衍射证实了物质波的假设是正确的
D．宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，所以宏观物体不具有波动性
2．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
3．下列说法中正确的是（　　）
A．光电效应是光子具有波动性的有力证据
B．康普顿效应是光子具有波动性的有力证据
C．电子、质子等实物粒子只有粒子性没有波动性
D．光子不仅具有能量还具有动量说明光子具有粒子性
4．在物理学发展过程中许多物理学家作出了卓越的贡献，他们通过对现象的深入观察和研究，获得正确的科学认识，推动了物理学的发展。下列对物理学家的研究说法正确的是（　　）
A．卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子的核式结构模型
B．爱因斯坦通过对光电效应的研究，揭示了光具有波粒二象性
C．德布罗意提出微观粒子动量越大，其对应的波长越长
D．玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律
5．关于物质波，下列说法中正确的是（　　）
A．实物粒子与光子一样都具有波粒二象性，所以实物粒子与光子是本质相同的物质
B．物质波和光波都是机械波
C．粒子的动量越大，其波动性越易观察
D．粒子的动量越小，其波动性越易观察
6．下列说法正确的是（　　）
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．德布罗意第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念
C．爱因斯坦提出光子说，并成功地解释了光电效应现象
D．普朗克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
7．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
8．1924年，德布罗意提出了物质波理论，他假设实物粒子也具有波动性，大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子（如电子、质子等），他认为粒子的动量p与波的波长之间遵从关系：（h为普朗克常量），这一假说后来在一系列实验中得到了证实。如图甲所示，在电子双缝干涉实验中，将电子垂直射向两个紧靠的平行狭缝（电子发射端到两狭缝距离相等），在缝后放上一个安装有电子侦测器的屏幕（屏幕上的O点位于两狭缝中心对称轴的正后方，图中未画出），电子打到探测器上会在屏幕上出现亮点。在实验中，以速率v0发射电子，开始时，屏幕上出现没有规律的亮点，但是当大量的电子到达屏幕之后，发现屏幕上不同位置出现亮点的概率并不相同，且沿垂直双缝方向呈现出间隔分布，如图乙所示．这种间隔分布类似于光的干涉中出现的明暗相间的条纹．则下列说法中正确的是（　　）
A．以速率2v0发射电子，重复实验，O点可能处在暗条纹上
B．以速率2v0发射电子，重复实验，所形成的条纹间距会变小
C．若将两个狭缝沿垂直缝的方向移动一段很小的距离（不改变狭缝和屏幕间的距离），重复实验，如果屏幕上仍有间隔的条纹分布，则O点一定处在暗条纹上
D．若将两个狭缝沿垂直缝的方向移动一段很小的距离（不改变狭缝和屏幕间的距离），重复实验，如果屏幕上仍有间隔的条纹分布，则O点一定处在明条纹上
9．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
10．任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与它对应，波长满足（其中，h为普朗克常量，p为动量），人们把这种波叫做德布罗意波。现有德布罗意波波长为λ1的一个中子和一个氘核相向对撞，撞后结合成一个波长为λ2的氚核，则氘核的德布罗意波波长可能为（　　）
A． B． C． D．
11．下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（ ）
A．图甲：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人
B．图乙：波尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子辐射光子的频率是不连续的
C．图丙：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型
D．图丁：根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有粒子性
12．已知金属铯的逸出功为1.88eV，氢原子能级图如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．大量处于n＝4能级的氢原子跃迁到基态的过程中最多可释放出6种频率的光子
B．氢原子从n＝2能级跃迁到基态过程中辐射出光子的动量为5.44×10-27kg·m/s
C．氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级过程中辐射出的光子不能使金属铯发生光电效应
D．大量处于n＝2能级的氢原子跃迁到基态过程中发出的光照射金属铯，产生的光电子的最大初动能为8.32eV
13．在单缝衍射实验中，下列说法正确的是（　　）
A．其他条件不变，将入射光由黄色换成绿色，衍射条纹间距变窄
B．其他条件不变，使单缝宽度变小，衍射条纹间距变窄
C．其他条件不变，换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽
D．其他条件不变，增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变宽
14．任何一个运动着的物体，小到电子、质子、大到行星、太阳，都有一种波与之对应，波长是，式中是运动物体的动量，是普朗克常量，人们把这种波叫作德布罗意波．现有一个德布罗意波长为的物体1和一个德布罗意波长为的物体2，二者相向正撞后粘在一起，已知，则粘在一起的物体的德布罗意波长为多少？
15．电子经电势差为U=2000V的电场加速，电子的质量m=0.9×10﹣30kg，求此电子的德布罗意波长．已知普朗克常数h=6.6×10﹣34J·s．
参考答案
1．C
【详解】
A．运动的物体才具有波动性，A项错误；
B．X光是波长极短的电磁波，是光子，它的衍射不能证实物质波的存在，B项错误；
C．电子的衍射证实了物质波的假设是正确的，选项C正确；
D．宏观物体由于动量太大，德布罗意波长太小，所以看不到它的干涉、衍射现象，但仍具有波动性，D项错误；
故选C。
2．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。
3．D
【详解】
AB．光电效应及康普顿效应是光子具有粒子性的有力证据，AB错误；
C．电子、质子等实物粒子不仅具有粒子性也具有波动性，即波粒二象性，C错误；
D．光子不仅具有能量还具有动量，可表示为
说明光子具有粒子性，D正确。
故选D。
4．D
【详解】
A．卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型，选项A错误；
B．爱因斯坦通过对光电效应的研究，揭示了光的粒子性，选项B错误；
C．根据德布罗意方程，微观粒子动量越大，其对应的波长越小，选项C错误；
D．玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律，选项D正确。
故选D。
5．D
【详解】
实物粒子虽然与光子具有某些相同的性质，但粒子是实物，而光则是传播着的电磁波，其本质不同。物质波和光波不是机械波。根据λ=知，动量越大，波长越短，波动性越不明显，动量越小，波长越长，波动性越明显。
故选D。
6．C
【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，选项A错误；
B．波尔第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，选项B错误；
C．爱因斯坦提出光子说，成功地解释了光电效应规律，选项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，选项D错误。
故选C。
7．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。
8．B
【详解】
A．由双缝干涉的规律可知，O点到两缝的距离可知是一个振动加强点，故无论改变电子的速度如何改变都不会影响O点的是加强点的性质，故A错误；
B．双缝干涉图样中的条纹间距的影响因素是
在l、d均一定的情况下，间距只与λ有关，改变光子速度为原来的二倍，由物质波的定义，则相当于减小了波长，则间距也将减小，故B正确；
CD．改变缝的距离，则使得O点到两个缝的距离与光程差的关系不明，此时O点就有可能是加强点，也有可能减弱点，故在O点出现暗，亮条纹均有可能，选项CD错误。
故选B。
9．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。
10．C
【详解】
中子的动量
氚核的动量
由于碰后氚核方向不确定，故氘核的动量
所以氘核的德布罗意波波长为
或
故C正确，ABD错误。
故选C。
11．ABC
【详解】
图甲：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人，故A正确；图乙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的，故B正确；图丙：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型，故C正确；图丁：戴维孙和G P 汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射的实验，得到了上图的衍射图样，从而证实电子具有波动性，故D错误。
故选ABC．
【点睛】
弄清楚每个图象的作用及代表的物理知识，熟练掌握物理规律的来龙去脉是掌握此类知识的前提．这一类的知识点要靠平时的积累．
12．ABD
【详解】
A．根据，可知，n=4能级的氢原子跃迁到基态的过程中最多可释放出6种频率的光子，故A正确；
B．由
因此
故B正确；
C．从n=3能级跃迁到n=2能级过程中辐射出的光子能量为△E=3.4-1.51=1.89eV，而金属铯的逸出功为1.88eV，符合光电效应发生条件。故C错误；
D．根据辐射的光子能量等于两能级间的能级差，可知n=2能级的氢原子跃迁到基态过程中发出的光能量为
△E′=13.6-3.4=10.2eV
再根据EKm=hv-W，则有产生的光电子最大初动能为
EKm=10.2-1.88=8.32eV
故D正确。
故选ABD。
13．ACD
【详解】
AC．当单缝宽度一定时，波长越长，衍射现象越明显，条纹间距也越大，黄光波长大于绿光波长，所以A、C正确；
B．当光的波长一定时，单缝宽度越小，衍射现象越明显，衍射条纹间距也会变宽，所以B错误；
D．当光的波长一定，单缝宽度也一定时，增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距也会变宽，所以D正确；
故选ACD。
14．
【详解】
由动量守恒定律有及
得
，
所以
15．λ=2.75×10﹣11m
【详解】
根据德布罗意波长公式：
电子在电场中加速度由动能定理有Ek=Ue
且P2=2mEk
代入数据解得：λ=2.75×10-11m．
【点睛】
本题考查了物质波波长的计算公式，明确各物理量的含义和关系，代入数据计算即可．