4.4德布罗意波 课时作业（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 课时作业（解析版）
1．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，成功解释了光电效应
B．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是不连续的
C．图丙：卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，发现了质子和中子
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
2．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相同本质的物质
B．物质波是概率波，光波是电磁波而不是概率波
C．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性
D．粒子的动量越小，其波动性越易观察
3．下列说法正确的是（　　）
A．阴极射线的本质是高频电磁波
B．只要入射光照强度足够大，就会发生光电效应
C．微观粒子也具有波动性，对应的波叫做德布罗意波，其本质为电磁波
D．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，因此，光子散射后波长变大
4．下列物理学史中正确的是（ ）
A．法拉第曾经详尽地研究过单摆的振动，确定了计算单摆周期的公式
B．自然界存在两种电荷，库仑命名其为正电荷和负电荷
C．汤姆孙从实验中发现了电子衍射现象，从而说明实物粒子也具有波动性
D．麦克斯韦建立经典电磁场理论，并首先捕捉到了电磁波
5．以下说法正确的是（　　）
A．磁通量是矢量，其正负表示方向
B．冲量是状态量，冲量越大，动量越大
C．电子通过晶体发生衍射，说明微观粒子的运动不适合用牛顿力学解释
D．在研究光电效应饱和电流时，由可知，光电管所加电压越大，电子获得的速度v越大，饱和电流越大
6．下列关于近代物理中的一些说法,正确的是（ ）
A．在光电效应现象中,金属的逸出功随入射光的频率增大而增大
B．比结合能大的原子核分裂成比结合能小的原子核时一定放出核能
C．动量相同的质子和电子,它们的德布罗意波的波长相等
D．玻尔将量子观念引入原子领域,提出了定态和跃迁的概念,成功地解释了各种原子光谱的实验规律
7．下列说法中正确的是（　　）
A．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性
B．康普顿效应说明光子既有能量又有动量
C．光是高速运动的微观粒子，单个光子不具有波粒二象性
D．宏观物体的物质波波长非常小，极易观察到它的波动
8．关于光的理解，下列正确的是（ ）
A．光电效应和康普顿效应都表明光具有粒子性
B．光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子
C．德布罗意是历史上第一个实验验证了物质波存在的人
D．牛顿的微粒说与爱因斯坦的光子说本质上是一样的
9．在中子衍射技术中，常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距相近，已知中子质量，普朗克常量，可以估算德布罗意波长的热中子动能的数量级为（ ）
A． B． C． D．
10．根据光的波粒二象性可知，光与其他物体发生相互作用时表现出粒子性，波长为的光子能量为，动量为，为普朗克常量，为光在真空中的传播速度。科研人员用强激光竖直向上照射一水平放置的小玻璃片，激光子全部被吸收，产生的“光压”把小玻璃片托在空中。若小玻璃片质量为，重力加速度为，则激光的发射功率为（　　）
A． B． C． D．
11．如图所示为氢原子能级图，若a光是从n=5能级跃迁到n=2能级产生的单色光，b光是从n=5能级跃迁到n=3能级产生的单色光。结合图中所给数据，下列说法正确的是（　　）
A．a光的波长比b光的波长长
B．a光的频率比b光的频率小
C．a光和b光的光子动量之比为286：97
D．用a光照射某金属时，能产生光电子，则b光也一定能产生光电子
12．关于物理学的发现和史实，下列说法正确的是（ ）
A．康普顿效应说明光具有粒子性
B．玻尔原子理论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，成功地解释了各种原子光谱的实验规律
C．德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的猜想，而电子的衍射实验证实了他的猜想
D．爱因斯坦通过对阴极射线的研究发现了电子
13．在同一匀强磁场中，粒子（）和氚核（）做匀速圆周运动，若它们运动时对应的物质波的波长相等，则粒子和氚核（ ）
A．运动半径之比是1:2 B．运动周期之比是1:1
C．运动速度大小之比是4:1 D．受到的洛伦兹力之比是2:1
14．下列说法正确的是( )
A．β射线的穿透能力比γ射线强
B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关
C．电子的衍射图样表明实物粒子也具有波动性
D．大量处于n＝3激发态的氢原子向低能级跃迁时，最多可产生4种不同频率的光子
15．历史上美国宇航局曾经完成了用“深度撞击”号探测器释放的撞击器“击中”坦普尔1号彗星的实验．探测器上所携带的重达370Kg的彗星“撞击器”将以1.0×104 m/s的速度径直撞向彗星的彗核部分，撞击彗星后“撞击器”融化消失，这次撞击使该彗星自身的运行速度出现1.0×10－7 m/s的改变．已知普朗克常量h=6.6×10－34 Js．（计算结果保留两位有效数字）．求：
①撞击前彗星“撞击器”对应的物质波波长；
②根据题目中相关信息数据估算彗星的质量．
16．已如某种紫光的波长是440nm。若将电子加速，使它的物质波波长是这种紫光波长的。
(1)求电子的动量大小。
(2)已知电子质量，电子电荷量，普朗克常量，试推导加速电压跟物质波波长的关系，并计算加速电压的大小。（结果保留1位有效数字）
参考答案
1．B
【详解】
A.普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，爱因斯坦成功的解释了光电效应现象，A错误
B.波尔提出自己的原子模型，他指出氢原子能级是分立的，解释了原子发射光子的频率是不连续的，B正确
C.卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，提出了自己的原子核式结构模型，C错误
D.衍射是波的典型特征，根据电子束通过铝箔后的衍射图样，说明电子具有波动性，D错误
2．D
【详解】
AC．实物粒子与光子一样都具有波粒二象性，但实物粒子与光子不是同一种物质，AC错误；
B．根据德布罗意的物质波理论，物质波和光波一样都是概率波，B错误；
D．根据德布罗意的物质波理公式
粒子的动量越小，波长越长，其波动性越明显，D正确。
故选D。
3．D
【详解】
A．阴极射线本质是电子流，A错误；
B．根据光电效应方程可知发生光电效应与入射光的强度无关，与入射光的频率有关，B错误；
C．实物粒子具有波动性，对应的波叫做德布罗意波，与电磁波无关，C错误；
D．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，入射光子的动量减小，根据可知光子散射后波长变大，D正确。
故选D。
4．C
【详解】
A.惠更斯曾经详尽地研究过单摆的振动，确定了计算单摆周期的公式，故选项A不符合题意；
B.自然界存在两种电荷，富兰克林命名其为正电荷和负电荷，故选项B不符合题意；
C.汤姆孙从实验中发现了电子衍射现象，从而说明实物粒子也具有波动性，故选项C符合题意；
D.麦克斯韦建立经典电磁场理论，赫兹首先捕捉到了电磁波，故选项D不符合题意。
5．C
【详解】
A．磁通量没有方向，是标量，其正负表示磁感线穿过平面的方向，故A错误；
B．冲量是力在时间上的积累，是过程量，根据动量定理可知，当合外力的冲量越大，则动量的变化越大，故B错误；
C．牛顿的经典力学有一定的局限性，经典力学只适用于宏观、低速运动的物体，不适用于高速、微观的物体，电子通过晶体发生衍射，是微观领域，故C正确；
D．光电管所加电压越大，电子获得的速度v越大，但饱和电流与所加电压无关，与入射光的强度有关，强度越强，饱和电流越大，故D错误。
故选C。
6．C
【解析】
【详解】
A．在光电效应现象中，逸出功由金属本身决定，故A错误；
B．比结合能是结合能与核子数的比值，比结合能大的原子核分裂成比结合能小的原子核时一定吸收能量，故B错误；
C．根据德布罗意波的波长的公式可知，动量相同的质子和电子，具有相同的德布罗意波波长，故C正确；
D．玻尔原子理论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，成功地解释了氢原子光谱的实验规律，故D错误。
故选C。
7．B
【详解】
AD．由德布罗意理论知，宏观物体的德布罗意波的波长非常小，实际很难观察到波动性，但仍具有波粒二象性，AD错误；
B．康普顿效应说明光子除了具有能量之外还有动量，B正确；
C．波粒二象性是光子的特性，单个光子也具有波粒二象性，C错误。
故选B。
8．A
【详解】
物体在光的照射下发射出电子的现象叫光电效应，根据爱因斯坦光子说的理论可知，光电效应说明了光具有粒子性．康普顿效应也揭示了光具有粒子性．A正确；光同时具有波粒二象性，B错误；德布罗意是历史上第一个提出物质波的人，C错误；牛顿认为光是一种实物，是一些硬的小球，是按照牛顿运动定路运动的．爱因斯坦的光子说认为，光子还是波动，只不过是一种不连续的，分离的粒子状的波动，D错误．
9．C
【详解】
由德布罗意波公式得，而，则
所以
因此热中子的动能的数量级
故选C。
10．A
【详解】
由题得
（式中 N 为单位时间照射到玻璃片上的光子数），经过时间 t，以入射的光子为研究对象，由动量定理得
设 F′为光对玻璃板的作用力，由牛顿第三定律
F=F′
因为玻璃板静止，则有
F′=mg
联立解得
P=mgc
故选A。
11．C
【详解】
AB．a光是从n=5能级跃迁到n=2能级产生的单色光，则a光对应的能量
△Ea=-0.54eV-（-3.4eV）=2.86eV
b光是从n=5能级跃迁到n=3能级产生的单色光，则b光对应的能量
△Eb=-0.54eV-（-1.51eV）=0.97eV
因此a光对应的能量大于b光对应的能量，所以a光的频率比b光的频率大，而a光的波长比b光的波长短，故AB错误；
C．德布罗意波波长公式，结合，可知光子动量与辐射光子的能量成正比，则有a光和b光的光子动量之比为Pa：Pb=286：97，故C正确；
D．用a光照射某金属时，能产生光电子，由于a光的频率比b光的频率大，依据光电效应发生条件：入射光的频率不低于极限频率，则b光不一定能产生光电子，故D错误。
故选C。
12．AC
【详解】
A. 康普顿效应说明光具有粒子性，故A正确；
B、玻尔的原子模型能够很好的解释氢原子的光谱现象，不能解释所有原子的光谱现象，故B错误；
C、德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的猜想，而电子的衍射实验证实了他的猜想，故C正确；
D、汤姆孙研究阴极射线，最先发现了电子，故D错误；
故选AC．
13．AB
【详解】
它们的物质波的波长相等，根据，可知它们的动量相等．带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供，则有：，解得：，由题意知，，所以有：，A正确；，C错误；，D错误；根据，可知，B正确．
14．BC
【解析】
三种射线中γ射线的穿透能力最强，A错误；根据黑体辐射规律：黑体辐射电磁波的强度，按波长的分布，只与黑体的温度有关，B正确；衍射是波的特性，故电子的衍射图样表明实物粒子具有波动性，C正确；根据可知大量处于n=3激发态的氢原子向低能级跃迁时，最多可产生3种不同频率的光子，D错误．
15．①②
【详解】
①撞击前彗星“撞击器”的动量为：
则撞击前彗星“撞击器”对应物质波波长为：
②以彗星和撞击器组成的系统为研究对象，规定彗星初速度的方向为正方向，由动量守恒定律得：mυ=M△υ
则得彗星的质量为：
答：①撞击前彗星“撞击器”对应物质波波长是1.8×10﹣40 m．
②彗星的质量是3.7×1013kg．
16．(1)；(2)，
【详解】
(1)由物质波的波长公式可得，电子的动量大小为
(2)设加速电压为U，由动能定理得
电子的动量为
又
联立可得，加速电压跟物质波波长的关系为
代入数据可解得加速电压的大小为。