4.4德布罗意波 同步作业（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 同步作业（解析版）
1．关于物质的波粒二象性，下列说法中不正确的是（　　）
A．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性
B．大量光子的行为表现出光的波动性，而少量光子的行为表现出光的粒子性
C．光的波长越长，粒子性越明显，光的频率越高，波动性越明显
D．宏观物体的德布罗意波的波长太小，实际很难观察到波动性
2．下列说法错误的是( )
A．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子
B．普朗克为了解释黑体辐射规律，把能量子引入了物理学
C．德布罗意通过精确实验发现物质波的存在
D．卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型
3．如图所示是新型冠状病毒的电子显微镜照片，根据所学知识分析图中“100”的单位是（　　）
A．nm B．mm C．cm D．m
4．1927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
5．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．
6．如图所示，光滑水平面上有两个大小相同的钢球A、B，A球的质量大于B球的质量．开始时A球以一定的速度向右运动，B球处于静止状态．两球碰撞后均向右运动．设碰撞前A球的德布罗意波的波长为λ1，碰撞后A、B两球的德布罗意波的波长分别为λ2和λ3，则下列关系正确的是(　　)
A．λ1＝λ2＝λ3
B．λ1＝λ2＋λ3
C．
D．
7．实物粒子和光都具有波粒二象性。下列事实中不能体现波动性的是（　　）
A．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样
B．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关
C．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构
D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构
8．氚核发生β衰变除了产生β粒子和新核外，还会产生质量数和电荷数都是0的反中微子Ve。若氚核在云室中发生β衰变后，产生的反中微子和β粒子的运动方向在同一条直线上，设反中微子的动量为P1，β粒子动量为P2，则（ ）
A．上述核反应方程为
B．β粒子在云室中穿过会留下清晰的路径，此体现了粒子的波动性
C．氚核内部某个中子转变为质子时，会向外发射粒子
D．新核的动量为
9．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．
10．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．
11．人们射向未来深空探测器是以光压为动力的，让太阳光垂直薄膜光帆照射并全部反射，从而产生光压．设探测器在轨道上运行时，每秒每平方米获得的太阳光能E=1.5×104J，薄膜光帆的面积S=6.0×102m2，探测器的质量m=60kg，已知光子的动量的计算式，那么探测器得到的加速度大小最接近（ ）
A．0.001m/s2 B．0.01m/s2 C．0.0005m/s2 D．0.005m/s2
12．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，每个光子都具有波粒二象性
D．宏观物体的物质波波长非常小，极易观察到它的波动
13．下列说法正确的是（　　）
A．图甲是氡原子核的衰变图，由图可知：氡的半衰期为3.8天，若取200个氡原子核，经7.6天后就只剩下50个氡原子核
B．图乙说明衰变是原子核外的电子受到激发后以射线的形式放出
C．图丙是电子束穿过铝箔后的衍射图样，有力说明了德布罗意波的存在，证明了实物粒子也具有波动性
D．图丁是康普顿利用光子去碰撞电子发生散射的实验模型，碰撞后的光子的频率比原来光子的频率小
14．如图为氢原子能级图，当氢原子从能级跃迁到能级时，可辐射出光；当氢原子从能级跃迁到能级时，可辐射出光；当氢原子从能级跃迁到能级时，可辐射出光．金属钠和金属钾的逸出功分别为和．则以下判断正确的是（ ）
A．光的波长最长
B．光和光的动量大小之和等于光的动量大小
C．金属钠的极限频率大于金属钾的极限频率
D．光照射金属钾产生的光电子最大初动能为
15．质量为、速度为在空中飞行的子弹，其德布罗意波长是多少？为什么我们无法观察出其波动性？
16．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．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性，故A正确，不符合题意；
B．大量光子的行为表现出光的波动性，而少量光子表现出光的粒子性，故B正确，不符合题意；
C．光的波长越长，波动性越明显，光的频率越高，粒子性越明显，故C错误，符合题意；
D．宏观物体的德布罗意波的波长太小，实际很难观察到波动性，故D正确，不符合题意。
故选C。
2．C
【解析】
【详解】
A.汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，故A说法正确；
B.普朗克为了解释黑体辐射规律，把能量子引入了物理学，故B说法正确；
C.德布罗意是历史上第一个提出了物质波存在的人，美国实验物理学家戴维孙是历史上第一个实验验证了物质波存在的人，故C说法错误；
D.卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，故D说法正确．
所以选C．
3．A
【详解】
电子显微镜是利用电子束代替光束，利用电子的波动性进行观测的工具，分辨率大约是0.2nm，故该图中100的单位应该是nm，故A正确，B、C、D错误；
故选A。
4．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。
5．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。
6．D
【详解】
球A、B碰撞过程中满足动量守恒，得p′B－0＝pA－p′A；由，可得，所以动量守恒表达式也可写成：，所以，故D正确，ABC错误．
7．B
【详解】
A．干涉是波具有的特性，电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样，说明电子具有波动性，选项A不符合题意；
B．根据光电效应方程可知，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，没有体现波动性，选项B符合题意；
C．可以利用慢中子衍射来研究晶体的结构，说明中子可以发生衍射现象，具有波动性，选项C不符合题意；
D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构，说明电子可以发生衍射现象，说明具有波动性，选项D不符合题意。
由上述分析可知，本题选B。
8．C
【详解】
A．氚核在云室中发生β衰变，没有中子参与，故核反应方程为，故A错误；
B．β粒子在云室中穿过会留下清晰的路径，此体现了粒子的粒子性，故B错误；
C．氚核内部某个中子转变为质子时，会发射电子，即射线，故C正确；
D．由于不知道氚核的初始动量，故由动量守恒无法求出新核的动量，故D错误；
故选C。
9．C
【详解】
中子的动量，氚核的动量，对撞后形成的氘核的动量，所以氘核的德布罗意波波长为，故C正确，A、B、D错误；
故选C．
【点睛】
写出中子和氚核的动量的表达式，然后根据动量守恒定律得出氘核的动量，代入公式即可．
10．D
【详解】
物质波的波长
则
得
由动能定理可得
解得
故选D。
11．A
【详解】
由E=hv，P＝以及光在真空中光速c=λv知，光子的动量和能量之间关系为E=Pc．设时间t内射到探测器上的光子个数为n，每个光子能量为E，光子射到探测器上后全部反射，则这时光对探测器的光压最大，设这个压强为p压；每秒每平方米面积获得的太阳光能：
p0＝ E
由动量定理得
F ＝2p
压强
p压＝
对探测器应用牛顿第二定律
F=Ma
可得
a＝
代入数据得
a=1.0×10-3m/s2
故A正确，BCD错误．
故选A.
点睛：该题结合光子的相关知识考查动量定理的应用，解答本题难度并不大，但解题时一定要细心、认真，应用动量定理与牛顿第二定律即可解题．
12．B
【详解】
A．德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的概念，认为一切运动的物体都具有波粒二象性，选项A错误；
B．康普顿效应说明光子既有能量又有动量，选项B正确；
C．光是高速运动的微观粒子，单个光子体现粒子性，大量光子体现波动性，选项C错误；
D．宏观物体的物质波波长非常小，不易观察到它的波动性，选项D错误。
故选B。
13．CD
【详解】
A．图甲是氡原子核的衰变图，由图可知：氡的半衰期为3.8天，半衰期是对大量原子核衰变的统计规律，对于极少数原子核（如200个）不成立，A错误；
B．衰变放出的电子是原子核内中子转变为质子时产生的，即
B错误；
C．图丙是电子束穿过铝箔后的衍射图样，有力说明了德布罗意波的存在，证明了实物粒子也具有波动性，C正确；
D．图丁是康普顿利用光子去碰撞电子发生散射的实验模型，碰撞后光子的能量减少，故光子的频率比原来光子的频率小，D正确。
故选CD。
14．BCD
【详解】
Ａ．当氢原子从能级跃迁到能级时能级差大于从n=5到n=2的能级差，也大于从n=2到n=1的能级差，则从能级跃迁到能级时辐射光子的频率最大，波长最短，选项A错误；
B．因为，即
由，即
即
选项B正确；
C．根据，因钠的逸出功大于钾，可知金属钠的极限频率大于金属钾的极限频率，选项C正确；
D．b光的能量为
则用b光照射金属钾产生的光电子最大初动能为
选项D正确。
15． 由于子弹的德布罗意波长极短，无法观察到其波动性
【解析】
【详解】
根据德布罗意的观点，任何运动着的物体都有一种波和它对应，飞行的子弹必有一种波与之对应，子弹的动量为
子弹的德布罗意波长为
由于子弹的德布罗意波长极短，故无法观察到其波动性。
16．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．