4.5粒子的波动性和量子力学的建立 自主提升过关练（word版含答案）

4.5粒子的波动性和量子力学的建立
自主提升过关练（解析版）
一、选择题
1．下列关于波粒二象性的说法不正确的是（　　 ）
A．只有光具有波粒二象性，其他微粒都没有波粒二象性
B．随着电磁波频率的增大其粒子性越来越显著
C．大量光子的行为显示波动性，个别光子的行为显示粒子性
D．光电效应揭示了光的粒子性，光的衍射和干涉揭示了光的波动性
2．对于光的认识，下列说法正确的是（　　）
A．光是一种机械波 B．光是一种电磁波
C．光的能量是连续的 D．光只能在空气中传播
3．下列说法正确的是（　　）
A．核力是短程力，只存在于相邻的核子之间
B．结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
C．在双缝干涉实验中，光屏上的暗条纹区域没有光子到达
D．在微观物理学中，粒子没有动量
4．以下关于物质波的说法中正确的是（ ）
A．实物粒子与光子都具有波粒二象性，故实物粒子与光子是本质相同的物体
B．一切运动着的物体都与一个对应的波相联系
C．机械波、物质波都不是概率波
D．实物粒子的动量越大，其波动性越明显，越容易观察
5．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低
B．在振荡电路中，当线圈中电流变大时，电容器里的电场强度也变大
C．根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的磁场一定产生变化的电场
D．照相机镜头表面的镀膜是光的偏振现象的应用
6．下列说法正确的是（　　）
A．黑体辐射强度与温度、材料种类、表面状况有关
B．电子衍射实验证明电子具有波动性，这种波叫物质波或德布罗意波
C．单缝衍射中央亮条纹最宽，圆孔衍射中会出现泊松亮斑
D．自然光通过一偏振片a后得到偏振光，该偏振光再通过另一偏振片b，两偏振片的透振方向成45°，则没有光透过b
7．下列说法正确的是（　　）
A．电子显微镜的电子束速度越高，电子显微镜分辨本领越低
B．在振荡电路中，当线圈中电流变大时，电容器里的电场强度也变大
C．泊松亮斑是光的衍射现象
D．照相机镜头表面的增透膜是光的偏振现象的应用
8．从光的波粒二象性出发，下列说法正确的是（　　）
A．光是高速运动的微观粒子，每个光子都具有波粒二象性
B．光的频率越高，光子的能量越大
C．在光的干涉中，暗条纹的地方是光子不会到达的地方
D．在光的干涉中，光子一定到达亮条纹的地方
9．在光电效应实验中，某同学用a、b两种单色光分别照射同一光电管，发现a光对应的遏止电压大于b光对应的遏止电压。下列说法正确的是（　　）
A．a光对应的光电子最大初动能较小 B．a光光子的能量小于b光光子的能量
C．a光的粒子性比b光的粒子性明显 D．a光在真空中的传播速度大于b光
10．关于物质波，下列说法正确的是（　　）
A．速度相等的电子和质子，电子的波长长
B．动能相等的电子和质子，电子的波长短
C．动量相等的电子和中子，中子的波长短
D．如果甲、乙两电子的速度远小于光速，甲电子的速度是乙电子的3倍，则甲电子的波长也是乙电子的3倍
11．波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的是（　　）
A．粒子的动量越小，其波动性越易观察
B．速率相同的质子和电子，质子的德布罗意波长比电子长
C．康普顿效应进一步证实了光的波动说的正确性
D．电子的衍射现象可以证明光具有粒子性
12．关于物质的波粒二象性，下列说法错误的是（　　）
A．光的波长越短，光子的能量越大，光的粒子性越明显
B．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
C．光电效应现象揭示了光的粒子性
D．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性
13．、是两种单色光，其频率分别为、，且，则下列说法不正确的是（　　）
A．、光子动量之比为
B．若、光射到同一干涉装置上，则相邻条纹的间距之比为
C．若、都能使某种金属发生光电效应，则光子的最大初动能之差
D．若、是处于同一激发态的原子跃迁到A态和B态产生的，则A、B两态的能级之差
14．根据下列图像所反映的物理现象进行分析判断，说法正确的是（　　）
A．图甲中对应的三种光中“黄光（强）”的光子能量最强
B．根据图甲分析可知若用橙光照射同一实验装置可能没有光电流产生
C．图乙中现象说明光子不仅具有能量也具有动量
D．图丙中现象说明电子具有波动性，可运用波动规律确定电子通过双缝后的具体位置
15．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粒子性
B．黑体辐射的实验规律可用光的波动规律解释
C．电子束通过双缝实验装置后形成干涉图样说明电子具有波动性
D．一个动量为p的电子对应的物质波波长为hp（h为普朗克常量）
二、解答题
16．请针对“光的波粒二象性”这一主题，写一篇小短文。
17．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”熔化消失，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 J·s。（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。
参考答案
1．A
【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玻璃二象性，故A错误；
B．在光的波粒二象性中，频率越大的光，光子能量越大，粒子性越显著，频率越小的光，其波动性越显著，故B正确；
C．光即具有粒子性，又具有波动性，大量光子的行为显示波动性，个别光子的行为显示粒子性，故C正确；
D．光电效应揭示了光的粒子性，干涉和衍射是波特有的性质，光的衍射和干涉揭示了光的波动性，故D正确。
本题选错误项，故选A。
2．B
【详解】
根据光的波粒二象性可知，光是一种电磁波，光的能量是一份一份的，光在真空中也能传播，ACD错误，B正确。
故选B。
3．A
【详解】
A．核力是短程力，作用范围在，原子核的半径数量级在，所以核力只存在于相邻的核子之间，核力是原子核能稳定存在的原因，故A正确；
B．比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故B错误；
C．光波是概率波，其个别光子的行为是随机的，光子到达暗条纹处的概率很小，但也有光子到达暗条纹处，到达明条纹处的概率很大，故C错误；
D．在微观物理学中，粒子具有动量，动量为
故D错误。
故选A。
4．B
【详解】
A．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本质相同的物体，故A错误；
B．无论是大到太阳、地球，还是小到电子、质子，都与一种波相对应，这就是物质波，故B正确；
C．根据德布罗意的物质波理论，物质波是概率波，故C错误；
D．根据德布罗意的物质波公式
可知，粒子的动量越小，波长越长，其波动性越明显，越容易观察，故D错误。
故选B。
5．A
【详解】
A．电子显微镜的电子束速度越小，则电子动量越小，根据
可知电子的波长越长，电子显微镜分辨本领越弱，故A正确；
B．在LC振荡电路中，当线圈中电流变大时，电容器正在放电，则电容器里的电场强度变小，选项B错误；
C．根据麦克斯韦的电磁场理论，均匀变化的磁场产生稳定不变的电场，选项C错误；
D．在光学元件中，由于元件表面的反射作用而使光能损失，为了减少元件表面的反射损失，常在光学元件表面镀层透明介质薄膜，这种薄膜就叫增透膜，其原理是薄膜干涉。故D错误；
故选A。
6．B
【详解】
A．黑体辐射强度与温度有关，随着温度的升高，辐射的强度增加，而与材料种类、表面状况无关，A错误；
B．电子衍射实验证明电子具有波动性，这种波叫物质波或德布罗意波，B正确；
C．单缝衍射中央亮条纹最宽，小的圆形障碍物衍射中会出现泊松亮斑，C错误；
D．自然光通过一偏振片a后得到偏振光，该偏振光再通过另一偏振片b，两偏振片的透振方向成45°时，仍有光透过b，当两偏振片的透振方向成90°时，没有光透过b，D错误。
故选B。
7．C
【详解】
A．电子显微镜的电子束速度越高，则其动量越大，由
可知其德布罗意波的波长就越短，越不容易发生衍射，则电子显微镜的分辨本领就越高，故A错误；
B．在振荡电路中，当线圈中电流变大时，说明电容器正在放电，由
可知电容器里的电场强度在变小，故B错误；
C．泊松亮斑是光绕过障碍物继续传播的现象，光照射不透明的圆盘时阴影的中心出现一个亮斑，是光的衍射现象造成的，故C正确；
D．照相机镜头表面的增透膜，是利用光的干涉原理，使反射光减弱，从而增加透射光，故D错误。
故选C。
8．B
【详解】
A．光是高速运动的微观粒子，光的波动性是对大量光子集体行为的一种描述，所以不能说每个光子都具有波粒二象性，故A错误；
B．光的频率越高，光子的能量越大，故B正确；
CD．在光的干涉中，亮条纹是光子出现概率高的位置，暗条纹是光子出现概率低的位置，光子并不是一定到达亮条纹的地方，也并不一定就不出现在暗条纹的地方，故CD错误。
故选B。
9．C
【详解】
AB．由爱因斯坦光电效应方程得
a光对应的遏止电压大于b光对应的遏止电压，所以a光对应的光电子最大初动能较大，a光的频率较大，a光光子的能量大于b光光子的能量，故AB错误；
C．a光的频率较大，所以a光的粒子性比b光的粒子性明显，故C正确；
D．a光和光在真空中的传播速度一样大，故D错误。
故选C。
10．A
【详解】
A．由
可知，动量大的波长短，电子与质子的速度相等时，电子质量小，动量小，波长长，故A正确；
B．电子与质子动能相等时，由动量与动能的关系
可知，电子的动量小，波长长，故B错误；
C．动量相等的电子和中子，其波长相等，故C错误；
D．如果甲、乙两电子的速度远小于光速，甲电子的速度是乙电子的3倍，甲电子的动量也是乙电子的3倍，则甲电子的波长应是乙电子的，故D错误。
故选A。
11．A
【详解】
A．由
知，p越小，λ越大，其波动性越易观察，A正确；
B．由
则
质子的质量大于电子的质量，质子的德布罗意波长比电子短，B错误；
C．康普顿效应进一步证实了光的粒子特性，C错误；
D．电子的衍射说明实物粒子也具有波动性，D错误。
故选A。
12．D
【详解】
A．光的波长越短，光的频率越大，根据
知光子能量越大，波长越短，粒子性越明显，A正确；
B．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正确；
C．光电效应现象揭示了光具有粒子性，C正确；
D．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，D错误。
故选D。
13．BD
【详解】
A．光子的动量为
故
故A项正确，不符合题意；
B．光的波长
双缝干涉装置上相邻亮条纹的间距为
所以
故B项错误，符合题意；
C．根据光电效应方程可知，光电子的最大初动能为
其中为金属的逸出功；则有
故C项正确，不符合题意；
D．若、是由处于同一激发态的原子跃迁到A态和B态时产生的，设初始激发态的能量为，则有
所以
同理
则
故D项错误，符合题意。
故选BD。
14．BC
【详解】
A．因为蓝光的遏止电压最大，根据
则图甲中对应的三种光中“蓝光”的光子能量最强，所以A错误；
B．因为橙光的频率比上面两种光的小，根据图甲分析可知若用橙光照射同一实验装置可能没有光电流产生，所以B正确；
C．图乙中现象说明光子不仅具有能量也具有动量，所以C正确；
D．图丙中现象说明电子具有波动性，不能运用波动规律确定电子通过双缝后的具体位置，因为电子波为概率波，无法确定单个电子的运动位置，则D错误；
故选BC。
15．AC
【详解】
A．光电效应现象揭示了光具有粒子性，A正确；
B．黑体辐射的实验规律可用量子理论来解释，但不能用光的波动性解释，B错误；
C．电子束射到晶体上产生的衍射图样说明中子具有波动性，C正确；
D．根据德布罗意波波长公式，一个动量为p的电子对应的物质波波长
（h为普朗克常量），D错误。
故选AC。
16．见解析
【详解】
光一直被认为是最小的物质，虽然它是个最特殊的物质，但可以说探索光的本性也就等于探索物质的本性；历史上，整个物理学正是围绕着物质究竟是波还是粒子而展开的；光学的任务是研究光的本性，光的辐射、传播和接收的规律；光和其他物质的相互作用（如物质对光的吸收、散射、光的机械作用和光的热、电、化学、生理效应等）以及光学在科学技术等方面的应用。
爱因斯坦认为对于时间的平均值，光表现为波动；对于时间的瞬间值，光表现为粒子性，这是历史上第一次揭示微观客体波动性和粒子性的统一，即波粒二象性。这一科学理论最终得到了学术界的广泛接受。在事实与理论面前，光的波动说与微粒说之争以“光具有波粒二象性”而落下了帷幕，从而肯定了光既是一种波也是一种粒子！
17．①②
【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．