4.4德布罗意波同步练习（word版含答案）

4.4德布罗意波同步练习2021—2022学年高中物理粤教版（2019）选择性必修第三册
一、选择题（共15题）
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．居室装修中常用的大理石等天然石材，若含有铀、钍等元素就会释放出放射性气体氡。氡会经呼吸进入人体并停留于在体内发生衰变，放射出α、β、γ射线。这些射线会导致细胞发生变异，引起疾病。下列相关说法正确的是（ ）
A．铀衰变为镭Rn要经过4次α衰变和4次β衰变
B．放射性元素发生衰变时放出的α射线具有波粒二象性
C．放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的质子转变为中子时产生的
D．处于激发态的氧原子发出的某一单色光照射到某金属表面能发生光电效应，若这束光通过玻璃砖折射后，再射到此金属表面将不会再产生光电效应
3．以下说法正确的是（　　）
A．康普顿效应现象说明光具有波动性
B．爱因斯坦指出“光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的”
C．光表现出波动性时，就不具有粒子性了；光表现出粒子性时，就不再具有波动性了
D．只有运动着的微观粒子才有物质波，对于宏观物体，不论其是否运动，都没有相对应的物质波
4．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．，p=0 B．，
C．，p=0 D．，
5．2021年开始实行的“十四五”规划提出，把量子技术与人工智能和半导体一起列为重点研发对象。技术方面，中国量子通信专利数超3000项，领先美国。在通往量子论的道路上，一大批物理学家做出了卓越的贡献，下列有关说法错误的是（　　）
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
B．玻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
C．赫兹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
D．弗兰克和赫兹利用电子轰击汞原子，获得了除光谱测量外用其他方法证实原子中分立能级存在的途径，为能够证明原子能量的量子化现象提供了实验基础
6．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
7．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．
8．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
9．德布罗意认为实物粒子也具有波动性，他给出了德布罗意波长的表达式．现用同样的直流电压加速原来静止的一价氢离子H＋和二价镁离子Mg2＋，已知氢离子与镁离子质量比为1：24，求加速后的氢离子和镁离子的德布罗意波的波长之比为
A．1：4 B．1： C．4：l D．：l
10．关于物质波，下列说法正确的是（　　）
A．质量大的物体，其物质波波长短
B．速度大的物体，其物质波波长短
C．动量大的物体，其物质波波长短
D．动能大的物体，其物质波波长短
11．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
12．下列说法正确的是（　　）
A．黑体辐射电磁波的强度按波长分布，与黑体的温度无关
B．爱因斯坦首次提出能量量子假说，成功解释了黑体辐射规律
C．康普顿效应说明光具有粒子性，电子的衍射实验说明粒子具有波动性
D．宏观物体的物质波波长非常小，极易观察到它的波动性
13．如图所示，光滑水平面上有两个大小相同的钢球、，球的质量大于球的质量。开始时球以一定的速度向右运动，球处于静止状态。两球碰撞后均向右运动。设碰撞前球的德布罗意波的波长为，碰撞后、两球的德布罗意波的波长分别为和，则下列关系正确的是（　　）
A． B． C． D．
14．用如图甲所示的电路研究光电效应中遏止电压与入射光频率的关系。某次实验中得到的甲、乙两种金属对应的遏止电压与入射光频率关系图像如图乙所示。用频率为的光同时照射甲、乙两种金属时，两种金属逸出的初动能最大的光电子分别用a、b表示。下列说法正确的是（　　）
A．照射的单色光越强，饱和光电流就越小
B．遏止电压与入射光的频率成正比
C．光电子b的初动能大于光电子a的初动能
D．光电子b的物质波波长比光电子a的物质波波长长
15．下列说法中正确的是（　　）
A．机械波和光有波动性，实物粒子不具有波动性
B．用弧光灯发出紫外线照射锌板并发生光电效应后，锌板带正电
C．由于核聚变需要很高的环境温度，H和H发生聚变过程中是需要从外界吸收能量的
D．构成物体的质量是守恒不变的
二、填空题（共4题）
16．A、B两种光子的能量之比为2：1，A、B两种光子的动量之比为_____；如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们的_____（选填“动量”或“动能”）也相等．
17．一个电子由静止经电势差为100 V的加速电场加速后，德布罗意波波长为_______ nm(不考虑相对论效应，电子质量m=0.91×10-30 kg).
18．（1）关于下列四幅图的说法，正确的是__________
A．图甲中放射源放出的三种射线是由同一种元素的原子核释放的
B．图乙中用紫外光灯照射与验电器相连的锌板，锌板和验电器均带正电
C．图丙为黑体辐射规律，普朗克提出能量子概念成功解释了这个规律
D．图丁中电子束通过铝箔后的衍射图样说明电子具有粒子性
（2）我国自行研制的一种大型激光器，能发出频率为ν、功率为P的高纯度和高亮度激光，当该激光垂直照射到某纯黑物体表面时能被完全吸收．已知真空中光速为c，普朗克恒量为h，则该激光发出的光子的动量为_______，纯黑物体受到该激光的压力为_____．
（3）氡存在于建筑水泥、装饰石材及土壤中,是除吸烟外导致肺癌的重大因素．静止的氡核放出一个粒子X后变成钋核，钋核的动能为0.33MeV，设衰变放出的能量全部变成钋核和粒子X的动能．
①写出上述衰变的核反应方程_________；
②求粒子X的动能 __________．（保留两位有效数字）
19．电子俘获是指原子核俘获一个核外轨道电子，使核内一个质子转变为一个中子．则发生电子俘获的核反应方程式为_________；若该核反应中释放出的能量与一个频率为的光子能量相等，已知真空中光速和普朗克常量分别为c和h，则该光子的动量为_________．
三、综合题（共4题）
20．光子的动量p与能量E的关系为。静止的原子核放出一个波长为λ的光子．已知普朗克常量为h,光在真空中传播的速度为c,求:
(1)质量为M的反冲核的速度为多少
(2)反冲核运动时物质波的波长是多少
21．光的干涉和衍射现象说明光具有波动性。爱因斯坦的光电效应理论和康普顿效应理论表明，光在某些方面确实也会表现得像是由一些粒子（即一个个有确定能量和动量的“光子”）组成的。人们意识到，光既具有波动性，又具有粒子性。（c为光速，h为普朗克常量）
(1)物理学家德布罗意把光的波粒二象性推广到实物例子，他提出假设：实物粒子也具有波动性，即每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系，粒子的能量E和动量p跟它所对应波的频率v和波长之间也遵从如下关系：，。请依据上述关系以及光的波长公式，试推导单个光子的能量E和动量p间存在的关系；
(2)我们在磁场中学习过磁通量，其实在物理学中有很多通量的概念，比如电通量、光通量、辐射通量等等。辐射通量表示单位时间内通过某一截面的辐射能，其单位为。
①光子具有能量。一束波长为的光垂直照射在面积为S的黑色纸片上，其辐射通量为，且全部被黑纸片吸收，求该束光单位体积内的光子数n；
②光子具有动量。当光照射到物体表面上时，不论光被物体吸收还是被物体表面反射，光子的动量都会发生改变，因而对物体表面产生一种压力。求上一问中的光对黑纸片产生的压力大小，并判断若将黑纸片换成等大的白纸片，该束光对白纸片的压力有何变化。
22．一个光源以P=1.5W的功率向四周均匀地发射能量。在离光源距离R=3.5m处放置一钾箔，钾的逸出功W=2.2eV，假设入射光的能量是连续平稳地传给钾箔，光的平均波长为。假设照射到钾箔上面的光能被钾箔完全吸收。
(1)根据爱因斯坦的光子说和质能方程，证明光子动量（是普朗克常量）。
(2)假设照射在钾箔上的能量能被钾箔完全吸收，求：
①钾箔在垂直入射光方向上单位面积受到光平均作用力的表达式（用题目中的物理符号表示）。
②按照经典电磁理论，钾箔只需吸收足够的能量就可以逐出电子，若一个要被逐出的电子收集能量的圆形截面的半径约为一个典型原子的半径m，求：电子将被逐出的时间。根据你的计算结果，你认为经典电磁理论在解释光电效应现象时是否合理？谈谈你的看法。
23．现代科学研究表明，光既具有波动性，又具有粒子性。若已知光速为c，普朗克常量为h，对一束波长为λ的光，求：
(1)光的频率；
(2)光子的能量；
(3)光子的动量。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
2．B
3．B
4．D
5．C
6．B
7．C
8．D
9．D
10．C
11．C
12．C
13．D
14．D
15．B
16． 2：1， 动量
17．0.123
18． BC hv/c P/c
19．
20．(1)； (2)
21．(1)；(2)①，②，变大
22．(1)证明略；(2) ①，②电子将被逐出的时间为，由于光电效应现象中产生光电子的时间极短，几乎不需时间累积，因此经典电磁理论在解释光电效应现象具有局限性，不合理。
23．（1）；（2）；（3）
答案第1页，共2页