6.4实物粒子具有波动性 同步练习（Word版含答案）

6.4实物粒子具有波动性
一、选择题（共15题）
1．下列说法正确的是 （ ）
A．在黑体辐射中随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都会增加，另一方面辐射强度的极大值 向波长较长的方向移动
B．振动的带电微粒辐射或吸收的能量可以是任意数值
C．动能相同的质子和电子相比，质子的波动性更为明显
D．不确定性关系适用于电子和光子等微观粒子，也适用于其他宏观物体
2．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．
3．第26届国际计量大会通过决议，正式更新了千克、安培、开尔文和摩尔四个基本单位的定义，于2019年5月20日起正式生效．比如，“千克”不再以具体实物的质量定义，而将以量子力学中的普朗克常数为基准，经过一系列物理换算，算出质量．与普朗克常数相关的表达式如物质波波长：．下列属于用国际单位制的基本单位来表示普朗克常数单位的是
A． B． C． D．
4．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
5．为了观察到纳米级的微小结构，需要分辨率比光学显微镜更高的电子显微镜。有关电子显微镜的说法正确的是( )
A．它利用了电子物质波的波长比可见光短，因而不容易发生明显衍射
B．它利用了电子物质波的波长比可见光长，因而不容易发生明显衍射
C．它利用了电子物质波的波长比可见光短，因而更容易发生明显衍射
D．它利用了电子物质波的波长比可见光长，因而更容易发生明显衍射
6．对于微观粒子的运动，下列说法中正确的是（ ）
A．不受外力作用时光子就会做匀速运动
B．光子受到恒定外力作用时就会做匀变速运动
C．只要知道电子的初速度和所受外力，就可以确定其任意时刻的速度
D．运用牛顿力学无法确定微观粒子的运动规律
7．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
8．让电子束通过电场加速后，照射到金属晶格（大小约10-10m）上，可得到电子的衍射图样，如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．电子衍射图样说明了电子具有粒子性
B．加速电压越大，电子的物质波波长越长
C．电子物质波波长比可见光波长更长
D．动量相等的质子和电子，对应的物质波波长也相等
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．康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现散射的X射线中，除了有与入射波长相同的成分外，还有其他波长的X射线，这是由入射光子与晶体中的电子碰撞引起的。已知普朗克常量为h。下列说法错误的是（　　）
A．康普顿效应揭示了光的粒子性
B．光子散射后波长变大
C．光子与电子碰撞后速度变小
D．若碰撞后电子的动量为p，则其物质波波长为
11．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．
12．在验证光的波粒二象性的实验中，下列说法正确的是（　　）
A．使光子一个一个地通过单缝，如果时间足够长，底片上将会显示衍射图样
B．单个光子通过单缝后，底片上也会出现完整的衍射图样
C．光子通过狭缝的运动路线像水波一样起伏
D．单个光子通过单缝后的运动情况具有随机性，大量光子通过单缝后的运动情况也呈现随机性
13．关于光的粒子性、波动性和波粒二象性，下列说法正确的是（　　）
A．光子说的确立完全否定了波动说
B．光电效应说明光具有波动性
C．光的波动说和粒子说都有其正确性，但又都是不完善的，都有其不能解释的实验现象
D．光的波粒二象性才是对光的本性的正确认识
14．关于物质波，以下说法正确的是（　　）
A．任何运动物体都具有波动性
B．湖面上形成的水波就是物质波
C．通常情况下，质子比电子的波长长
D．核外电子绕核运动时，并没有确定的轨道
15．下列说法正确的是（　　）
A．光的频率越低，其粒子性越显著
B．物质波理论告诉我们，任何运动的微观粒子都具有波粒二象性
C．光子说表明光也是一种粒子，所以光子的运动也可以用牛顿运动定律进行分析
D．光波不同于宏观概念中的那种连续的波，它是表明大量光子运动规律的一种概率波
二、填空题
16．实验探究思路：_______、衍射是波特有的现象，如果实物粒子具有波动性，则在一定条件下，也应该发生_______或衍射现象。
17．粒子的能量ε和动量p跟它所对应的波的频率ν和波长λ之间的关系：_______，_______。
18．推动了核物理和粒子物理的发展，人们认识了原子、原子核、基本粒子等各个_______（填“宏观”或“微观”）层次的物质结构，又促进了_______学和宇宙学的研究。
19．推动了原子、分子物理和光学的发展：
人们认识了原子的结构，以及原子、分子和电磁场相互作用的方式，发展了各式各样的对原子和电磁场进行________和________的技术。
三、综合题
20．已知铯的逸出功为，现用波长为的入射光照射金属铯。（普朗克常量，元电荷，电子的质量为）
（1）能否发生光电效应？
（2）若能发生光电效应，则光电子的德布罗意波长最短为多少？
21．如果一个中子和一个质量为10 g的子弹都以103 m/s的速度运动，则它们的德布罗意波的波长分别是多大？（中子的质量为1.67×10-27kg，普朗克常量为6.63×10-34 J·s，结果保留三位有效数字）
22．光电效应实验中，用波长为的单色光A照射某金属板时，刚好有光电子从金属表面逸出。已知普朗克常量为，光速为，电子质量为。若用波长为的单色光B照射该金属板，求：
（1）光电子的最大初动能；
（2）金属表面逸出光电子的物质波的最短波长。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【详解】
A、在黑体辐射中，辐射强度随温度的变化关系为：随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都有增加，另一方面辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故A错误；
B、根据量子化的理论，带电微粒辐射和吸收的能量，是不连续的，故B错误；
C、根据物质波的波长公式：和动能与动量的关系式：，得：，动能相等的质子和电子相比，质子的质量大，所以质子的物质波波长短，电子的物质波波长长，电子的波动性更为明显，故C错误；
D、不确定性关系不仅适用于电子和光子等微观粒子，也适于宏观物体，故D正确．
2．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。
3．B
【详解】
根据公式可得h=λP，因波长单位是m，动量单位是kg m/s，那么普朗克常量h单位：m kg m/s=kg m2/s=kg m/s2 m s=N m s=J s=A2 Ω s2，故B正确，ACD错误．
4．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。
5．A
【详解】
电子物质波的波长比可见光更短，所以不容易发生明显衍射现象。
故选A。
6．D
【详解】
AB．光子不同于宏观力学的粒子，不能用宏观粒子的牛顿力学规律分析光子的运动，故A、B错误；
CD．根据概率波、不确定关系可知，无法确定电子在任意时刻的速度和微观粒子的运动规律，故C错误，D正确。
故选D。
7．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。
8．D
【详解】
A．电子衍射图样说明了电子具有波动性，A错误；
B．根据
解得
加速电压越大，电子的物质波波长越短，B错误；
C．电子物质波波长比可见光波长更短，C错误；
D．根据，动量相等的质子和电子，对应的物质波波长也相等，D正确。
故选D。
9．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。
10．C
【详解】
A．康普顿效应揭示了光的粒子性，选项A正确，不符合题意；
B．光子散射后能量减小，则频率减小，波长变大，选项B正确，不符合题意；
C．X射线是电磁波，则光子与电子碰撞后速度不变，选项C错误，符合题意；
D．若碰撞后电子的动量为p，则其物质波波长为
选项D正确，不符合题意。
故选C。
11．C
【详解】
试题分析：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 10-21J
12．A
【详解】
A．光子一个个通过单缝，足够时间后，底片上中央到达的机会最多，其他地方机会较少，出现衍射现象，故A正确；
B．少量粒子表现为粒子性，而衍射是波的特性，故B错误；
C．光子通过狭缝的路线是随机的，与水波不一样，故C错误；
D．少量表现出随机性，大量表现出规律性，故D错误。
故选A。
13．CD
【详解】
AD．光子说的确立，没有完全否定波动说，使人们对光的本性认识更完善，光既有波动性，又有粒子性，光具有波粒二象性，故A错误，D正确；
B．光电效应说明光具有粒子性，故B错误；
C．波动说和粒子说都有其正确性，但又都是不完善的，都有其不能解释的实验现象，故C正确。
故选CD。
14．AD
【详解】
AC．运动物体都具有波动性，称之为物质波，由德布罗意波长公式
质子质量比电子质量大，通常情况下，质子比电子的动量大， 对应的波长短，A正确，C错误；
B．湖面上形成的水波就是宏观的机械波不是物质波，B错误；
D．核外电子绕核运动时，没有确定的轨道，只能出现在某个区间的概率大，D正确。
故选AD。
15．BD
【详解】
A．在光的波粒二象性中，频率越大的光，光子的能量越大，粒子性越显著，频率越小的光其波动性越显著，故A错误；
B．物质波理论告诉我们，任何运动的微观粒子都具有波粒二象性，故B正确；
C．光子说表明光也是一种粒子，对于光子等微观粒子，不能用牛顿运动定律进行分析，故C错误；
D．光波不同于宏观概念中的那种连续的波，它是表明大量光子运动规律的一种概率波，故D正确。
故选BD。
16． 干涉 波动性
17．
18． 微观 天文
19． 精确操控 测量
20．（1）能；（2）
【详解】
（1）因为入射光子的能量
所以能发生光电效应。
（2）根据光电效应方程可得光电子的最大初动能
而光电子的最大动量为
则光电子的德布罗意波长的最小值为
21．3.97×10-10 m，6.63×10-35 m
【详解】
中子的动量为
子弹的动量为
由
知中子和子弹的德布罗意波长分别为
，
联立以上各式解得
，
代入数据可解得
，
22．(1)；(2)
【详解】
(1)依题意，用波长为的单色光A照射某金属板时，根据光电效应方程，有
同理，用波长为的单色光B照射该金属板，有
联立，可得
(2)根据德布罗意波关系，有
又
金属表面逸出光电子的物质波的最短波长
答案第1页，共2页