第四章第5节粒子的波动性和量子力学的建立 练习（word版含答案）

2021-2022学年人教版（2019）选择性必修第三册第四章第5节粒子的波动性和量子力学的建立
能力提升练习
一、单选题
1． 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
2． 2020年2月，中国科学家通过冷冻电镜捕捉到新冠病毒表面S蛋白与人体细胞表面ACE2蛋白的结合过程，首次揭开了新冠病毒入侵人体的神秘面纱。电子显微镜是冷冻电镜中的关键部分，它与光学显微镜相比具有更高的分辨率，其原因是电子的物质波波长远小于可见光波长。在电子显微镜中，电子束相当于光束，通过由电场或磁场构成的电子透镜实现会聚和发散作用。其中的一种电子透镜由两个金属圆环M、N组成，其结构如图甲所示，图乙为图甲的截面示意图。显微镜工作时，两圆环的电势，图乙中虚线表示两圆环之间的等势面（相邻等势面间电势差相等）。现有一束电子经电压U加速后，沿着平行于两金属圆环轴线的方向进入金属圆环M。根据题目信息和所学知识，下列推断正确的是
A．电子比可见光的波动性强，衍射更为明显
B．增大电子的加速电压U，可提升该显微镜的分辨率
C．该电子透镜对入射的电子束能起到发散作用
D．电子在穿越电子透镜的过程中速度不断减小
3． 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．
4． 在历史上，最早证明了德布罗意波存在的实验是（ ）
A．弱光衍射实验 B．电子束在晶体上的衍射实验
C．弱光干涉实验 D．射线的衍射实验
5． 关于波粒二象性的有关知识，下列说法错误的是（ ）
A．速度相同的质子和电子相比，电子的波动性更为明显
B．用E和p分别表示X射线每个光子的能量和动量，则，
C．由爱因斯坦的光电效应方程可知，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
D．康普顿效应表明光子除了具有能量之外还有动量
6． 利用金属晶格（大小约10-10m)作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子束通过电场加速后，照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样．已知电子质量为m，电荷量为e，初速度为0，加速电压为U，普朗克常量为h，则下列说法中正确的是
A．该实验说明了电子具有粒子性
B．实验中电子束的德布罗意波的波长为
C．加速电压U越大，电子的衍射现象越明显
D．若用相同动能的质子替代电子，衍射现象将更加明显
7． 已知某光电管的极限频率为，现用频率为的单色光照射这种金属，如图能发生光电效应，改变加在光电管两端的电压，测得电流随电压变化的图象如图所示。已知电子的电荷量大小为e，普朗克常量为h，则遏止电压的大小为（ ）
A．
B．
C．
D．
8． 新型冠状病毒2019-nCoV属于β属的新型冠状病毒，直径约60-140nm。科研人员常用现代电子显微镜观察单个病毒，其分辨本领可以达到0.2nm。已知显微镜工作物质的波长越短，显微镜的分辨本领越强。物质波波长，p为物体的动量，h为普朗克常数，可见光的波长为400-760nm。下列说法错误的是（ ）
A．卢瑟福发现了电子，并且验证了电子的波动性
B．电子束的物质波波长比可见光的波长短的多
C．电子的速度越大，电子显微镜的分辨本领越强
D．若显微镜采用速度与电子束相同的质子流工作，则分辨本领会进一步提高
9． 法国物理学家德布罗意认为，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，人们把这种波称为物质波，也叫德布罗意波。如果有两个电子的速度分别为v1和v2，且v1＝2v2。则这两个电子对应的德布罗意波的波长关系为（ ）
A．λ1∶λ2＝1∶2 B．λ1∶λ2＝4∶1 C．λ1∶λ2＝2∶1 D．λ1∶λ2＝1∶4
10．下列说法错误的是（ ）
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．德布罗意提出了实物粒子也具有波动性的猜想，而电子衍射实验证实了他的猜想
C．用频率一定的光照射某金属发生光电效应时，入射光越强，单位时间发出的光电子数越多
D．光电效应和康普顿效应都揭示了光具有粒子性
二、多选题
11．用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现甲、乙、丙所示的图像，则（ ）
A．图象甲表明光具有粒子性
B．图象丙表明光具有波动性
C．实验表明光是一种概率波
D．在光的干涉条纹中，明条纹是光子能够到达的地方，暗条纹是光子不能到达的地方
12．量子力学的创立给人类的科学、技术和社会形态带来了极其深刻的影响。有关量子力学的应用，下列说法正确的是（ ）
A．量子力学推动了核物理和粒子物理的发展
B．量子力学推动了原子、分子物理和光学的发展
C．量子力学否定了经典力学理论
D．量子力学推动了固体物理的发展
13．关于近代物理学的实验和结论，下列说法符合历史事实的是（ ）
A．光电效应、康普顿效应、电子束通过铝箔后的衍射图样都证明了粒子的波动性
B．贝克勒尔通过对天然放射性现象的研究，发现了原子核内部是有结构的
C．按照玻尔理论，氢原子的核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，电势能增大，原子总能量增大
D．卢瑟福通过α粒子散射实验，证实了在原子核内存在质子
E．汤姆孙通过阴极射线在电场和在磁场中的偏转实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成，并测出了该粒子的比荷
14．下列说法正确的是（ ）
A．平均速度、瞬时速度以及加速度等概念是伽利略首先建立起来的
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，成功地解释了氢原子光谱的实验规律
C．查德威克在α粒子轰击铍核时发现中子
D．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X射线的发现证实了他的猜想
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．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．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释
D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等
三、解答题
16．请思考：量子论关于能量的观点与经典物理学的观点有什么不同？请结合图，与同学们交流体会。
17．如图所示为我国首颗量子通信卫星“墨子号”。“墨子号”的成功发射使我国在量子通信技术领域走在了世界前列。那么，量子通信的理论基础是什么？该理论的提出背景又是什么？
2021-2022学年人教版（2019）选择性必修第三册第四章第5节粒子的波动性和量子力学的建立（参考答案）
一、单选题
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 D B D B C B A A A A
二、多选题
题号 11 12 13 14 15
答案 ABC ABD BCE ABC AB
三、解答题
16．量子论认为能量是一份一份的进行辐射或吸收；经典物理学认为能量是连续变化的
17．量子通信的理论基础来源于德国物理学家的能量量子化假设。该假设提出的背景是经典电磁理论解释不了黑体辐射实验的实验规律。
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