高二物理粤教版（2019）选择必修三4.4 德布罗意波 课时作业（含解析）

4.4 德布罗意波
一、单选题
1．如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们相等的是（ ）
A．速度 B．动能 C．动量 D．总能量
2．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
3．波粒二象性是微观世界的基本特征，下列说法正确的是（　　）
A．光电效应现象揭示了光的波动性
B．黑体辐射的强度与温度无关
C．康普顿效应表明光子有动量，揭示了光的粒子性的一面
D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波的波长也相等
4．根据光的波粒二象性可知，光与其他物体发生相互作用时表现出粒子性，波长为的光子能量为，动量为，为普朗克常量，为光在真空中的传播速度。科研人员用强激光竖直向上照射一水平放置的小玻璃片，激光子全部被吸收，产生的“光压”把小玻璃片托在空中。若小玻璃片质量为，重力加速度为，则激光的发射功率为（　　）
A． B． C． D．
5．下列说法正确的是（　　）
A．光子就是质点
B．光不具有波动性
C．光具有波粒二象性
D．实物粒子和光子一样都具有波粒二象性，所以实物粒子与光子是相同本质的物质
6．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
7．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
8．下列关于科学家在物理学发展过程中的贡献，说法正确的是（ ）
A．麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在，指出光是一种电磁波
B．安培提出在原子、分子等物质微粒的内部存在着一种环形电流
C．奥斯特发现了利用磁场产生电流的条件和规律
D．玻尔提出任何物体都有波动性，宏观物体表现不明显，微观物体则表现很明显
二、多选题
9．下列说法中正确的是（ ）
A．普朗克引入能量子的概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好，并由此开创了物理学的新纪元
B．康普顿效应表明光子具有能量和动量
C．德布罗意把光的波粒二象性推广到实物粒子，认为实物粒子也具有波动性
D．为了解释黑体辐射规律，康普顿提出了电磁辐射的能量是量子化的
10．如图所示是电子衍射实验装置的简化图，下列说法正确的是（　　）
A．亮条纹是电子到达概率大的地方 B．该实验说明物质波理论是正确的
C．该实验再次说明光子具有波动性 D．该实验说明实物粒子具有波动性
11．下列叙述中正确的是( )
A．电磁波发射过程需要调谐，电磁波接收过程需要调制
B．频率越高的光，粒子性越显著；频率越低的光，波动性越显著
C．康普顿效应表明光子和电子、质子等实物粒子一样也具有能量和动量
D．立体电影是光的偏振现象的应用
12．运动的微观粒子具有波粒二象性，有能量E、动量p，也对应着一定的波长λ。m表示粒子的质量，下列图像正确的是________。
A． B． C． D．
三、解答题
13．静止的原子核放出一个波长为的光子．，已知普朗克常量为h，则
（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？
14．用频率为ν0的光照射某种金属发生光电效应，测出光电流i随电压U的变化图象如图所示，已知普朗克常量为h，电子的质量m、带电量为-e，求：
①照射在金属表面上的这束光的最小功率P；
②逸出光电子的物质波的最短波长。
15．德布罗意认为：任何一个运动着的物体，都有着一种波与它对应，波长是，式中p是运动着的物体的动量，h是普朗克常量。已知某种紫光的波长是440nm，若将电子加速，使它的德布罗意波波长是这种紫光波长的10-4倍，求：
(1)电子的动量的大小；
(2)试计算加速电压的大小。(电子质量m=9.1×10-31kg，电子电荷量e=1.6×10-19C，普朗克常量h=6.63×10-34J·s，加速电压的计算结果取一位有效数字)
参考答案：
1．C
【详解】根据
知，如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们的动量相等。
故选C。
2．B
【详解】A．黑体辐射的强度，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加且极大值向波长较短的方向移动，故A错误；
B．衍射是波所具有的特性，热中子束射到晶体上产生衍射图样，可以说明中子具有波动性，故B正确；
C．根据可知，动能相等的质子和电子，由于质子质量比电子质量大，所以质子的动量p比电子的大，又根据可知，质子的德布罗意波长比电子的小，故C错误；
D．汤姆孙证实了阴极射线就是电子流，但电子所带的电荷量是密立根通过“油滴实验”测定的，故D错误。
故选B。
3．C
【详解】A．光电效应现象揭示了光的粒子性，A错误；
B．黑体辐射的强度与温度有关，B错误；
C．康普顿效应表明光子有动量，揭示了光的粒子性的一面，C正确；
D．由动能和动量的表达式
可得
由于质子质量较大，故动能相等的质子和电子，它们的动量不相等，由
可知，他们的德布罗意波的波长不相等，D错误。
故选C。
4．A
【详解】由题得
（式中 N 为单位时间照射到玻璃片上的光子数），经过时间 t，以入射的光子为研究对象，由动量定理得
设 F′为光对玻璃板的作用力，由牛顿第三定律
F=F′
因为玻璃板静止，则有
F′=mg
联立解得
P=mgc
故选A。
5．C
【详解】光子的本质是电磁波，不是质点；光具有波粒二象性；实物粒子和光子一样都具有波粒二象性，但是实物粒子与光子是不同本质的物质。
故选C。
6．A
【详解】两个电子的速度之比
v1：v2=2：1
则两个电子的动量之比
p1：p2=2：1
故由
可得两个电子的德布罗意波长为
λ1：λ2=1：2
故A正确，BCD错误。
故选A。
7．B
【详解】A.机械波和光有波动性，实物粒子也有波动性，只不过波长很小，不易观察，故选项A错误；
B.锌板发生光电效应后，电子减少，锌板带正电，故选项B正确；
C.H和H发生聚变过程中，质量亏损，向外释放能量，故选项C错误；
D.当物体发生高速运动后，物体的质量会变大，故选项D错误。
故选B。
8．B
【详解】A．赫兹证实了电磁波的存在，A错误；
B．安培提出了分子电流假说，提出在原子、分子等物质微粒的内部存在着一种环形电流，B正确；
C．奥斯特发现了电流的磁效应，而法拉第发现了磁场产生电流的条件和规律，C错误；
D．德布罗意提出物质波，指出任何物体都有波动性，宏观物体表现不明显，微观物体则表现很明显，D错误。
故选B。
9．ABC
【详解】A、普朗克引入能量子的概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好，并由此开创了物理学的新纪元，故A正确；
B、康普顿效应表明光子具有动量，故B正确；
C、德布罗意把光的波粒二象性推广到实物粒子，认为实物粒子也具有波动性，故C正确；
D、为了解释黑体辐射规律，普朗克引入能量子的概念,认为电磁辐射的能量是量子化的，故D错误；
故选ABC．
【点睛】根据物理学史和常识解答，记住著名物理学家的主要贡献即可解答．
10．ABD
【详解】A．亮条纹是电子到达概率大的地方，选项A正确；
BCD．该实验说明物质波理论是正确的，也说明实物粒子具有波动性，该实验不能说明光子具有波动性。故BD正确，C错误。
故选ABD。
11．BCD
【详解】A项：电磁波的发射需要调制，电磁波的接收需要调谐和解调，故A错误；
B项：频率越高的光，波长越小，所以粒子性越显著，频率越低的光，波长越长，所以波动性越显著，故B正确；
C项：康普顿效应表明光子和电子、质子等实物粒子一样也具有能量和动量，故C正确；
D项：立体电影的制作利用了光的偏振现象，放映的时候也是用双镜头放映机，其中每个镜头前放有偏振方向不同的偏振光片，观众戴的眼镜上也有相对应方向的偏振光片，这样每只眼睛就只能看到一个镜头所投影的图象，故D正确．
12．AC
【详解】AB．能量E表达式
图像是一个正比例函数，故A正确，B错误；
CD．动量p表达式
故是正比例函数，故C正确，D错误。
故选AC。
13．（1） （2）
【详解】（1）光子的动量为p，由动量守恒定律知反冲核的动量大小也为p．由
得
（2）反冲核的物质波的波长
14．①P=hν0；②
【详解】(1)设单位时间内有n个光子照射在金属上，饱和光电流为
，=
又因为
E=nhν0=hν0
解得
P=hν0
(2)由图可知遏止电压为，根据动能定理
物质波的波长公式为
，p=
逸出光电子的物质波的最短波长为
15．(1)p≈1.5×10-23 kg·m/s ；(2)U=8×102 V
【详解】(1)根据
可得电子的动量
(2)电子在电场中加速，有
得