5.3 实物粒子的波粒二象性 5.4 “基本粒子”与恒星演化 同步练习 (含答案解析)

5.3
实物粒子的波粒二象性
5.4
“基本粒子”与恒星演化
同步练习
1．下列说法中正确的是(　　)
A．夸克模型说明电子电荷量是最小的电荷单元
B．目前已经发现了自由态的夸克
C．目前发现的夸克有6种
D．每种夸克都有对应的反夸克
【解析】　夸克模型指出目前发现了6种夸克，每种夸克都有对应的反夸克，所以C、D正确；夸克所带电荷量小于电子电荷量，但还没有发现自由态的夸克，这就是夸克的“禁闭”，所以A、B错．
【答案】　CD
2．下列说法正确的是(　　)
A．在微观物理学中可以用“轨迹”来描述粒子的运动
B．实物粒子与光子一样都具有波粒二象性
C．在光的衍射实验中，出现明条纹的地方光子到达的概率较大
D．粒子的动量越小，其波动性越易观察
【解析】　实物粒子也具有波动性，是概率波，故A错误，B正确；光是概率波，在明条纹处光子出现的概率大，故C正确；物质波的波长λ＝，故粒子动量越小，波长越大，波动性越明显，故D正确．所以选B、C、D.
【答案】　BCD
3．关于物质波，下列认识正确的是(　　)
A．任何运动的物体(质点)都伴随一种波，这种波叫物质波
B．X射线的衍射实验，证实了物质波假设是正确的
C．电子的衍射实验，证实了物质波假设是正确的
D．宏观物质尽管可以看成物质波，但它们不具有干涉、衍射等现象
【解析】　据德布罗意物质波理论，任何一个运动的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与之相对应，这种波就叫物质波，可见，A选项正确；由于X射线本身就是一种波，而不是实物粒子，故X射线的衍射现象，并不能证实物质波理论的正确性，故B选项错误；电子是一种实物粒子，电子的衍射现象表明运动着的实物粒子具有波动性，故C选项正确；由电子穿过铝箔的衍射实验知，少量电子穿过铝箔后所落位置是散乱的，无规律的，但大量电子穿过铝箔后所落的位置呈现出衍射图样，即大量电子的行为表现出电子的波动性，干涉、衍射是波的特有现象，只要是波，都会发生干涉、衍射现象，故D选项错误．
【答案】　AC
4．电子的运动受波动性的支配，对氢原子的核外电子，下列说法不正确的是(　　)
A．电子绕核运动的“轨道”其实是没有意义的
B．电子轨道只不过是电子出现的概率比较大的位置
C．电子绕核运动时电子边运动边振动
D．电子在核外的位置是不确定的
【解析】　根据电子的波粒二象性，其在某时刻出现的位置不能确定，但其在某点出现的概率受波动规律支配，所以A、B、D正确，C错误．
【答案】　C
5．根据宇宙大爆炸的理论，在宇宙形成之初是“粒子家族”尽显风采的时期，那么在大爆炸之后最早产生的粒子是(　　)
A．夸克、轻子和胶子等粒子
B．质子和中子等强子
C．光子、中微子和电子等轻子
D．氢核、氘核、氦核等轻核
【解析】　宇宙形成之初产生了夸克、轻子和胶子等粒子，之后又经历了质子和中子等强子时代，再之后是光子、中微子和电子大量存在的轻子时代，再之后是中子和质子组合成氘核，并形成氦核的核时代，之后电子和质子复合成氢原子，最后形成恒星和星系．因此A正确，B、C、D错．
【答案】　A
6．某光子动量为p，能量为E，则光子的速度为(　　)
A.　　　　　　　
B．pE
C.　　　
D.
【解析】　由波速和频率的关系式v＝λν，德布罗意波波长公式λ＝，以及光子的能量公式E＝hν可得：v＝λ＝·＝.
【答案】　C
7．根据不确定性关系ΔxΔp≥，判断下列说法正确的是(　　)
A．采取办法提高测量Δx精度时，Δp的精度下降
B．采取办法提高测量Δx精度时，Δp的精度上升
C．Δx与Δp测量精度与测量仪器及测量方法是否完备有关
D．Δx与Δp测量精度与测量仪器及测量方法是否完备无关
【解析】　不确定性关系表明无论采用什么方法试图确定，坐标和相应动量中的一个，必然引起另一个较大的不确定性，这样的结果与测量仪器及测量方法是否完备无关．无论怎样改善测量仪器和测量方法，都不可能逾越不确定性关系所给出的限度．故A、D正确．
【答案】　AD
8．若某个质子的动能与某个氦核的动能相等，则这两个粒子的德布罗意波波长之比为(　　)
A．1∶2　　B．2∶1　　C．1∶4　　D．4∶1
【解析】　由p＝及λ＝得：λ＝，因质子与氦核的动能相等，所以＝＝＝，故选B.
【答案】　B
9．(2013·莆田检测)中子内有一个电荷量为＋e的上夸克和两个电荷
图5－3－1
量为－e的下夸克，一简单模型是三个夸克都在半径为r的同一圆周上，如图5－3－1所示．下面给出的四幅图中，能正确表示出各夸克所受静电作用的是(　　)
【解析】　本题考查的是库仑力的大小、方向及力的合成，明确
每个夸克皆受两个力的作用．电荷量为＋e的上夸克受两个下夸克的吸引力，合力的方向一定向下，对其中一个下夸克，受力如右图所示，其中F2＝F1，故F1与F2的合力竖直向上，B正确．
【答案】　B
10．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m＝1.67×10－27
kg，普朗克常量h＝6.63×10－34
J·s，可以估算德布罗意波长λ＝1.82×10－10
m的热中子动能的数量级为(　　)
A．10－17
J
B．10－19
J
C．10－21
J
D．10－24
J
【解析】　根据德布罗意波理论中子动量p＝，中子动能Ek＝p2/2m＝h2/2mλ2，代入数据可以估算出数量级，选项C正确．
【答案】　C
11．在单缝衍射实验中，若单缝宽度是1.0×10－9
m，那么光子经过单缝发生衍射，动量不确定量是多少？
【解析】　单缝宽度是光子经过狭缝的不确定量
即Δx＝1.0×10－9
m，
由ΔxΔp≥有：
1．0×10－9·Δp≥，
则Δp≥0.53×10－25
kg·m/s.
【答案】　Δp≥0.53×10－25
kg·m/s
12．德布罗意认为：任何一个运动着的物体，都有一种波与它对应，波长是λ＝，式中p是运动物体的动量，h是普朗克常量．已知某种紫光的波长是440
nm，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)试推导加速电压跟德布罗意波波长的关系，并计算加速电压的大小．(电子质量m＝9.1×10－31
kg，电子电荷量e＝1.6×10－19C，普朗克常量h＝6.6×10－34
J·s，加速电压的计算结果取一位有效数字)．
【解析】　(1)电子对应的德布罗意波长λ＝，电子的动量
p＝＝
kg·m/s
＝1.5×10－23
kg·m/s.
(2)电子在电场中加速，有eU＝mv2
则U＝＝，代入数据得U＝8×102
V.
【答案】　(1)1.5×10－23
kg·m/s　(2)U＝
8×102
V