5.3 实物粒子的波粒二象性 同步练习 (含答案解析) (3)

5.3
实物粒子的波粒二象性
同步练习
1．光通过各种不同的障碍物后会产生各种不同的衍射条纹，衍射条纹的图样与障碍物的形状相对应，这一现象说明(　　)
A．光是电磁波　　　　　　　B．光具有波动性
C．光可以携带信息
D．光具有波粒二象性
2．下列各组现象能说明光具有波粒二象性的是(　　)
A．光的色散和光的干涉
B．光的干涉和光的衍射
C．泊松亮斑和光电效应
D．光的反射和光电效应
3．下列说法中正确的是(　　)
A．物质波属于机械波
B．只有像电子、质子、中子这样的微观粒子才具有波动性
C．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，都有一种波和它对应，这种波叫物质波
D.宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，所以宏观物体运动时不具有波动性
4．关于物质波，下列说法正确的是(　　)
A．电子衍射图样证明了物质波的正确性
B．粒子的动量越大，其波动性越易观察
C．粒子的动量越小，其波动性越易观察
D．电子衍射图样中电子束物质波的波长与金属晶格大小可以比拟
5．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
6．如图17－3－1所示，弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成亮暗相间的条纹，与锌板相连的验电器的铝箔有张角，则该实验不能证明(　　)
图17－3－1
A．光具有波动性
B．从锌板上逸出带正电的粒子
C．光能发生衍射
D．光具有波粒二象性
7．关于物质波，下列说法正确的是(　　)
A．速度相等的电子和质子，电子的波长长
B．动能相等的电子和质子，电子的波长短
C．动量相等的电子和中子，中子的波长短
D．甲电子速度是乙电子的3倍，甲电子的波长也是乙电子的3倍
8．如图所示是一个粒子源，产生某种粒子，在其正前方安装只有两条狭缝的挡板，粒子穿过狭缝打在前方的荧光屏上使荧光屏发光．那么在荧光屏上将看到(　　)
A．只有两条亮纹
B．有多条明暗相间的条纹
C．没有亮纹
D．只有一条亮纹
9．2008年6月13日凌晨，古巴小将罗伯斯在捷克俄斯特拉发田径大奖赛男子110
m栏比赛中，以12秒87的成绩打破了中国飞人刘翔的记录，设罗伯斯质量约为74
kg，试计算他在110
m栏跑中的德布罗意波长，并说明其波动性是否明显．
10．爱因斯坦的相对论指出，物体的能量和质量之间存在一个定量关系：E＝mc2，其中c为光在真空中的速度．计算频率为ν＝5×1011Hz的光子具有的动量是多少？若一电子的动量与该光子相同，该电子的运动速度是多少？该电子物质波的波长λe是多少？
参考答案
1．选BC　光能发生衍射现象，说明光有波动性，B正确．衍射图样与障碍物的形状对应，说明了衍射图样中包含了障碍物等物体的信息，C正确．光是电磁波，光也具有波粒二象性，但在这个现象中没有得到反映，A、D不正确．
2．选C　光的干涉、衍射、泊松亮斑是光的波动性的证据，光电效应说明光具有粒子性，反射和色散不能说明光具有波动性或粒子性，因此C正确．
3．选C　物质波是一切运动着的物体所具有的波，与机械波性质不同，宏观物体也具有波动性，只是干涉、衍射现象不明显，看不出来，故只有C对．
4．选ACD　衍射现象是波的特性，所以电子衍射图样可证明物质波是正确的，A对；由p＝知，p越大，λ越小，不易发生衍射现象，所以C对，B错；发生明显衍射的条件是波长与障碍物尺寸相差不多或比障碍物大，所以D对．
5．选C　由λ＝知热中子动量p＝，又p2＝2mEk，所以热中子动能：
Ek＝＝＝
J
≈4×10－21
J．故选项C正确．
6．选B　弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成亮暗相间的条纹，说明发生了衍射，光具有波动性，A、C正确；与锌板相连的验电器的铝箔有张角，发生了光电效应，说明光具有粒子性，D正确；从锌板上逸出的是带负电的电子，B错．
7．选A　由λ＝可知，动量大的波长短．电子与质子的速度相等时，电子动量小，波长长．电子与质子动能相等时，由动量与动能的关系式p＝可知，电子的动量小，波长长．动量相等的电子和中子，其波长应相等．如果甲、乙两电子的速度远小于光速，甲的速度是乙的三倍，甲的动量也是乙的三倍，则甲的波长应是乙的.
8．选B　由于粒子源产生的粒子是微观粒子，它的运动受波动性支配，对大量粒子运动到达屏上的某点的概率，可以用波的特征进行描述，即产生双缝干涉，在屏上将看到干涉条纹，所以B正确．
9．解析：罗伯斯110米栏跑时对应的德布罗意波波长为
λ＝＝＝
m＝1.048×10－36
m.
可见此波长极短，其波动性很难表现出来．
答案：1.048×10－36
m，波动性不明显
10．解析：光子的能量ε＝hν＝mc2，动量p＝mc＝＝
kg·m/s≈1.1×10－27
kg·m/s.设电子质量为me，速度为ve，动量为pe，则pe＝meve，依题pe＝p，则电子的速度大小ve＝＝＝
m/s≈1.2×103
m/s.电子物质波的波长λe＝＝
m≈6.0×10－7
m.
答案：1.1×10－27
kg·m/s　1.2×103
m/s　6.0×10－7
m