5.3 实物粒子的波粒二象性 同步练习 (含答案解析) (4)

第三节
实物粒子的波粒二象性
作业
一、选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共40分）
1.电子显微镜的最高分辨率高达0.2
nm，如果有人制造出质子显微镜，在加速到相同的速度情况下，质子显微镜的最高分辨率将（
）
A.小于0.2
nm
B.大于0.2
nm
C.等于0.2
nm
D.以上说法均不正确
2.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
3.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
4.关于物质波，下列认识错误的是（
）
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.宏观物体尽管可以看做物质波，但它们不具有干涉、衍射等现象
5.下列关于不确定关系说法正确的是（
）
A.只对微观粒子适用
B.只对宏观粒子适用
C.对微观和宏观粒子都适用
D.对微观和宏观粒子都不适用
6.有中子衍射技术中，常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比较接近。已知中子质量为1.67×10-27
kg，普朗克常量为6.63×10-34
J s，则可以估算出德布罗意波波长为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
7.由不确定性关系可以得出的结论是（
）
A.如果动量的不确定范围越小，则与它对应坐标的不确定范围就越大
B.如果位置坐标的不确定范围越小，则动量的不确定范围就越大
C.动量和位置坐标的不确定范围之间的关系不是反比例函数
D.动量和位置坐标的不确定范围之间有唯一确定的关系
8.下述说法正确的是（
）
A.宏观物体的动量和位置可准确测定
B.微观粒子的动量和位置可准确测定
C.微观粒子的动量和位置不可同时准确测定
D.宏观粒子的动量和位置不可同时准确测定
9.关于不确定性关系≥有以下几种理解，正确的是（
）
A.微观粒子的动量不可确定
B.微观粒子的位置不可确定
C.微观粒子的动量和位置不可同时确定
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
10.光通过单缝所发生的现象，用位置和动量的不确定性关系的观点加以解释，正确的是（
）
A.单缝宽，光是沿直线传播，这是因为单缝宽，位置不确定量大，动量不确定量小，可以忽略
B.当能发生衍射现象时，动量不确定量就不能忽略
C.单缝越窄，中央亮纹越宽，是因为位置不确定量小，动量不确定量大的缘故
D.以上解释都是不对的
二、填空题（本题共2小题，每小题6分，共12分.请将正确的答案填到横线上）
11.电子经电势差为=200
V的电场加速，在的情况下，此电子的德布罗意波长为
.
12.一辆摩托车以20
m/s的速度向墙冲去，车身和人共重100
kg,则车撞墙时的不确定范围是
.
三、计算题（本题共4小题，共48分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
12.（11分）一质量为10
g的子弹从直径为0.5
cm的枪口射出，求子弹射出枪口时其横向速度的不确定量。
13.（11分）电子的质量为=9.1×10-31
kg，测定其速度的不确定量为2×10-6
m/s.求其位置的不确定量.
=5.3×10-35
J·s
15.（13分）根据光子说光子的能量,我们还知道物体能量,频率=5×1014
Hz的光子具有的动量是多少？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是多少？
16.（13分）质量为10
g
，速度为300
m/s在空中飞行的子弹，其德布罗意波波长是多少？为什么我们无法观察出其波动性？如果能够用特殊的方法观察子弹的波动性，我们是否能够看到子弹上下或左右颤动着前进，在空间中描绘出正弦曲线或其周期性曲线？为什么？
第三节
实物粒子的波粒二象性
参考答案
一、选择题
1.
A
解析：显微镜的分辨能力与波长有关,波长越短其分辨能力越强,由知,如果把质子加速到与电子相同的速度,质子的波长更短,分辨能力更高.
2.C解析：实物粒子也具有波动性，这种与实物粒子相联系的波称为物质波，机械波是由于物体的振动在介质中传播形成的，物质波不是机械波，选项A错误；实物粒子也有波动性，故选项B错误；
C.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，选项C正确；宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，是因为宏观粒子的波长短，衍射或干涉现象不明显，选项D错误.
3.AD
解析：任何运动物体都具有波动性，A正确.湖面上形成的水波是机械波不是物质波，B错.电子的动量比质子的动量往往要小一些，由知，电子的德布罗意波长要长，C错.由于电子的波动性，核外电子绕核运动不可能有确定的轨道，D正确.
4.BD
解析：X射线衍射实验验证X射线是电磁波，B错误，宏观物体物质波也具有干涉、衍射现象，只不过现象不明显，D错误.
5.A
6.D
解析：由不确定性关系得≥
由动量与动能的关系得
联立得≥
J=0.25
J.故选项D正确.
7.
ABC
8.
AC
9.CD
解析：不确定性关系≥表示确定位置、动量的精度互相制约，此长彼消，当粒子位置不确定性变小时，粒子动量的不确定性变大；粒子位置不确定性变大时，粒子动量的不确定性变小.故不能同时准确确定粒子的动量和坐标.不确定性关系也适用于其他宏观粒子，不过这些不确定量微乎其微.
10.ABC
解析：由不确定性关系可知选项A、B、C正确.
二、填空题
11.
8.70×10-2
nm
解析：已知
所以
nm
如=200
V，则=
nm=
nm=8.70×10-2
nm.
12.≥2.64×10-38
m
解析：根据不确定关系≥得：≥
m=2.64×10-38
m.
三、计算题
13.
1.06×10-30
m/s
解析：由不确定性关系≥得，≥
m/s=1.06×10-30
m/s
14.29.1
m
解析：由不确定性关系得≥
由动量定义得
联立得≥
m=29.1
m.
15.
解析：对光子，能量,动量,故得
kg·m/s≈1.1×10-27
kg·m/s.
设电子质量为,速度为,动量为,则
依题知.
以上三式联立得到电子的速度大小为
m/s≈1.2×103
m/s.
电子物质波的波长m≈6.0×10-7
m.
16.
解析：根据德布罗意的观点，任何运动着的物体都有一种波和它对应，飞行的子弹必有一种波与之对应.由于子弹的德布罗意波波长极短，我们不能观察到其衍射现象.即使采用特殊方法观察，由于德布罗意波是一种概率波，仅是粒子在空间出现的概率遵从波动规律，而非粒子的曲线运动.由波长公式可得
m=2.21×10-34
m.
因子弹的德布罗意波波长太短，无法观察到其波动性.不会看到这种现象，因德布罗意波是一种概率波，粒子在空间出现的概率遵从波动规律，而非宏观的机械波，更不是粒子做曲线运动.