17.3 粒子的波动性 测试题 Word版含解析
文档属性
| 名称 | 17.3 粒子的波动性 测试题 Word版含解析 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 58.3KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2019-04-17 08:43:14 | ||
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文档简介
粒子的波动性
一、单项选择题
1．如图所示，当弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，同时与锌板相连的验电器铝箔有张角，则该实验( )
A．只能证明光具有波动性
B．只能证明光具有粒子性
C．只能证明光能够发生衍射
D．证明光具有波粒二象性
解析：选D 弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，这是光的衍射，证明了光具有波动性，验电器铝箔有张角，说明锌板发生了光电效应，则证明了光具有粒子性，所以该实验证明了光具有波粒二象性，D正确。
2．关于光的本性，下列说法中正确的是( )
A．关于光的本性，牛顿提出“微粒说”，惠更斯提出“波动说”，爱因斯坦提出“光子说”，它们都说明了光的本性
B．光具有波粒二象性是指：既可以把光看成宏观概念上的波，也可以看成微观概念上的粒子
C．光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性
D．光的波粒二象性是将牛顿的粒子说和惠更斯的波动说真正有机地统一起来
解析：选C 光的波动性指大量光子在空间各点出现的可能性的大小可以用波动规律来描述，不是惠更斯的波动说中宏观意义下的机械波，光的粒子性是指光的能量是一份一份的，每一份是一个光子，不是牛顿微粒说中的经典微粒。某现象说明光具有波动性，是指波动理论能解释这一现象。某现象说明光具有粒子性，是指能用粒子说解释这个现象。要区分说法和物理史实与波粒二象性之间的关系。C正确，A、B、D错误。
3．关于德布罗意波，下列说法正确的是( )
A．所有物体不论其是否运动，都有对应的德布罗意波
B．任何一个运动着的物体都有一种波和它对应，这就是德布罗意波
C．运动着的电场、磁场没有相对应的德布罗意波
D．只有运动着的微观粒子才有德布罗意波，对于宏观物体，不论其是否运动，都没有相对应的德布罗意波
解析：选B 任何一个运动着的物体，都有一种波与它对应，即物质波，物质有两类：实物和场，所以B正确。
4．质量为m的粒子原来的速度为v，现将粒子的速度增大为2v，则该粒子的物质波的波长将(粒子的质量保持不变)( )
A．保持不变 B．变为原来波长的两倍
C．变为原来波长的一半 D．变为原来波长的倍
解析：选C 由题知，粒子速度为v时，λ1＝；粒子速度为2v时，λ2＝，λ2＝λ1。可知C正确，A、B、D错误。
5．2002年诺贝尔物理学奖中的一项是奖励美国科学家贾科尼和日本科学家小柴昌俊发现了宇宙X射线源。X射线是一种高频电磁波，若X射线在真空中的波长为λ，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，以E和p分别表示X射线每个光子的能量和动量，则( )
A．E＝，p＝0 B．E＝，p＝
C．E＝，p＝0 D．E＝，p＝
解析：选D 根据E＝hν，且λ＝，c＝λν可得X射线每个光子的能量为E＝，每个光子的动量为p＝，D正确。
6．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：选C 根据德布罗意波长公式λ＝h/p知热中子动量p＝h/λ，由p2＝2mEk可得热中子的动能Ek＝h2/2mλ2，代入数据，有Ek≈3.97×10－21 J，数量级为10－21 J，故选C项。
二、多项选择题
7．关于波的波粒二象性，正确的说法是( )
A．光的频率越高，光子的能量越大，粒子性越显著
B．光的波长越长，光的能量越小，波动性越显著
C．频率高的光子不具有波动性，波长较长的光子不具有粒子性
D．个别光子产生的效果往往显示粒子性，大量光子产生的效果往往显示波动性
解析：选ABD 光具有波粒二象性，但在不同情况下表现不同，频率越高，波长越短，粒子性越强，反之波动性明显，个别光子易显示粒子性，大量光子易显示波动性，故A、B、D正确。
8．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，方法是让电子通过电场加速后，让电子束照射到金属晶格上，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波动性
B．实验中电子束的德布罗意波波长为λ＝
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
解析：选AB 得到电子的衍射图样，说明电子具有波动性，A正确；由德布罗意波波长公式λ＝，而动量p＝＝，两式联立得λ＝，B正确；从公式λ＝可知，加速电压越大，电子的波长越小，衍射现象就越不明显，C错误；用相同动能的质子替代电子，质子的波长较小，衍射现象相比电子不明显，故D错误。
三、非选择题
9．任何一个运动着的物体，小到电子、质子、大到行星、太阳，都有一种波与之对应，波长是λ＝，式中p是运动物体的动量，h是普朗克常量，人们把这种波叫做德布罗意波。现有一德布罗意波长为λ1的物体1和一德布意波长为λ2的物体2，二者相向正碰后粘在一起，已知|p1|<|p2|，则粘在一起的物体的德布罗意波长为________。
解析：由动量守恒定律有p2－p1＝(m1＋m2)v，由p＝
得－＝，所以λ＝。
答案：
10．质量为1 000 kg的小汽车以v＝40 m/s的速度在高速公路上行驶，试估算小汽车的德布罗意波的波长。
解析：小汽车的动量为：
p＝mv＝1 000×40 kg·m/s
＝4×104 kg·m/s
小汽车的德布罗意波波长为：
λ＝＝ m≈1.7×10－38 m。
答案：1.7×10－38 m
11．一质量为450 g的足球以10 m/s的速度在空中飞行；一个初速度为零的电子，通过电压为100 V的电场加速。试分别计算它们的德布罗意波波长。(电子的质量为 9.1×10－31 kg)
解析：足球、电子的动量p＝mv，其德布罗意波波长λ＝＝。
足球的波长：
λ1＝＝ m≈1.47×10－34 m。
电子经电场加速后，速度增加为v2，根据动能定理
m2v22＝eU，p2＝m2v2＝ 。
该电子的德布罗意波波长λ2＝＝
≈1.2×10－10 m。
答案：1.47×10－34 m 1.2×10－10 m
一、单项选择题
1．如图所示，当弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，同时与锌板相连的验电器铝箔有张角，则该实验( )
A．只能证明光具有波动性
B．只能证明光具有粒子性
C．只能证明光能够发生衍射
D．证明光具有波粒二象性
解析：选D 弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，这是光的衍射，证明了光具有波动性，验电器铝箔有张角，说明锌板发生了光电效应，则证明了光具有粒子性，所以该实验证明了光具有波粒二象性，D正确。
2．关于光的本性，下列说法中正确的是( )
A．关于光的本性，牛顿提出“微粒说”，惠更斯提出“波动说”，爱因斯坦提出“光子说”，它们都说明了光的本性
B．光具有波粒二象性是指：既可以把光看成宏观概念上的波，也可以看成微观概念上的粒子
C．光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性
D．光的波粒二象性是将牛顿的粒子说和惠更斯的波动说真正有机地统一起来
解析：选C 光的波动性指大量光子在空间各点出现的可能性的大小可以用波动规律来描述，不是惠更斯的波动说中宏观意义下的机械波，光的粒子性是指光的能量是一份一份的，每一份是一个光子，不是牛顿微粒说中的经典微粒。某现象说明光具有波动性，是指波动理论能解释这一现象。某现象说明光具有粒子性，是指能用粒子说解释这个现象。要区分说法和物理史实与波粒二象性之间的关系。C正确，A、B、D错误。
3．关于德布罗意波，下列说法正确的是( )
A．所有物体不论其是否运动，都有对应的德布罗意波
B．任何一个运动着的物体都有一种波和它对应，这就是德布罗意波
C．运动着的电场、磁场没有相对应的德布罗意波
D．只有运动着的微观粒子才有德布罗意波，对于宏观物体，不论其是否运动，都没有相对应的德布罗意波
解析：选B 任何一个运动着的物体，都有一种波与它对应，即物质波，物质有两类：实物和场，所以B正确。
4．质量为m的粒子原来的速度为v，现将粒子的速度增大为2v，则该粒子的物质波的波长将(粒子的质量保持不变)( )
A．保持不变 B．变为原来波长的两倍
C．变为原来波长的一半 D．变为原来波长的倍
解析：选C 由题知，粒子速度为v时，λ1＝；粒子速度为2v时，λ2＝，λ2＝λ1。可知C正确，A、B、D错误。
5．2002年诺贝尔物理学奖中的一项是奖励美国科学家贾科尼和日本科学家小柴昌俊发现了宇宙X射线源。X射线是一种高频电磁波，若X射线在真空中的波长为λ，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，以E和p分别表示X射线每个光子的能量和动量，则( )
A．E＝，p＝0 B．E＝，p＝
C．E＝，p＝0 D．E＝，p＝
解析：选D 根据E＝hν，且λ＝，c＝λν可得X射线每个光子的能量为E＝，每个光子的动量为p＝，D正确。
6．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：选C 根据德布罗意波长公式λ＝h/p知热中子动量p＝h/λ，由p2＝2mEk可得热中子的动能Ek＝h2/2mλ2，代入数据，有Ek≈3.97×10－21 J，数量级为10－21 J，故选C项。
二、多项选择题
7．关于波的波粒二象性，正确的说法是( )
A．光的频率越高，光子的能量越大，粒子性越显著
B．光的波长越长，光的能量越小，波动性越显著
C．频率高的光子不具有波动性，波长较长的光子不具有粒子性
D．个别光子产生的效果往往显示粒子性，大量光子产生的效果往往显示波动性
解析：选ABD 光具有波粒二象性，但在不同情况下表现不同，频率越高，波长越短，粒子性越强，反之波动性明显，个别光子易显示粒子性，大量光子易显示波动性，故A、B、D正确。
8．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，方法是让电子通过电场加速后，让电子束照射到金属晶格上，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波动性
B．实验中电子束的德布罗意波波长为λ＝
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
解析：选AB 得到电子的衍射图样，说明电子具有波动性，A正确；由德布罗意波波长公式λ＝，而动量p＝＝，两式联立得λ＝，B正确；从公式λ＝可知，加速电压越大，电子的波长越小，衍射现象就越不明显，C错误；用相同动能的质子替代电子，质子的波长较小，衍射现象相比电子不明显，故D错误。
三、非选择题
9．任何一个运动着的物体，小到电子、质子、大到行星、太阳，都有一种波与之对应，波长是λ＝，式中p是运动物体的动量，h是普朗克常量，人们把这种波叫做德布罗意波。现有一德布罗意波长为λ1的物体1和一德布意波长为λ2的物体2，二者相向正碰后粘在一起，已知|p1|<|p2|，则粘在一起的物体的德布罗意波长为________。
解析：由动量守恒定律有p2－p1＝(m1＋m2)v，由p＝
得－＝，所以λ＝。
答案：
10．质量为1 000 kg的小汽车以v＝40 m/s的速度在高速公路上行驶，试估算小汽车的德布罗意波的波长。
解析：小汽车的动量为：
p＝mv＝1 000×40 kg·m/s
＝4×104 kg·m/s
小汽车的德布罗意波波长为：
λ＝＝ m≈1.7×10－38 m。
答案：1.7×10－38 m
11．一质量为450 g的足球以10 m/s的速度在空中飞行；一个初速度为零的电子，通过电压为100 V的电场加速。试分别计算它们的德布罗意波波长。(电子的质量为 9.1×10－31 kg)
解析：足球、电子的动量p＝mv，其德布罗意波波长λ＝＝。
足球的波长：
λ1＝＝ m≈1.47×10－34 m。
电子经电场加速后，速度增加为v2，根据动能定理
m2v22＝eU，p2＝m2v2＝ 。
该电子的德布罗意波波长λ2＝＝
≈1.2×10－10 m。
答案：1.47×10－34 m 1.2×10－10 m