高中物理教科版选修3-5作业第四章 4 实物粒子的波粒二象性 Word版含解析
文档属性
| 名称 | 高中物理教科版选修3-5作业第四章 4 实物粒子的波粒二象性 Word版含解析 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 54.3KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2019-10-29 08:41:30 | ||
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文档简介
4 实物粒子的波粒二象性
1.在历史上,最早证明了德布罗意波存在的实验是( )
A.弱光衍射实验
B.电子束在晶体上的衍射实验
C.弱光干涉实验
D.以上选项都不正确
解析:根据课本知识我们知道,最早证明德布罗意波假说的是电子束在晶体上的衍射实验.故B正确.
答案:B
2.(多选)下列说法正确的是( )
A.电子的衍射图样说明光的波动性
B.概率波和机械波的本质是一样的
C.德布罗意波和光波都是概率波
D.康普顿效应和光电效应深入揭示了光的粒子性
解析:电子的衍射图样说明实物粒子也有波动性,选项A错误;概率波是物质波,和机械波有本质的区别,选项B错误;德布罗意波和光波都是概率波,选项C正确;康普顿效应和光电效应深入揭示了光的粒子性,选项D正确.
答案:CD
3.关于物质波,下列说法正确的是( )
A.速度相等的电子和质子,电子的波长大
B.动能相等的电子和质子,电子的波长小
C.动量相等的电子和中子,中子的波长小
D.甲电子速度是乙电子速度的3倍,甲电子的波长也是乙电子的3倍
解析:由λ=hp可知动量大的波长小,电子与质子速度相等,电子动量小,波长大;电子与质子动能相等时,由于动能与动量存在关系:p=2mEk,电子的动量小,所以波长大;动量相等的电子与中子,其波长应该相等;如果甲、乙两电子速度远小于光速,甲的速度是乙的三倍,则甲的波长是乙的13.
答案:A
4.(多选)下表列出了几种不同物体在某种速度下的德布罗意波波长和频率为1 MHz的无线电波的波长,由表中数据可知( )
比较项
质量/kg
速度/(m·s-1)
波长/m
弹子球
2.0×10-2
1.0×10-2
3.3×10-30
电子
(100 eV)
9.0×10-31
5.0×106
1.2×10-10
无线电波
(1 MHz)
—
3.0×108
3.3×102
A.要检测弹子球的波动性几乎不可能
B.无线电波通常情况下只表现出波动性
C.电子照射到金属晶体上能观察到波动性
D.只有可见光才有波动性
解析:弹子球的波长很小,所以要检测弹子球的波动性几乎不可能,故选项A正确.无线电波的波长很长,波动性明显,所以选项B正确.电子的波长与金属晶格的尺寸相差不大,能发生明显的衍射现象,所以选项C正确.一切运动的物体都具有波动性,所以选项D错误.
答案:ABC
5.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=hp(p为物体的动量),人们把这种波叫德布罗意波.现有一德布罗意波波长为λ1的中子和一个德布罗意波波长为λ2的氘核相向对碰后结合成一个氚核(λ1>λ2),该氚核的德布罗意波波长为( )
A.λ1+λ22 B.λ1-λ22
C.λ1λ2λ1+λ2 D.λ1λ2λ1-λ2
解析:由题意可知,两粒子的初动量分别为p1=hλ1和p2=hλ2.碰撞过程中动量守恒,所以碰撞后形成的氚核的动量为p2-p1=hλ,所以该氚核的德布罗意波波长为λ=hp2-p1=λ1λ2λ1-λ2.
答案:D
6.(多选)为了观察晶体的原子排列,可以采用下列方法:
(1)用分辨率比光学显微镜更高的电子显微镜成像(由于电子的物质波长很短,能防止发生明显的衍射现象,因此电子显微镜的分辨率高).
(2)利用X射线或中子束得到晶体的衍射图样,进而分析出晶体的原子排列.
则下列分析正确的是( )
A.电子显微镜所利用的是电子的物质波波长比原子尺寸小得多
B.电子显微镜中电子束的运动速度应很小
C.要获得晶体的X射线衍射图样,X射线的波长要远小于原子的尺寸
D.中子的物质波的波长可以与原子尺寸相当
解析:能发生明显衍射的条件是障碍物的尺寸和波长差不多或比波长更小,对电子显微镜我们要避免发生衍射,所以电子束的波长要远小于原子,避免发生明显衍射,提高分辨率;而要分析晶体的原子排列,则需要明显衍射,X射线和中子束的波长则应和原子的尺寸相当,用以发生明显的衍射.
答案:AD
7.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=hp,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,使它的德布罗意波长是这种紫光波长的10-4倍.
(1)求电子的动量的大小;
(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=1.6×10-19 C,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)λ=hp,电子的动量
p=hλ=6.6×10-344.4×10-11 kg·m/s=1.5×10-23 kg·m/s.
(2)电子在电场中加速,有
eU=12mv2
U=mv22e=h22meλ2=8×102 V.
答案:(1)1.5×10-23 kg·m/s
(2)U=h22meλ2 8×102 V
1.在历史上,最早证明了德布罗意波存在的实验是( )
A.弱光衍射实验
B.电子束在晶体上的衍射实验
C.弱光干涉实验
D.以上选项都不正确
解析:根据课本知识我们知道,最早证明德布罗意波假说的是电子束在晶体上的衍射实验.故B正确.
答案:B
2.(多选)下列说法正确的是( )
A.电子的衍射图样说明光的波动性
B.概率波和机械波的本质是一样的
C.德布罗意波和光波都是概率波
D.康普顿效应和光电效应深入揭示了光的粒子性
解析:电子的衍射图样说明实物粒子也有波动性,选项A错误;概率波是物质波,和机械波有本质的区别,选项B错误;德布罗意波和光波都是概率波,选项C正确;康普顿效应和光电效应深入揭示了光的粒子性,选项D正确.
答案:CD
3.关于物质波,下列说法正确的是( )
A.速度相等的电子和质子,电子的波长大
B.动能相等的电子和质子,电子的波长小
C.动量相等的电子和中子,中子的波长小
D.甲电子速度是乙电子速度的3倍,甲电子的波长也是乙电子的3倍
解析:由λ=hp可知动量大的波长小,电子与质子速度相等,电子动量小,波长大;电子与质子动能相等时,由于动能与动量存在关系:p=2mEk,电子的动量小,所以波长大;动量相等的电子与中子,其波长应该相等;如果甲、乙两电子速度远小于光速,甲的速度是乙的三倍,则甲的波长是乙的13.
答案:A
4.(多选)下表列出了几种不同物体在某种速度下的德布罗意波波长和频率为1 MHz的无线电波的波长,由表中数据可知( )
比较项
质量/kg
速度/(m·s-1)
波长/m
弹子球
2.0×10-2
1.0×10-2
3.3×10-30
电子
(100 eV)
9.0×10-31
5.0×106
1.2×10-10
无线电波
(1 MHz)
—
3.0×108
3.3×102
A.要检测弹子球的波动性几乎不可能
B.无线电波通常情况下只表现出波动性
C.电子照射到金属晶体上能观察到波动性
D.只有可见光才有波动性
解析:弹子球的波长很小,所以要检测弹子球的波动性几乎不可能,故选项A正确.无线电波的波长很长,波动性明显,所以选项B正确.电子的波长与金属晶格的尺寸相差不大,能发生明显的衍射现象,所以选项C正确.一切运动的物体都具有波动性,所以选项D错误.
答案:ABC
5.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=hp(p为物体的动量),人们把这种波叫德布罗意波.现有一德布罗意波波长为λ1的中子和一个德布罗意波波长为λ2的氘核相向对碰后结合成一个氚核(λ1>λ2),该氚核的德布罗意波波长为( )
A.λ1+λ22 B.λ1-λ22
C.λ1λ2λ1+λ2 D.λ1λ2λ1-λ2
解析:由题意可知,两粒子的初动量分别为p1=hλ1和p2=hλ2.碰撞过程中动量守恒,所以碰撞后形成的氚核的动量为p2-p1=hλ,所以该氚核的德布罗意波波长为λ=hp2-p1=λ1λ2λ1-λ2.
答案:D
6.(多选)为了观察晶体的原子排列,可以采用下列方法:
(1)用分辨率比光学显微镜更高的电子显微镜成像(由于电子的物质波长很短,能防止发生明显的衍射现象,因此电子显微镜的分辨率高).
(2)利用X射线或中子束得到晶体的衍射图样,进而分析出晶体的原子排列.
则下列分析正确的是( )
A.电子显微镜所利用的是电子的物质波波长比原子尺寸小得多
B.电子显微镜中电子束的运动速度应很小
C.要获得晶体的X射线衍射图样,X射线的波长要远小于原子的尺寸
D.中子的物质波的波长可以与原子尺寸相当
解析:能发生明显衍射的条件是障碍物的尺寸和波长差不多或比波长更小,对电子显微镜我们要避免发生衍射,所以电子束的波长要远小于原子,避免发生明显衍射,提高分辨率;而要分析晶体的原子排列,则需要明显衍射,X射线和中子束的波长则应和原子的尺寸相当,用以发生明显的衍射.
答案:AD
7.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=hp,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,使它的德布罗意波长是这种紫光波长的10-4倍.
(1)求电子的动量的大小;
(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=1.6×10-19 C,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)λ=hp,电子的动量
p=hλ=6.6×10-344.4×10-11 kg·m/s=1.5×10-23 kg·m/s.
(2)电子在电场中加速,有
eU=12mv2
U=mv22e=h22meλ2=8×102 V.
答案:(1)1.5×10-23 kg·m/s
(2)U=h22meλ2 8×102 V