鲁科版选修3-5 5.4“基本粒子“与恒星演化 达标作业（解析版)

5.4“基本粒子”与恒星演化
达标作业（解析版)
1．若某个质子的动能与某个氦核的动能相等，则质子和氦核的德布罗意波波长之比为(　 　)
A．1∶2 B．2∶1 C．1∶4 D．4∶1
2．通过学习波粒二象性的内容，你认为下列说法正确的是(　 　)
A．能量较大的光子其波动性越显著
B．速度相同的质子和电子相比，质子的波动性更为明显
C．波粒二象性指光有时表现为波动性，有时表现为粒子性
D．康普顿效应中光子与静止的电子发生相互作用后，光子的波长变小了
3．下列说法正确的是（ ）
A．在关于物质波的表达式ε=hv和中，能量ε和动量p是描述物质的粒子性的重要物理量，波长λ和频率ν是描述物质的波动性的典型物理量
B．Th（钍）核衰变为Pa（镤）核时，衰变前Th核质量等于衰变后Pa核与β粒子的总质量
C．根据玻尔理论，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能减小
D．光电效应的实验结论是：对于某种金属，超过极限频率的入射光的频率越高，所产生的光电流就越强
4．经150 V电压加速的电子束，沿同一方向射出，穿过铝箔后射到其后的屏上，则(　　)
A．所有电子的运动轨迹均相同
B．所有电子到达屏上的位置坐标均相同
C．电子到达屏上的位置坐标可用牛顿运动定律确定
D．电子到达屏上的位置受波动规律支配，无法用确定的坐标来描述它的位置
5．关于物质波下列说法中正确的是（　　）
A．实物粒子与光子一样都具有波粒二象性，所以实物粒子与光子是相同本质的物质
B．物质波和光波都不是概率波
C．粒子的动量越小，其波动性越易观察
D．粒子的动量越大，其波动性越易观察
6．2018年11月29日，国家重大科研装备研制项目“超分辨光刻装备研制”通过验收，该光刻机光刻分辨力达到22nm。关于光的认识，下列说法正确的是( )
A．光子除了具有能量之外还具有动量
B．波长越长的光，光子动量越大
C．光电效应显示了光的波动性
D．爱因斯坦测量了光电效应中几个重要的物理量，由此算出了普朗克常量h
7．一个德布罗意波长为λ1的中子和另一个德布罗意波长为λ2的氘核同向正碰后结合成一个氚核，该氚核的德布罗意波长为 (　 　)
A． B． C． D．
8．电子的运动受波动性的支配，对于氢原子的核外电子，下列说法正确的是( )
A．氢原子的核外电子可以用确定的坐标描述它们在原子中的位置
B．电子绕核运动时，可以运用牛顿运动定律确定它的轨道
C．电子绕核运动的“轨道”其实是没有意义的
D．电子轨道只不过是电子出现的概率比较大的位置
9．下列叙述正确的是(　 )
A．对微观粒子运动状态的最准确的描述是概率波
B．为了解释光电效应现象，爱因斯坦建立了光子说，指出在光电效应现象中，光电子的最大初动能与照射光的频率成线性关系
C．太阳、地球等这些宏观的运动物体也具有波动性，这种波是物质波
D．在关于物质波的表达式E＝hν和p＝h/λ中，能量和动量是描述物质的粒子性的重要物理量，波长和频率是描述物质的波动性的典型物理量
10．下列说法正确的是(　　)
A．普朗克为了解释黑体辐射现象,第一次提出了能量量子化理论
B．大量的电子通过双缝后在屏上能形成明暗相间的条纹,这表明所有的电子都落在明条纹处
C．电子和其他微观粒子都具有波粒二象性
D．光波是一种概率波,光的波动性是由于光子之间的相互作用引起的,这是光子自身的固有性质
11．光子的动量p与波长 的关系为 ．静止的原子核放出一个波长为λ的光子．已知普朗克常量为h,光在真空中传播的速度为c,求:
(1)质量为M的反冲核的速度为多少?
(2)反冲核运动时物质波的波长是多少?
12．历史上美国宇航局曾经完成了用“深度撞击”号探测器释放的撞击器“击中”坦普尔1号彗星的实验．探测器上所携带的重达370Kg的彗星“撞击器”将以1.0×104 m/s的速度径直撞向彗星的彗核部分，撞击彗星后“撞击器”融化消失，这次撞击使该彗星自身的运行速度出现1.0×10－7 m/s的改变．已知普朗克常量h=6.6×10－34 Js．（计算结果保留两位有效数字）．求：
①撞击前彗星“撞击器”对应的物质波波长；
②根据题目中相关信息数据估算彗星的质量．
13．因为微观粒子具有十分明显的_______性，所以不能象宏观物体运动那样可以用精确的轨道来描述；对光子的测量越精确，其动量的不确定性就越_____，用表示微观粒子的不确定性，用表示微观粒子动量的不确定性，则两者的关系为____________，上式称_____________。
14．光的__________和__________等现象表明光具有波动性，而________________现象和__________效应表明光具有粒子性，按波动说，光的能量是由_______________决定的，按照光子说光子的能量是跟____________成正比的．
参考答案
1．B
【解析】
【详解】
质子和氦核的质量之比为，根据公式：可知，动能相等的质和氦核的动量之比为，根据公式：，所以这两个粒子的德布罗意波波长之比为。故B正确。
2．C
【解析】
【详解】
A.能量较大的光子，，频率较高，波长较短，粒子性越显著，A错误。
B.速度相同的质子和电子，由于 ，质子质量大，波长短，波动性不明显，B错误
C.光的波粒二象性是指光波同时具有波和粒子的双重性质，但有时表现为波动性，有时表现为粒子性，C正确。
D.康普顿效应中光子与静止的电子发生相互作用后，动量减小，，波长变长，D错误
3．A
【解析】
【详解】
A. 在关于物质波的表达式ε=hv和中，能量ε和动量p是描述物质的粒子性的重要物理量，波长λ和频率ν是描述物质的波动性的典型物理量，故A正确。
B. 由质量数守恒可知，钍核衰变为镤核，衰变前Th核质量数等于衰变后Pa核与β粒子的质量数之和，单是衰变前Th核质量大于衰变后Pa核与β粒子的总质量。故B错误。
C.根据玻尔理论，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，库仑力对电子做正功，所以电子的动能增加，电势能减小，故C错误。
D. 对于某种金属，超过极限频率的入射光的频率越高，根据光电效应方程可知，所产生的光子的初动能增大。故D错误。
4．D
【解析】
【详解】
由物质波原则可知，它受波动概率影响，由测不准原则得无法确定坐标，所以D是正确的，ABC错误．故选D．
5．C
【解析】
【详解】
A、实物粒子与光子一样都具有波粒二象性，但实物粒子与光子不是同一种物质，故选项A错误；
B、根据德布罗意的物质波理论，物质波和光波一样都是概率波，故选项B错误；
CD、根据德布罗意的物质波理公式，可知粒子的动量越大，波长越小，其波动性越不明显；粒子的动量越小，波长越长，其波动性越明显，越容易观察，故选项C正确，D错误。
6．A
【解析】
【详解】
光子除了具有能量之外还具有动量，选项A正确；根据可知，波长越长的光，光子动量越小，选项B错误；光电效应显示了光的粒子性，选项C错误；密立根测量了光电效应中几个重要的物理量，由此算出了普朗克常量h，选项D错误.
7．A
【解析】
【详解】
中子的动量，氘核的动量，对撞后形成的氚核的动量，所以氚核的德布罗意波波长为，故A正确，B、C、D错误；
故选A．
【点睛】
任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有德布罗意波，分别写出中子和氘核的动量的表达式，然后根据动量守恒定律得出氚核的动量，代入公式即．
8．CD
【解析】
【详解】
微观粒子的波动性是一种概率波，对应微观粒子的运动，牛顿运动定律已经不适用了，所以氢原子的核外电子不能用确定的坐标描述它们在原子中的位置，故AB不正确；电子的“轨道”其实是没有意义的，电子轨道只不过是电子出现的概率比较大的位置，故CD正确；
9．ABCD
【解析】
【详解】
A项：量子力学认为物质没有确定的位置，它表现出的宏观看起来的位置其实是对几率波函数的平均值，故对微观粒子运动状态的最准确的描述是概率波，A正确；
B项：为了解释光电效应现象，爱因斯坦建立了光子说，根据光电效应方程知，光电子的最大初动能与照射光的频率成线性关系，故B正确；
C项：由一切运动着的物体都有一种波跟它相对应可知，太阳、地球等这些宏观的运动物体也具有波动性，这种波是物质波，故C正确；
D项：表达式和中，能量和动量p是描述物质的粒子性的重要物理量，波长或频率是描述物质的波动性的典型物理量，故D正确。
10．AC
【解析】
【详解】
普朗克为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论，故A正确；大量的电子通过双缝后在屏上能形成明暗相间的条纹，这表明落在明条纹处的电子较多、落在暗条纹出的电子较少，故B错误。电子和其他微观粒子都具有波粒二象性，选项C正确；波粒二象性是光的根本属性，与光子之间的相互作用无关，故D错误。故选AC.
11．（1）；（2）λ．
【解析】
（1）原子核放出光子的过程中，动量守恒，设光子的速度方向为正，根据动量守恒定律得：?Mv＝0解得： （2）反冲核运动时物质波的波长
点睛：本题主要考查了动量守恒定律的直接应用，知道静止的原子核放出光子的过程中，动量是守恒的，难度不大，属于基础题．
12．①②
【解析】①撞击前彗星“撞击器”的动量为：
则撞击前彗星“撞击器”对应物质波波长为：
②以彗星和撞击器组成的系统为研究对象，规定彗星初速度的方向为正方向，由动量守恒定律得：mυ=M△υ
则得彗星的质量为：
答：①撞击前彗星“撞击器”对应物质波波长是1.8×10﹣40 m．
②彗星的质量是3.7×1013kg．
13．波动性大不确定关系
【解析】
【详解】
微观粒子具有明显的波动性，对光子的测量越精确，其动量的不确定性就越大，粒子的位置与动量不可同时被确定，位置的不确定性与动量的不确定性遵守不等式：，该关系式被称为不确定关系．
14．干涉衍射光电效应康普顿频率频率
【解析】
【详解】
因为干涉现象和衍射现象是波特有的属性，故光的干涉和衍射说明光是一种波，具有波动性；光电效应、康普顿效应表明光具有粒子性；根据可知光的能量由光的频率决定的，光子的能量跟其频率成正比．