2019-2020学年粤教版选修3-5 2.5德布罗意波 达标作业（解析版)

2.5德布罗意波
达标作业（解析版)
1．在人类对物质运动规律的认识过程中，许多物理学家大胆猜想、勇于质疑，取得了辉煌的成就，下列有关科学家及他们的贡献描述中正确的是（ ）
A．卡文迪许在牛顿发现万有引力定律后，进行了“月﹣地检验”，将天体间的力和地球上物体的重力统一起来
B．开普勒潜心研究第谷的天文观测数据，提出行星绕太阳做匀速圆周运动
C．法国物理学家德布罗意大胆预言了实物粒子在一定条件下会表现出波动性，提出了物质波概念，后来的科学家在实验中找到了实物粒子波动性的证据。
D．奥斯特由环形电流和条形磁铁磁场的相似性，提出分子电流假说，解释了磁现象的电本质
2．如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等,则它们必须具有相同的. （ ）
A．速度 B．动量 C．动能 D．总能量
3．关于物质波以下说法正确的是
A．实物粒子具有粒子性，在任何条件下都不可能表现出波动性
B．微观粒子在一定条件下能表现出波动性
C．电子在任何条件下都能表现出波动性
D．宏观物体不存在对应波的波长
4．关于光的波粒二象性的理解正确的是
A．大量光子的行为往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性
B．光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子
C．光在传播时粒子性显著，而与物质相互作用时波动性显著
D．高频光是粒子，低频光是波
5．下列关于物理发展进程中重要事件的描述正确的是（ ）
A．物质波是概率波而机械波不是概率波
B．原子核越大，它的结合能越高，原子核中核子结合得越牢固
C．库仑发现了点电荷的相互作用规律；汤姆孙通过实验测定了元电荷的数值
D．衰变中的电子实质上是基态电子吸收能量后电离成的自由电子
6．以下说法中正确的是(　　)
A．光波是概率波，物质波不是概率波 B．实物粒子不具有波动性
C．实物粒子也具有波动性，只是不明显 D．光的波动性是光子之间相互作用引起的
7．下列说法中正确的是 （ ）
A．物质波既是一种电磁波，又是一种概率波
B．电子虽然具有波动性，但这种波不属于概率波
C．光的干涉现象中，干涉亮条纹部分是光子到达几率大的地方
D．光波是概率波而物质波不是概率波
8．如图所示，光滑水平面上有两个大小相同的钢球A、B，A球的质量大于B球的质量.开始时A球以一定的速度向右运动，B球处于静止状态.两球碰撞后均向右运动设碰前A球的德布罗意波长为λ1，碰后A、B两球的德布罗意波长分别为λ2和λ3，则下列关系式正确的是（ ）
A．λ1=λ2-λ3 B．λ1=λ2+λ3
C． D．
9．下列关于德布罗意波的认识，正确的解释是（ ）
A．任何一个物体都有一种波和它对应，这就是物质波
B．光的衍射证实了物质波的假设是正确的
C．电子的衍射证实了物质波的假设是正确的
D．宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，是因为宏观物体的波长太大
10．影响显微镜分辨率本领的一个因素是衍射，衍射现象越明显，分辨本领越低.使用电子束工作的电子显微镜有较高的分辨本领，它利用高压对电子束加速，最后打在感光胶片上来观察显微图像，以下说法正确的是（ ）
A．加速电压越高，电子的波长越长，分辨本领越强
B．加速电压越高，电子的波长越短，衍射现象越明显
C．如果加速电压相同，则用质子流工作的显微镜比用电子流工作的显微镜分辨本领强
D．如果加速电压相同，则用质子流工作的显微镜比用电子流工作的显微镜分辨本领弱
11．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，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440nm，若将电子加速，使它的德布罗意波波长是这种紫光波长的10－4倍.
(1)求电子的动量大小；
(2)试推导加速电压跟德布罗意波波长的关系.
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．直照射平面镜，光被镜面全部垂直反射回去，则光子在反射前后动量改变量的大小为________．
参考答案
1．C
【解析】
试题分析：牛顿发现万有引力定律后，进行了“月-地检验”，将天体间的力和地球上物体的重力统一起来，故A错误；开普勒潜心研究第谷的天文观测数据，提出行星绕太阳做椭圆运动，故B错误；法国物理学家德布罗意大胆预言了实物粒子在一定条件下会表现出波动性，提出了物质波概念，后来的科学家在实验中找到了实物粒子波动性的证据，故C正确；安培由环形电流和条形磁铁磁场的相似性，提出分子电流假说，解释了磁现象的电本质，故D错误。
考点：物理学史
【名师点睛】本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，平时注意历史知识的积累。
2．B
【解析】根据德布罗意波长公式，若一个电子的德布罗意波长和一个中子的波长相等，则动量P也相等，故B正确，ACD错误．故答案为B．
3．B
【解析】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这种波称为物质波 所以要物体运动时才有物质波．故选项AD错误，B正确；电子有波动性，但在一定的条件下才能表现出来．电子的衍射，是把电子束照到晶体上才发生的．晶格的很小只有数千埃甚至数百埃，跟电子的物质波波长差不多，这时衍射才表现出来．故选项C错误．故选B．
点睛：此题要理解物质波的概念，知道一切运动的物体才有物质波，电子有波动性，但在一定的条件下才能表现出来.
4．A
【解析】A、大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性，故A正确；BC、光在传播时有时看成粒子有时可看成波，光在传播时波动性显著，而与物质相互作用时粒子性显著，故B错误、C错误；D、高频光波长短，光的粒子性显著，低频光波长长，光的波动性显著，故D错误。
故选A。
【名师点睛】
光的波粒二象性是指光既具有波动性，又有粒子性；少量粒子体现粒子性，大量粒子体现波动性；光在传播时波动性显著，而与物质相互作用时粒子性显著。
5．A
【解析】物质波又称德布罗意波，是一种概率波，指空间中某点某时刻可能出现的几率，其中概率的大小受波动规律的支配．与机械波是不同的概念，A正确；比结合能是原子核结合能对其中所有核子的平均值，亦即若把原子核全部拆成自由核子，平均对每个核子所要添加的能量．用于表示原子核结合松紧程度． 结合能是两个或几个自由状态的粒子结合在一起时释放的能量，当比结合能越大，原子核中的核子结合的越牢固，原子核越稳定，B错误；库仑发现了点电荷的相互作用规律，密立根测定了元电荷的数值，C错误； 衰变中产生的射线实际上是原子核内的中子转化为质子同时释放出电子，故D错误；
6．C
【解析】光波和物质波都是概率波，选项A错误； 实物粒子也具有波动性，只是不明显，选项B错误，C正确；光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的，选项D错误；故选C.
点睛：宏观世界里找不到既有粒子性又有波动性的物质，同时波长长的更容易体现波动性，波长短可以体现粒子性．
7．C
【解析】
【详解】
物质波，又称德布罗意波，是概率波，指空间中某点某时刻可能出现的几率，其中概率的大小受波动规律的支配．机械波是周期性的振动在媒质内的传播，电磁波是周期变化的电磁场的传播．物质波既不是机械波，也不是电磁波．故选项A错误．电子具有波动性，这种波属于概率波，选项B错误；光的干涉现象中，干涉亮条纹部分是光子到达几率大的地方，选项C正确；光波与物质波都是概率波，故D错误.
8．D
【解析】
【详解】
球A、B碰撞过程中，满足动量守恒.则p'B－0=pA－p'A，由，可得，即动量守恒表达式可写成，所以。
A. λ1=λ2-λ3与计算结果不符，A错误。
B. λ1=λ2+λ3与计算结果不符，B错误。
C. 与计算结果不符，C错误。
D. 与计算结果相符，D正确。
9．C
【解析】
【详解】
A.只有运动的物体才具有波动性，A项不符合题意；
B.X光是坡长极短的电磁波，是光子，它的衍射不能证实物质波的存在，选项B不符合题意；C.电子是实物粒子，它的衍射能证实物质波的存在，选项C符合题意．
D.宏观物体由于动量太大，德布罗意波长太小，所以看不到它的干涉、衍射现象，D 项不符合题意；
10．C
【解析】
【详解】
AB. 设加速电压为U，电子电荷量为e，质量为m，则，又，故，可得.对电子来说，加速电压越高，λ越小，衍射现象越不明显，故A、B错误.
CD. 电子与质子比较，质子质量远大于电子质量，可知质子加速后的波长要小得多，衍射不明显，分辨本领强，故C正确，D错误
11．(1)1.5×10－23kg·m/s　(2)
【解析】
试题分析：根据德布罗意波波长公式与动量表达式，即可求解；根据动能定理，即可求解。
（1）根据德布罗意波波长公式： ，
电子的动量为：
代入数据解得：
（2）根据动能定理：
又因：
联立以上解得：
点睛：本题主要考查德布罗意波波长公式、动量的表达式与动能定理。
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．
【解析】
【详解】
[1]根据德布罗意波长公式，则光子的动量为：
取入射方向为正方向，则光子动量的变化量为：
所以光子在反射前后动量改变量的大小为。