广州市白云中学2019-2020学年高中物理粤教版选修3-5：2.5德布罗意波 同步练习（含解析）

2.5德布罗意波
1．下列说法中不正确的是 （ ）
A．电子束穿过铝箔后的衍射实验证实了物质波的假设是正确的
B．物质波是一种概率波
C．能量越小的光子其波动性越显著
D．只要测量环境适合，可以同时确定微观粒子的动量和位置
2．运动电子束穿过某一薄晶体时能产生明显的衍射现象，那么下列说法正确的是( )
A．电子束的运动速度越快，产生的衍射现象越明显
B．电子束的运动速度越慢，产生的衍射现象越明显
C．产生衍射现象的明显程度与电子束的运动速度无关
D．以上说法都不对
3．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，普朗克常量，可以估算德布罗意波长的热中子动能的数量级为（ ）
A． B． C． D．
4．关于波粒二象性的有关知识，下列说法错误的是（　　）
A．速度相同的质子和电子相比，电子的波动性更为明显
B．用E和p分别表示X射线每个光子的能量和动量，则，
C．由爱因斯坦的光电效应方程可知，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
D．康普顿效应表明光子除了具有能量之外还有动量
5．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
6．一个德布罗意波长为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．
7．下列说法正确的是（　　）
A．紫光照射某金属时有电子向外发射，红光照射该金属时也一定有电子向外发射
B．康普顿效应表明光子只具有能量，不具有动量
C．任一运动的物体都有一种波和它对应，这就是物质波
D．德布罗意指出微观粒子的动量越大，其对应的波长就越长
8．关于物质的波粒二象性，下列说法中不正确的是( )
A．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性
B．运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道
C．波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的
D．实物粒子的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性
9．下列说法正确的是（　　）
A．光子与光电子是同一种粒子
B．光子与物质微粒发生相互作用时，不仅遵循能量守恒，还遵循动量守恒
C．光具有粒子性又具有波动性，这种波是概率波，不是电磁波
D．宏观物体也有波动性，这种波就是机械波
10．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，方法是让电子束通过电场加速后，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粒子性
B．实验中电子束的德布罗意波的波长为
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
11．运动的微观粒子具有波粒二象性，有能量E、动量p，也对应着一定的波长λ。m表示粒子的质量，下列图像正确的是________。
A． B．
C． D．
12．以下说法符合物理学史的是（　　）
A．爱因斯坦首先把能量子的概念引入物理学，否定了“能量连续变化”的观点
B．康普顿效应表明光具有粒子性
C．德布罗意把光的波粒二象性推广到实物粒子，认为实物粒子也具有波动性
D．不确定关系告诉我们，微观物理学中，粒子的位置和动量测不准
13．影响显微镜分辨率的一个因素是波的衍射，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后打在感光胶片上来观察显微图像。下列说法中正确的（　　）
A．加速电压越高，电子的波长越短，显微镜的分辨本领越强
B．加速电压越高，电子的波长越长，显微镜的分辨本领越弱
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
14．如图所示分别为100多个、3000多个、70000多个电子通过双缝后的干涉图样，则（　　）
A．图样是因为电子之间相互作用引起的
B．假设现在只让一个电子通过单缝，那么该电子一定落在亮纹处
C．图样说明电子已经不再遵守牛顿运动定律
D．根据不确定性关系，不可能同时准确地知道电子的位置和动量
参考答案
1．D
【解析】
电子束穿过铝箔后的衍射实验证实了物质波的假设是正确的，选项A正确；物质波是一种概率波，选项B正确；由可知， 能量越小的光子频率越小，其波动性越显著，选项C正确；根据不确定原理可知，不可能同时确定微观粒子的动量和位置，选项D错误；此题选择不正确的选项，故选D.
2．B
【解析】
物质波波长为
可知速度越大，波长越小，则电子的衍射现象越不明显；速度越小，波长越大，则电子的衍射现象越明显，故B正确，A、C、D错误；
故选B。
3．C
【解析】
由德布罗意波公式得，而，则
所以
因此热中子的动能的数量级
故选C。
4．C
【解析】
A．根据德布罗意波波长公式，速度相同的质子和电子相比，电子的动量小，波长长，波动性明显，故A正确，A项不符题意；
B．根据
且
可得X射线每个光子的能量为
每个光子的动量为
故B正确，B项不合题意；
C．由爱因斯坦的光电效应方程可知，光电子的最大初动能与入射光的频率是线性关系，但不成正比，故C错误，C向符合题意；
D．康普顿效应表明光子除了具有能量之外还有动量，揭示了光的粒子性，故D正确，D项不合题意。
本题选错误的，故选C。
5．C
【解析】
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
6．A
【解析】
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，BCD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．
7．C
【解析】
A．入射光的频率大于金属的极限频率时，才能发生光电效应，红光的频率小于紫光的频率，故紫光照射某金属时，有电子向外发射，红光照射不一定有电子向外发射，故A错误；
B．康普顿效应表明光不仅具有能量，还具有动量，故B错误；
C．德布罗意指出波粒二象性不只是光子才有，一切运动的物质都有波粒二象性，故C正确；
D．微观粒子的德布罗意波长为
其中p为微观粒子的动量，故动量越大，其对应的波长就越短，故D错误。
故选C。
8．D
【解析】
光具有波粒二象性是微观世界具有的特殊规律.大量光子运动的规律表现出光的波动性，而单个光子的运动表现出光的粒子性.光的波长越长，波动性越明显，光的频率越高，粒子性越明显.而宏观物体的德布罗意波的波长太小，实际很难观察到波动性，不是不具有波粒二象性.
9．B
【解析】
A．光子是光，光电子是金属表面在光的辐照作用下发射出来的电子，两者并不是同一种粒子，故A错误；
B．能量守恒和动量守恒是自然界的基本规律，光子与物质微粒发生相互作用时也要遵循，故B正确；
C．光子具有粒子性又具有波动性，这种波是概率波也是电磁波，故C错误；
D．宏观物体是物质波，故D错误。
故选B。
10．B
【解析】
实验得到了电子的衍射图样，说明电子这种实物粒子发生了衍射，说明电子具有波动性，故A错误； 有动能定理可知， ，经过电场加速后电子的速度，电子德布罗意波的波长 故B正确；由电子的德布罗意波波长公式 可知，加速电压越大，电子德布罗意波波长越短，波长越短则衍射现象越不明显，故C错误；质子与电子带电量相同，但是质子质量大于电子，动量与动能间存在关系，可知质子动量大于电子，由于，可知质子的德布罗意波波长小于电子的德布罗意波波长，波长越小则衍射越不明显，故D错误；故选B
11．AC
【解析】
AB．能量E表达式
图像是一个正比例函数，故A正确，B错误；
CD．动量p表达式
故是正比例函数，故C正确，D错误。
故选AC。
12．BC
【解析】
A．普朗克首先把能量子的概念引入物理学，否定了“能量连续变化”的观点，故A错误；
B． 康普顿效应表明光子不但具有能量还具有动量，说明光具有粒子性，故B正确；
C．德布罗意把光的波粒二象性推广到实物粒子，认为实物粒子也具有波动性，故C正确；
D．不确定性原理表明，微观物理学中，粒子的位置与动量不可同时被确定，并不是粒子的位置和动量测不准，故D错误。
故选BC。
13．AC
【解析】
AB.?设加速电压为U，电子电荷量为e，质量为m，根据动能定理及波长与动量的关系
整理得
①
可知加速电压越高，电子的波长越短，显微镜的分辨本领越强，A正确，B错误；
CD.?电子与质子比较，质子质量远大于电子质量，由①式可知，质子加速后的波长要小得多，衍射不明显，分辨本领强，C正确，D错误。
故选AC。
14．CD
【解析】
A．根据图样可知，是因为电子的波动性引起的干涉图样，故A错误；
B． 根据概率波的概念，对于一个电子通过单缝落在何处，是不可确定的，但概率最大的是落在亮纹处，故B错误；
C．根据图样可知，电子已经不再遵守牛顿运动定律，故C正确；
D． 根据不确定性关系，不可能同时准确地知道电子的位置和动量，故D正确。
故选CD。