广州市第六十五中学2019-2020学年高中物理粤教版选修3-5： 2.5德布罗意波 课时训练（含解析）

2.5德布罗意波
1．如果下列四种粒子具有相同的速率，则德布罗意波长最小的是（　　）
A．ɑ粒子 B．β粒子 C．中子 D．质子
2．下列说法正确的是（　　）
A．机械波和电磁波既有横波又有纵波
B．根据麦克斯韦的电磁理论，均匀变化的电场会产生变化的磁场
C．为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，电路必须是闭合的
D．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，但仍具有波粒二象性
3．法国物理学家德布罗意认为，任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与它对应，波长，人们把这种波称为物质波，也叫德布罗意波。如果有两个电子的速度分别为v1和v2，且v1＝2v2。则这两个电子对应的德布罗意波的波长关系为（　　）
A．λ1∶λ2＝1∶2 B．λ1∶λ2＝4∶1 C．λ1∶λ2＝2∶1 D．λ1∶λ2＝1∶4
4．波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有(　　)
A．光电效应现象揭示了光的波动性
B．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等
C．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释
D．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性
5．关于光，下列说法正确的是（　　）
A．光子是比电子、质子更小的实物粒子
B．光在有些情况下只具有粒子性，在另一些情况下只具有波动性
C．普朗克常量为h，光速为c时，一个频率为v的光子质量为
D．普朗克常量为h，光速为c时，一个频率为v的光子动量为
6．下列说法中正确的是（　　）
A．光照到某金属上不能发生光电效应，是因为该光波长太短
B．由α粒子散射的实验数据可以估测原子核半径的大小
C．电子束穿过铝箔的衍射实验证实了电子的粒子性
D．原子的能量是不连续的，能级越高越稳定
7．如图所示，a、b两种单色光，平行地射到平板玻璃上，经平板玻璃后射出的光线分别为、（b光线穿过玻璃板侧移量较大），下列说法正确的是（　　）
A．光线a进入玻璃后的传播速度大于光线b进入玻璃后的传播速度
B．光线a的折射率比光线b的折射率大，光线a的波长比光线b的波长长
C．若光线b能使某金属产生光电效应，光线a也一定能使该金属产生光电效应
D．光线a的频率的比光线b的频率小，光线a光子动量比光线b光线光子动量小
8．如图所示，一束由a、b两种单色光组成的复合光从圆弧面射入半圆形玻璃砖，入射方向对准玻璃砖圆心，入射角为θ1时恰好只有a光能以θ2折射角从直径边界出射，则以下说法正确的是
A．在反射光束中只有b光
B．a、b两种单色光在该玻璃中的传播速度之比为1：sinθ2
C．若用a、b两种单色光分别照射某金属都能发生光电效应，则产生的光电子的初动能一定是b光对应的大
D．a光光子的动量小于b光光子的动量
9．关于光的粒子性、波动性和波粒二象性，下列说法正确的是（　　）
A．光子说的确立完全否定了波动说
B．光的波粒二象性是指光既与宏观概念中的波相同又与微观概念中的粒子相同
C．光的波动说和粒子说都有其正确性，但又都是不完善的，都有其不能解释的实验现象
D．光的波粒二象性才是对光的本性的正确认识
10．频率为的光子，德布罗意波波长为，能量为E，则光的速度为（　　）
A． B． C． D．
11．实物粒子和光都具有波粒二象性．下列事实中突出体现波动性的是 (　)
A．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样
B．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹
C．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构
D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构
E.光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关
12．利用金属晶格（大小约）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，质子的波长更长
13．已知普朗克常量为h，真空中的光速为c。一静止的原子核放出一个波长为λ的光子，该光子的能量为______，反冲核的质量为m，则反冲核的物质波的波长为______。
14．用能量为E0的光子照射基态氢原子，刚好可使该原子中的电子成为自由电子，这一能量E0称为氢原子的电离能。现用某一频率的光子从基态氢原子中击出一电子（电子质量为m），该电子在远离核以后速度的大小为v，其德布罗意波长为_____，该入射光子的频率为_____。（普朗克常量为h）
参考答案
1．A
【解析】
德布罗意波长为，又得
速率相等，即速度大小相同，粒子的质量m最大，则粒子的的德布罗意波长最小，故A正确，BCD错误。
故选A。
2．D
【解析】
A．电磁波是横波，而机械波既有横波又纵波，故A错误；
B．均匀变化的电场一定产生恒定的磁场，故B错误；
C．为了有效地向空间辐射能量，必须是开放电路，故C错误；
D．宏观物体运动时，由于宏观物体的波长非常小，很难观察到它的波动性，但仍具有波粒二象性，故D正确。
故选D。
3．A
【解析】
两个电子的速度之比
v1：v2=2：1
则两个电子的动量之比
p1：p2=2：1
故由
可得两个电子的德布罗意波长为
λ1：λ2=1：2
故A正确，BCD错误。
故选A。
4．D
【解析】
A．光具有波粒二象性，光电效应现象说明光具有粒子性，故A错误；
B．由
可知，动能相同的质子和电子，其动量不同，故其波长也不相同，故B错误；
C．黑体辐射的实验规律不能使用光的波动性解释，而普朗克借助于能量子假说，完美的解释了黑体辐射规律，破除了“能量连续变化”的传统观念，故C错误；
D．衍射是波所特有的现象之一，则热中子束射到晶体上产生的衍射图样说明中子具有波动性，故D正确。
故选D。
5．D
【解析】
AB．光本质上属于电磁波，不是实物粒子，光具有波粒二象性，在发生衍射和干涉时，表现为波动性，在发生光电效应时，表现为粒子性，故AB错误；
CD．普朗克常量为h，光速为c时，一个频率为的光子能量为
则光子质量为
动量为
故C错误，D正确。
故选D。
6．B
【解析】
光照到某金属上不能发生光电效应，是因为该光频率太小，波长太长，选项A错误；由α粒子散射的实验数据可以估测原子核半径的大小，选项B正确；电子束穿过铝箔的衍射实验证实了电子的波动性，选项C错误；根据玻尔理论可知，原子核的能量是不连续的，能级越高越不稳定，故D错误．
7．AD
【解析】
A．作出光路图如图，由图看出，两束光第一次折射时光线a的折射角大于光线b的折射角，入射角i相同，由折射定律 得知，光线a的折射率比光线b的折射率小；真空中两束光的速度相同，都是c，由公式得知，光线a进入玻璃后的传播速度大于光线b进入玻璃后的传播速度，故A正确；
B．光线a的折射率比光线b的折射率小，光线a的波长比光线b的波长长。故B错误。
C．由波速公式c=λf得知，光线a的频率小于光线b的频率，则光线b能使某金属产生光电效应，光线a不一定能使该金属产生光电效应。故C错误。
D．光线a的波长比光线b的波长长，而 可知，光线a光子动量比光线b光线光子动量小。故D正确。
故选AD。
8．BD
【解析】
在反射光中有a、b两种光，A错误；根据折射定律，得sinθ1=，，再根据公式：v=得，，故B正确；因为naλb，根据p=得，pa点睛：解决本题的关键要掌握全反射的条件及临界角公式，知道折射率与光的频率、波长的关系；掌握光电效应的规律以及光子动量的表达式．
9．CD
【解析】
AD、光子说的确立，没有完全否定了波动说，使人们对光的本性认识更完善，光既有波动性，又有粒子性，光具有波粒二象性，故A错误，D正确；
B、光的波粒二象性，与宏观概念中的波相同又与微观概念中的粒子完全不相同，故B错误；
C、波动说和粒子说都有其正确性，但又都是不完善的，都有其不能解释的实验现象，故C正确；
故选CD．
【点睛】光子说完善光的本性，没有否定波动说；光的波动性与粒子性与宏观粒子不相同；依据光的波粒二象性，即可求解．
10．AC
【解析】
根据光速和光子的能量可得光的速度为
故A、C正确，B、D错误；
故选AC。
11．ACD
【解析】
干涉是波具有的特性，电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样，说明电子具有波动性，所以A正确；粒子在云室中受磁场力的作用，做的是圆周运动，与波动性无关，所以B错误；可以利用慢中子衍射来研究晶体的结构，说明中子可以产生衍射现象，说明具有波动性，所以C正确；人们利用电子显微镜观测物质的微观结构，说明电子可以产生衍射现象，说明具有波动性，所以D正确；光电效应实验，说明的是能够从金属中打出光电子，说明的是物质的粒子性，所以E错误．
【点睛】
本题考查了光的波粒二象性，有时波动性明显，有时粒子性明显．明确各种物理现象的实质和原理才能顺利解决此类题目．
12．AB
【解析】
A．该实验得到了电子的衍射图样，说明电子具有波动性，A正确；
B．由德布罗意波长公式可得，而动量
两式联立得
B正确；
C．由可知，加速电压越大，电子的波长越短，衍射现象就越不明显，C错误；
D．用相动能的质子替代电子，根据和可知
由于质子的质量大，所以质子的波长比电子的波长短，D错误．
故选AB.
13．
【解析】
[1]该光子的能量为
[2]静止的原子核放出光子后，反冲核与光子组成的系统动量守恒，则
则反冲核的物质波波长
14．
【解析】
[1]．德布罗意波的波长：
[2]．由能量守恒：
解得该入射光子的频率为。