1、第十七章 波粒二象性课前预习作业课堂检测作业课时3 粒子的波动性课后巩固作业基础训练课前预习作业一、选择题1(多选)人类对光的本性的认识经历了曲折的过程下列关于光的本性的陈述符合科学规律或历史事实的是()A牛顿的“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”本质上是一样的B光的双缝干涉实验显示了光具有波动性C麦克斯韦预言了光是一种电磁波D光具有波粒二象性BCD解析：牛顿的“微粒说”认为光是一种物质微粒，爱因斯坦的“光子说”认为光是一份一份不连续的能量，显然选项 A 错；干涉、衍射是波的特性，光能发生干涉说明光具有波动性，选项 B 正确；麦克斯韦根据光的传播不需要介质，以及电磁波在真空中的传播速度与光速近似相
2、等从而认为光是一种电磁波，后来赫兹用实验证实了光的电磁说，选项C 正确；光具有波动性与粒子性，称为光的波粒二象性，选项 D 正确2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BX 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，所以宏观物体不具有波动性C解析：运动的物体才具有波动性，A 项错；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，但仍具有波动性，D 项错；X 光是波长极短的电磁波，是光子，它的衍射不能证实物质波的存在，B 项错3电子显微镜的最高分辨率高
3、达 0.2 nm，如果有人制造出质子显微镜，在加速到相同的速度情况下，质子显微镜的最高分辨率将()A小于 0.2 nmB大于 0.2 nmC等于 0.2 nmD以上说法均不正确A解析：显微镜的分辨能力与波长有关，波长越短其分辨率越高，由 hp知，如果把质子加速到与电子相同的速度，因质子的质量更大，则质子的波长更短，分辨能力更高4下列各组现象能说明光具有波粒二象性的是()A光的色散和光的干涉B光的干涉和光的衍射C泊松亮斑和光电效应D光的反射和光电效应C解析：光的干涉、衍射、泊松亮斑是光的波动性的证据，光电效应说明光具有粒子性，光的反射和色散不能说明光具有波动性或粒子性，故选项 C 正确5(多选)
4、为了观察晶体的原子排列，采用了以下两种方法：(1)用分辨率比光学显微镜更高的电子显微镜成像(由于电子的物质波波长很短，能防止发生明显衍射现象，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中正确的是()A电子显微镜所利用的是电子的物质波的波长比原子尺寸小得多B电子显微镜中电子束运动的速度应很小C要获得晶体的 X 射线衍射图样，X 射线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AD解析：由题目所给信息“电子的物质波波长很短，能防止发生明显衍射现象”及发生衍射现象的条件可知，电子的物质波的波长比原子尺寸小得多，由
5、ph可知它的动量应很大，即速度应很大，选项 A 正确，选项 B 错误；由信息“利用 X 射线或中子束得到晶体的衍射图样”及发生衍射现象的条件可知，中子的物质波或 X 射线的波长与原子尺寸相当，选项 C 错误，选项 D 正确6(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长和频率为 1 MHz 的无线电波的波长，由表中数据可知()质量/kg速度/(ms1)波长/m弹子球2.01021.01023.31030电子(100 eV)9.110315.01061.21010无线电波(1 MHz)3.01083.0102A.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能表现出波动性C电子照
6、射到金属晶体上能观察到它的波动性D只有可见光才有波动性ABC解析：由于弹子球德布罗意波长极短，故很难观察其波动性，而无线电波波长为 3.0102 m，所以通常表现出波动性，很容易发生衍射，而金属晶体的晶格线度大约是 1010 m 数量级，所以波长为 1.21010 m的电子可以观察到明显的衍射现象，故选 A、B、C.7(多选)下列说法正确的是()A光的干涉和衍射现象说明光具有波动性，光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性，所以我们可以说光具有波粒二象性B一个电子和一个质子具有相同的动能时，因为电子的质量比质子的小，所以电子的动量就小C一个电子和一个质子具有相同的动能时，电子的德布罗意波长比质子的
7、小D一个电子和一个质子具有相同的动能时，电子的德布罗意波长比质子的大ABD解析：光既具有波动性，又具有粒子性，说明了光具有波粒二象性，选项 A 正确；一个电子和一个质子具有相同的动能时，动量和动能的关系式为 p 2mEk，由于电子的质量比质子的质量小，可知电子的动量小，选项 B 正确；又由 hp知电子的动量小，其德布罗意波长应比质子的德布罗意波长大，选项 C 错误，选项 D 正确二、非选择题8电子经电势差为 U220 V 的电场加速，在 vc 的情况下，求此电子的德布罗意波长(已知：电子质量为 9.111031 kg，电子电荷量为 1.61019 C)答案：8.291011 m解析：在电场作用
8、下12mv2eU，得 v2eUm，根据德布罗意波长 hp得 hmvh2meU1.23U nm，由于电压 U220 V，代入上式得 1.23220 nm8.29102 nm8.291011 m.基础训练课堂检测作业一、单项选择题1如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们也相等的是()A速度 B动能C动量D总能量C解析：根据德布罗意波的波长公式 hp可知，如果电子的德布罗意波长与中子相等，则电子与中子一定具有相同的动量，故 C 项正确2X 射线是一种高频电磁波，若 X 射线在真空中的波长为，以h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速，以 E 和 p 分别表示 X 射线每个光子的能量和动量
9、，则()AEhc，p0 BEhc，phc2CEhc，p0 DEhc，phD解析：根据 Eh，且 hp，c 可得 X 射线每个光子的能量为 Ehc，每个光子的动量为 ph.二、多项选择题3频率为 的光子，德布罗意波长为 hp，能量为 E，则光的速度为()A.EhBpEC.EpD h2EpAC解析：根据 c，Eh，hp，即可解得光的速度为Eh 或Ep，故选 A、C.4下列说法中正确的是()A光的干涉和衍射说明光具有波动性B光的频率越大，波长越长C光的波长越长，光子的能量越大D光在真空中的传播速度为 3.0108 m/sAD解析：干涉和衍射现象是波的特性，说明光具有波动性，选项 A正确；光的频率越大
10、，波长越短，光子能量越大，故选项 B、C 错误；光在真空中的传播速度为 3108 m/s，故选项 D 正确5利用金属晶格(大小约 1010 m)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，然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、初速度为零，加速电压为 U，普朗克常量为 h，则下列说法中正确的是()A该实验说明电子具有波动性B实验中电子束的德布罗意波长为 h2meUC加速电压 U 越大，电子的德布罗意波长越长D若用相同动能的质子代替电子，德布罗意波长变大AB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
11、，故 A 正确；由动能定理可得，eU12mv20，电子加速后的速度 v2eUm，电子德布罗意波的波长 hp hmvh2meU，故 B 正确；由电子的德布罗意波长公式 h2meU可知，加速电压 U 越大，德布罗意波长越短，故 C 错误；物体动能与动量的关系是 p 2mEk，由于质子的质量远大于电子的质量，所以动能相同的质子的动量远大于电子的动量，由 hp可知，相同动能的质子的德布罗意波的波长远小于电子德布罗意波的波长，故错误三、非选择题6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 hp，式中 p 是运动物体的动量，h 是普朗克常量，人们把这种波叫作德布罗意波
12、现有一个德布罗意波长为 1 的物体 1 和一个德布罗意波长为 2 的物体 2，二者相向正撞后粘在一起，已知|p1|p2|，则粘在一起的物体的德布罗意波长为多少？答案：1212解析：由动量守恒定律有p2p1(m1m2)v及 ph得h2h1h，所以 1212.7光具有波粒二象性，光子的能量 h，其中频率 表示波的特征，在爱因斯坦提出光子说之后，法国物理学家德布罗意提出了光子动量 p 与光波波长 的关系 ph.若某激光管以 P60 W 的功率发射波长 663 nm 的光束，试根据上述理论计算：(1)该管在 1 s 内发射出多少个光子？(2)若光束全部被某黑体表面吸收，那么该黑体表面所受到光束对它的作
13、用力 F 为多大？答案：(1)2.01020 个(2)2.0107 N解析：(1)设在时间 t 内发射出的光子数为 n，光子频率为，每个光子的能量 h，所以 Pnht(t1 s)而 c，解得 nPthc 6016631096.63103431082.01020 个(2)在时间 t 内激光管发射出的光子全部被黑体表面吸收，光子的末动量变为零，据题中信息可知，n 个光子的总动量为 p 总npnh.根据动量定理有 Ftp 总，解得黑体表面对光子束的作用力为Fp总t nht nhtPc603108 N2.0107 N.又根据牛顿第三定律，光子束对黑体表面的作用力 FF2.0107 N.谢谢观赏！Thanks!