高中物理选择性必修第三册课后习题 第4章 原子结构和波粒二象性 5 粒子的波动性和量子力学的建立 (2).docVIP

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5粒子的波动性和量子力学的建立

课后·训练提升

基础巩固

一、单项选择题

1.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,这种波不是电磁波

D.宏观物体也有波动性,这种波就是机械波

答案:B

解析:光子是光,光电子是金属表面在光的照射下发射出来的电子,两者并不是同一种粒子,故选项A错误;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,故选项B正确;光子既具有粒子性又具有波动性,这种波是电磁波,故选项C错误;宏观物体也有波动性,这种波是物质波,故选项D错误。

2.波长为λ的光子与一静止电子发生碰撞,测得反弹后的光子波长增大了Δλ,普朗克常量为h,不考虑相对论效应,碰撞后电子的动量为()

A.hλ+

C.hλ-

答案:B

解析:根据动量和波长的关系λ=hp,设碰撞后电子的动量为p0,光子与电子碰撞过程满足动量守恒,因为光子碰撞后反弹,所以光子的动量为负,根据动量守恒定律hλ=-hλ+Δλ+p0,解得p0

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λ=hp,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

答案: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λ=hp可得两个电子的德布罗意波长为λ1∶λ2=1∶

4.生活中会遇到各种波,以下关于波的说法正确的是()

A.声波可以发生多普勒效应

B.Wi-Fi信号的传播需要介质

C.电子衍射证实了电子具有粒子性

D.月全食时的红月亮是红光在月球表面发生干涉所致

答案:A

解析:声波在声源和观察者相对位置发生变化时可以发生多普勒效应,故选项A正确;Wi-Fi信号是电磁波,它的传播不需要介质,故选项B错误;电子衍射证实了电子具有波动性,故选项C错误;月全食时的红月亮是因为地球大气层折射和散射,使观察者看到红月亮,故选项D错误。

二、多项选择题

5.下列关于实物粒子、光的波粒二象性说法正确的是()

A.对于同种金属产生光电效应时,照射光的频率越大,逸出光电子的最大初动能也越大

B.德布罗意首先提出了物质波的猜想,而电子衍射实验证实了他的猜想

C.人们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大致相同

D.门镜可以扩大视野是利用光的衍射现象

答案:ABC

解析:照射光的频率越大,光电子的最大初动能越大,选项A正确;德布罗意首先提出了物质波的猜想,之后电子衍射实验证实了他的猜想,选项B正确;由德布罗意波长公式λ=hmv

6.关于微观粒子波粒二象性,下列说法正确的是()

A.因实物粒子具有波动性,故其轨迹是波浪线

B.微观粒子的运动没有确定的轨迹

C.只有光子具有波粒二象性,其他运动的微粒不具有波粒二象性

D.光的干涉、衍射现象说明光具有波动性,光电效应说明光具有粒子性

答案:BD

解析:实物粒子具有波动性,并不是其轨迹是波浪线,故选项A错误;微观粒子的运动没有确定的轨迹,故选项B正确;光具有波粒二象性,实物粒子同样具有波粒二象性,故选项C错误;光具有波粒二象性,光的干涉、衍射现象说明光具有波动性,光电效应说明光具有粒子性,故选项D正确。

7.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。下列说法正确的是()

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

答案:AC

解析: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得eU=12mv2=p22m

三、计算题

8.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λ=hp,式中p是运动物体的动量,h是普朗克常量,且h=6.6×10-34J·s。已知某种紫光的波长是440nm,若将电子加速,使它的德布罗意波长是这种紫光波长的万分之一。(电子质量m=9.1×10-31kg,电子电荷量e=1.6×10-19

(1)求电子的动量的大小。

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