【創(chuàng)新設(shè)計(jì)】高中物理 43.4 光的波粒二象性 實(shí)物粒子的波粒二象性規(guī)范訓(xùn)練 教科版選修35.doc

3光的波粒二象性4實(shí)物粒子的波粒二象性 (時(shí)間：60分鐘)知識(shí)點(diǎn)基礎(chǔ)中檔稍難康普極效應(yīng)31、2光的波粒二象性5、64物質(zhì)波7、7、10、119綜合提升1213、14知識(shí)點(diǎn)一康普頓效應(yīng)1白天的天空各處都是亮的，是大氣分子對(duì)太陽(yáng)光散射的結(jié)果美國(guó)物理學(xué)家康普頓由于在這方面的研究而榮獲了1927年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，假設(shè)一個(gè)運(yùn)動(dòng)的光子和一個(gè)靜止的自由電子碰撞以后，電子向某一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，光子沿另一方向散射出去，則這個(gè)散射光子跟原來(lái)的光子相比()a. 頻率變大 b速度變小c光子能量變大 d. 波長(zhǎng)變長(zhǎng)解析光子與自由電子碰撞時(shí)，遵守動(dòng)量守恒和能量守恒，自由電子碰撞前靜止，碰撞后動(dòng)量、能量增加，所以光子的動(dòng)量、能量減小，由，h可知光子頻率變小，波長(zhǎng)變長(zhǎng)，故d正確，由于光子速度是不變的，故b錯(cuò)誤答案d2科學(xué)研究證明，光子有能量也有動(dòng)量，當(dāng)光子與電子碰撞時(shí)，光子的一些能量轉(zhuǎn)移給了電子假設(shè)光子與電子碰撞前的波長(zhǎng)為，碰撞后的波長(zhǎng)為，則碰撞過(guò)程中()a能量守恒，動(dòng)量守恒，且b能量不守恒，動(dòng)量不守恒，且c能量守恒，動(dòng)量守恒，且解析能量守恒和動(dòng)量守恒是自然界的普遍規(guī)律，適用于宏觀世界也適用于微觀世界光子與電子碰撞時(shí)遵循這兩個(gè)守恒定律光子與電子碰撞前光子的能量ehh，當(dāng)光子與電子碰撞時(shí)，光子的一些能量轉(zhuǎn)移給了電子，光子的能量ehh，由ee，可知，選項(xiàng)c正確答案c3頻率為的光子，具有的動(dòng)量為，將這個(gè)光子打在處于靜止?fàn)顟B(tài)的電子上，光子將偏離原來(lái)的運(yùn)動(dòng)方向，這種現(xiàn)象稱(chēng)為光的散射散射后的光子()a雖改變?cè)瓉?lái)的運(yùn)動(dòng)方向，但頻率保持不變b光子將從電子處獲得能量，因而頻率將增大c散射后光子的能量減小，因而光子的速度減小d由于電子受到碰撞，散射后的光子頻率低于入射光的頻率解析由動(dòng)量公式p，在康普頓效應(yīng)中，當(dāng)入射光子與電子碰撞時(shí)，要把一部分動(dòng)量轉(zhuǎn)移給電子，因而光子動(dòng)量變小，波長(zhǎng)變長(zhǎng)，頻率變小而光的傳播速度不變答案d知識(shí)點(diǎn)二光的波粒二象性4物理學(xué)家做了一個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn)：如圖4-3、4-2所示，在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，在光屏處放上照相底片，若減弱光的強(qiáng)度，使光子只能一個(gè)一個(gè)地通過(guò)狹縫，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，如果曝光時(shí)間不太長(zhǎng)，底片上只出現(xiàn)一些不規(guī)則的點(diǎn)；如果曝光時(shí)間足夠長(zhǎng)，底片上就出現(xiàn)了規(guī)則的干涉條紋，對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有下列認(rèn)識(shí)，其中不正確的是()圖4-3、4-2a曝光時(shí)間不長(zhǎng)時(shí)，光的能量大小，底片上的條紋看不清楚，故出現(xiàn)不規(guī)則的點(diǎn)子b單個(gè)光子的運(yùn)動(dòng)沒(méi)有確定的軌道c干涉條紋中明亮的部分是光子到達(dá)機(jī)會(huì)較多的地方d只有大量光子的行為才表現(xiàn)出波動(dòng)性e光的波動(dòng)性不是光子之間的相互作用引起的解析由于少數(shù)光子到達(dá)各點(diǎn)是隨機(jī)的，沒(méi)有確定的規(guī)律，所以出現(xiàn)一些不規(guī)則的點(diǎn)，所以選項(xiàng)a錯(cuò)誤、b正確光波是一種概率波，所以干涉條紋中明亮的部分是光子到達(dá)機(jī)會(huì)較多的地方，所以選項(xiàng)c正確少數(shù)光子表現(xiàn)為粒子性，大量光子表現(xiàn)為波動(dòng)性，所以選項(xiàng)d正確光的波動(dòng)性不是光子之間相互作用引起的，而是光子本身固有的性質(zhì)，所以選項(xiàng)e正確答案a5對(duì)于光的行為，下列說(shuō)法正確的是()a個(gè)別光子的行為表現(xiàn)為粒子性，大量光子的行為表現(xiàn)為波動(dòng)性b光的波動(dòng)性是光子本身的一種屬性，不是光子之間的相互作用引起的c光表現(xiàn)出波動(dòng)性時(shí)，就不具有粒子性了，光表現(xiàn)出粒子性時(shí)，就不具有波動(dòng)性了d. 光的波粒二象性應(yīng)理解為：在某種場(chǎng)合下光的波動(dòng)性表現(xiàn)明顯，在另外某種場(chǎng)合下，光的粒子性表現(xiàn)明顯解析個(gè)別光子的行為表現(xiàn)為粒子性，大量光子的行為表現(xiàn)為波動(dòng)性，a選項(xiàng)正確；光與物質(zhì)作用，表現(xiàn)為粒子性，光的傳播表現(xiàn)出波動(dòng)性，光的波動(dòng)性與粒子性都是光的本質(zhì)屬性，因?yàn)椴▌?dòng)性表現(xiàn)為粒子的分布概率，光的粒子性表現(xiàn)明顯時(shí)仍具有波動(dòng)性，因?yàn)榇罅苛Ｗ拥膫€(gè)別行為呈現(xiàn)出波動(dòng)規(guī)律，b、d選項(xiàng)正確答案abd6下列關(guān)于光的波粒二象性的說(shuō)法中，正確的是()a光顯示粒子性時(shí)是分立而不連續(xù)的，無(wú)波動(dòng)性；光顯示波動(dòng)性時(shí)是連續(xù)而不分立的，無(wú)粒子性b光的頻率越高，其粒子性越明顯；光的頻率越低，其波動(dòng)性越明顯c光的波動(dòng)性可以看作是大量光子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律d倫琴射線(xiàn)比可見(jiàn)光更容易發(fā)生光電效應(yīng)，而更不容易產(chǎn)生干涉、衍射等物理現(xiàn)象解析我們既不能把光看成宏觀現(xiàn)象中的波，也不能把光看成宏觀現(xiàn)象中的粒子，光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性，選項(xiàng)a錯(cuò)誤；光的波動(dòng)性和粒子性都與光的頻率有關(guān)，隨著頻率的增大，波動(dòng)性減弱而粒子性增強(qiáng)，選項(xiàng)b正確；大量光子表現(xiàn)出波動(dòng)性，少量光子則表現(xiàn)出粒子性，選項(xiàng)c正確；倫琴射線(xiàn)的頻率比可見(jiàn)光高，在真空中、空氣中或在同一種介質(zhì)中的倫琴射線(xiàn)的波長(zhǎng)比可見(jiàn)光短，因而更容易發(fā)生光電效應(yīng)而更不容易觀察到干涉和衍射現(xiàn)象，選項(xiàng)d正確答案bcd知識(shí)點(diǎn)三物質(zhì)波7關(guān)于物質(zhì)的波粒二象性，下列說(shuō)法中不正確的是()a不僅光子具有波粒二象性，一切運(yùn)動(dòng)的微粒也具有波粒二象性b運(yùn)動(dòng)的微觀粒子與光子一樣，當(dāng)它們通過(guò)一個(gè)小孔時(shí)，都沒(méi)有特定的運(yùn)動(dòng)軌道c波粒二象性中的波動(dòng)性，是大量光子和高速運(yùn)動(dòng)的微觀粒子的行為，這種波動(dòng)性與機(jī)械波在本質(zhì)上是相同的d波動(dòng)性和粒子性，在宏觀現(xiàn)象中是矛盾的、對(duì)立的，但在微觀高速運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象中是統(tǒng)一的解析不能將微觀粒子的波動(dòng)性和粒子性看成宏觀概念中的波和粒子，它們?cè)诒举|(zhì)上是不相同的答案c8在歷史上，最早證明了德布羅意波存在的實(shí)驗(yàn)是()a弱光衍射實(shí)驗(yàn)b電子束在晶體上的衍射實(shí)驗(yàn)c弱光干涉實(shí)驗(yàn)d以上選項(xiàng)都不正確解析根據(jù)課本知識(shí)我們知道，最早證明德布羅意波假說(shuō)的是電子束在晶體上的衍射實(shí)驗(yàn)故b正確答案b9粒子源產(chǎn)生某種粒子，在其正前方安裝只有兩條狹縫的擋板，粒子穿過(guò)狹縫打在前方的熒光屏上使熒光屏發(fā)光那么在熒光屏上將看到()a只有兩條亮紋b有多條明暗相間的條紋c沒(méi)有亮紋d只有一條亮紋解析由于粒子源產(chǎn)生的粒子是微觀粒子，它的運(yùn)動(dòng)受波動(dòng)規(guī)律支配，對(duì)大量粒子運(yùn)動(dòng)到達(dá)屏上某點(diǎn)的概率，可以用波的特征進(jìn)行描述，即產(chǎn)生雙縫干涉，在屏上將看到干涉條紋故正確答案為b.答案b10下列說(shuō)法中正確的是()a質(zhì)量大的物體，其德布羅意波長(zhǎng)小b速度大的物體，其德布羅意波長(zhǎng)小c動(dòng)量大的物體，其德布羅意波長(zhǎng)小d動(dòng)能大的物體，其德布羅意波長(zhǎng)小解析由德布羅意假說(shuō)得德布羅意波長(zhǎng).式中h為普朗克常量，p為運(yùn)動(dòng)物體動(dòng)量，可見(jiàn)p越大，越小；p越小，越大故c正確，a、b、d錯(cuò)誤答案c11根據(jù)物質(zhì)波理論，下列說(shuō)法正確的是()a. 微觀粒子有波動(dòng)性，宏觀物體沒(méi)有波動(dòng)性b宏觀物體和實(shí)物粒子都具有波動(dòng)性c宏觀物體的波動(dòng)性不易被人觀察到是因?yàn)樗牟ㄩL(zhǎng)太長(zhǎng)d速度相同的質(zhì)子和電子相比，電子的波動(dòng)性更為明顯解析一切運(yùn)動(dòng)的物體都有一種波與它對(duì)應(yīng)，不管是宏觀物體還是微觀粒子，都具有波動(dòng)性；宏觀運(yùn)動(dòng)的物體不易觀察到其波動(dòng)性是因?yàn)槠洳ㄩL(zhǎng)太短物質(zhì)波的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，波動(dòng)性越明顯，故正確答案為b、d.答案bd12如圖4-3、4-3所示，關(guān)于電子云，下列說(shuō)法正確的是()圖4-3、4-3a電子云是真實(shí)存在的實(shí)體b電子云周?chē)男A點(diǎn)就是電子的真實(shí)位置c電子云上的小圓點(diǎn)表示的是電子的概率分布d電子云說(shuō)明電子在繞原子核運(yùn)動(dòng)時(shí)有固定軌道解析由電子云的定義我們知道，電子云不是一種穩(wěn)定的概率分布，在歷史上，人們常用小圓點(diǎn)表示這種概率，小圓點(diǎn)的密疏代表電子在這一位置出現(xiàn)的概率大小，故只有c正確答案c13如圖4-3、4-4所示，光滑水平面上有兩個(gè)大小相同的鋼球a、b，a球的質(zhì)量大于b球的質(zhì)量開(kāi)始時(shí)a球以一定的速度向右運(yùn)動(dòng)，b球處于靜止?fàn)顟B(tài)兩球碰撞后均向右運(yùn)動(dòng)設(shè)碰前a球的德布羅意波長(zhǎng)為，碰后a、b兩球的德布羅意波長(zhǎng)分別為2和3，則下列關(guān)系正確的是()圖4-3、4-4a123 b123c1 d1解析由動(dòng)量守恒定律papapb，再由德布羅意波長(zhǎng)公式，得到.答案d14一質(zhì)量為450 g的足球以10 m/s的速度在空中飛行；一個(gè)初速度為零的電子，通過(guò)電