2024-2025學年高中物理第5章波與粒子3實物粒子的波粒二象性4“基本粒子”與恒星演化課時練習含解析魯科版選修3-5

PAGE3-實物粒子的波粒二象性“基本粒子”與恒星演化(15分鐘·30分)一、選擇題(本題共4小題,每小題5分,共20分)1.以下說法中正確的是 ()A.電子是實物粒子,運動過程中只能體現(xiàn)粒子性B.光子的數(shù)量越多,傳播過程中其粒子性越明顯C.光在傳播過程中,只能顯現(xiàn)波動性D.高速飛行的子彈由于德布羅意波長較短,故不會“失準”【解析】選D。依據(jù)德布羅意理論可知,實物同樣具有波粒二象性,實物粒子的運動有特定的軌道,是因為實物粒子的波動性不明顯而已,故A錯誤;大量光子的作用效果往往表現(xiàn)為波動性,故B錯誤;光子既有波動性又有粒子性,光在傳播過程中,即可以表現(xiàn)波動性也可以表現(xiàn)粒子性,故C錯誤;高速飛行的子彈由于德布羅意波長較短,粒子性明顯,故不會“失準”,故D正確。2.(多選)下列說法中正確的是 ()A.光的干涉和衍射現(xiàn)象說明光具有波動性B.光的頻率越大,波長越長C.光的波長越長,光子的能量越大D.光在真空中的傳播速度為3.0×108【解析】選A、D。光既具有波動性又具有粒子性,A正確。由c=λν知B錯。由愛因斯坦光子理論ε=hν,c=λν,知波長越長,光頻率越小,光子能量越小,C錯。任何光在真空中傳播速度均為3.0×1083.一個德布羅意波長為λ1的中子和另一個德布羅意波長為λ2的氘核同向正碰后結(jié)合成一個氚核,該氚核的德布羅意波長為 ()A. B.C. D.【解析】選A。中子的動量p1=,氘核的動量p2=,對撞后形成的氚核的動量p3=p2+p1,所以氚核的德布羅意波長為λ3==,故A正確,B、C、D錯誤。4.正電子、負質(zhì)子等都屬于反粒子,它們跟一般電子、質(zhì)子的質(zhì)量、電荷量均相等,而電性相反。科學家設(shè)想在宇宙的某些部分可能存在完全由反粒子構(gòu)成的物質(zhì)——反物質(zhì)。1997年初和年底,歐洲和美國的科研機構(gòu)先后宣布:他們分別制造出9個和7個反氫原子,這是人類探究反物質(zhì)的一大進步。你推想反氫原子的結(jié)構(gòu)是 ()A.由一個帶正電荷的質(zhì)子與一個帶負電荷的電子構(gòu)成B.由一個帶負電荷的質(zhì)子與一個帶正電荷的電子構(gòu)成C.由一個不帶電荷的中子與一個帶負電荷的電子構(gòu)成D.由一個帶負電荷的質(zhì)子與一個帶負電荷的電子構(gòu)成【解析】選B。反氫原子的結(jié)構(gòu)是由反粒子構(gòu)成的物質(zhì),正電子、負質(zhì)子等都屬于反粒子。二、非選擇題(10分)5.太陽內(nèi)部持續(xù)不斷地發(fā)生著4個質(zhì)子H)聚變?yōu)?個氦核He)的熱核反應(yīng),核反應(yīng)方程是HHe+2X,這個核反應(yīng)釋放出大量核能。已知質(zhì)子、氦核、X的質(zhì)量分別為m1、m2、m3,真空中的光速為c。方程中的X表示________;這個核反應(yīng)中質(zhì)量虧損Δm=________;這個核反應(yīng)中釋放的核能ΔE=________。

【解析】據(jù)反應(yīng)前后的質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知,x為正電子e;質(zhì)量虧損Δm=4m1-m2-2m3,釋放的核能ΔE=Δmc2=(4m1-m2-2m3)c2答案:正電子e4m1-m2-2m3(4m1-m2-2m3)c(10分鐘·20分)6.(6分)實物粒子和光都具有波粒二象性,下列事實中突出體現(xiàn)粒子性的是()A.電子束通過雙縫試驗后可以形成干涉圖樣B.光電效應(yīng)試驗中,光電子的最大初動能與入射光的頻率有關(guān),與入射光的強度無關(guān)C.人們利用慢中子衍射來探討晶體的結(jié)構(gòu)D.人們利用電子顯微鏡觀測物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)【解析】選B。電子束通過雙縫試驗后可以形成干涉圖樣,說明電子具有波動性,不能突出表現(xiàn)出粒子性,故A錯誤;光電效應(yīng)試驗中,光電子的最大初動能與入射光的頻率有關(guān),光電效應(yīng)說明光具有粒子性,故B正確;用慢中子衍射來探討晶體的結(jié)構(gòu),說明中子可以產(chǎn)生衍射現(xiàn)象,具有波動性,故C錯誤;人們利用電子顯微鏡觀測物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu),說明電子可以產(chǎn)生衍射現(xiàn)象,具有波動性,故D錯誤。7.(14分)如圖所示為示波管示意圖,電子的加速電壓U=104V,打在熒光屏上電子的位置確定在0.1mm范圍內(nèi),可以認為令人滿足,則電子的速度是否可以完全確定?是否可以用經(jīng)典力學來處理?電子質(zhì)量m=9.1×10【解析】Δx=10-4m,由ΔxΔp≥得,動量的不確定量最小值約為Δp≈10-31