高中物理《選擇性必修第三冊》課后習(xí)題5.粒子的波動性和量子力學(xué)的建立

5.粒子的波動性和量子力學(xué)的建立A級必備知識基礎(chǔ)練1.(2021陜西榆林第十中學(xué)高二期中)關(guān)于波粒二象性,下列說法正確的是()A.康普頓效應(yīng)表明光具有波動性B.光電效應(yīng)表明光具有粒子性C.微觀粒子有波動性,宏觀物體沒有波動性D.根據(jù)電子束通過鋁箔后的衍射圖樣,可以說明電子具有粒子性2.1927年戴維森和湯姆孫完成了電子衍射實(shí)驗(yàn),該實(shí)驗(yàn)是榮獲諾貝爾獎的重大近代物理實(shí)驗(yàn)之一。下圖所示的是該實(shí)驗(yàn)裝置的簡化圖。下列說法不正確的是()A.亮條紋是電子到達(dá)概率大的地方B.該實(shí)驗(yàn)說明物質(zhì)波理論是正確的C.該實(shí)驗(yàn)說明了光子具有波動性D.該實(shí)驗(yàn)說明實(shí)物粒子具有波動性3.質(zhì)量為m的粒子原來的速度為v,現(xiàn)將粒子的速度增大為2v,則該粒子的物質(zhì)波的波長將(粒子的質(zhì)量保持不變)()A.保持不變 B.變?yōu)樵瓉聿ㄩL的2倍C.變?yōu)樵瓉聿ㄩL的一半 D.變?yōu)樵瓉聿ㄩL的2倍4.現(xiàn)代物理學(xué)認(rèn)為,光和實(shí)物粒子都具有波粒二象性。下列事實(shí)突出體現(xiàn)波動性的是()A.一定頻率的光照射到鋅板上,光的強(qiáng)度越大,單位時間內(nèi)鋅板上發(fā)射的光電子就越多B.質(zhì)量為1×10-3kg、速度為1×10-2m/s的小球,其德布羅意波長約為1×10-28m,不過我們能清晰地觀測到小球運(yùn)動的軌跡C.人們常利用熱中子研究晶體的結(jié)構(gòu),因?yàn)闊嶂凶拥牡虏剂_意波長與晶體中原子間距大致相同D.以上說法均不能體現(xiàn)波動性5.(多選)下列關(guān)于實(shí)物粒子的說法正確的是()A.向前飛行的子彈不具有波動性B.射擊運(yùn)動員之所以很難射中靶子,是因?yàn)樽訌椌哂胁▌有訡.子彈既具有粒子性,又具有波動性D.子彈具有波動性,但波長很短表現(xiàn)不出來6.(2022寧夏永寧高二期末)關(guān)于光的波粒二象性的理解正確的是()A.大量光子的效果往往表現(xiàn)出粒子性,個別光子的行為往往表現(xiàn)出波動性B.光在傳播時是波,而與物質(zhì)相互作用時就轉(zhuǎn)變成粒子C.高頻光是粒子,低頻光是波D.波粒二象性是光的根本屬性,有時它的波動性顯著,有時它的粒子性顯著7.(2022安徽蕪湖一中一模)下表是幾種金屬的截止頻率和逸出功,用頻率為9.00×1014Hz的光照射這些金屬,哪種金屬能產(chǎn)生光電效應(yīng),且從該金屬表面逸出的具有最大初動能的光電子對應(yīng)的德布羅意波長最長()金屬鎢鈣鈉銣截止頻率/(1014Hz)10.957.735.535.15逸出功/eV4.543.202.292.13A.鎢 B.鈣C.鈉 D.銣8.如圖所示為證實(shí)電子波存在的實(shí)驗(yàn)裝置,從F上漂出來的熱電子可認(rèn)為初速度為零,所加的加速電壓U=1×104V,電子質(zhì)量為m=9.1×10-31kg。電子被加速后通過小孔K1和K2后入射到薄的金箔M上,發(fā)生衍射現(xiàn)象,結(jié)果在照相底片上形成同心圓明暗條紋。試計算電子的德布羅意波長。(h=6.63×10-34J·s,e=1.6×10-19C,結(jié)果保留三位有效數(shù)字)B級關(guān)鍵能力提升練9.關(guān)于經(jīng)典力學(xué)和量子力學(xué),下列說法正確的是()A.不論是對宏觀物體,還是微觀粒子,經(jīng)典力學(xué)和量子力學(xué)都是適用的B.量子力學(xué)適用于宏觀物體的運(yùn)動;經(jīng)典力學(xué)適用于微觀粒子的運(yùn)動C.經(jīng)典力學(xué)適用于宏觀物體的運(yùn)動;量子力學(xué)適用于微觀粒子的運(yùn)動D.上述說法都是錯誤的10.(多選)利用金屬晶格(大小約10-10m)作為障礙物觀察電子的衍射圖樣,方法是讓電子通過電場加速后,讓電子束照射到金屬晶格上,從而得到電子的衍射圖樣。已知電子質(zhì)量為m,電荷量為e,初速度為0,加速電壓為U,普朗克常量為h,則下列說法正確的是()A.該實(shí)驗(yàn)說明了電子具有波動性B.實(shí)驗(yàn)中電子束的德布羅意波長為λ=hC.加速電壓U越小,電子的衍射現(xiàn)象越明顯D.若用相同動能的質(zhì)子替代電子,衍射現(xiàn)象將更加明顯11.在中子衍射技術(shù)中,常利用熱中子研究晶體的結(jié)構(gòu),因?yàn)闊嶂凶拥牡虏剂_意波長與晶體中原子間距相近。已知中子質(zhì)量m=1.67×10-27kg,普朗克常量h=6.63×10-34J·s,可以估算德布羅意波長λ=1.82×10-10m的熱中子動能的數(shù)量級為()A.10-17J B.10-19JC.10-21J D.10-24J12.(2021江西九江教育科學(xué)研究所高二期末)影響顯微鏡分辨率本領(lǐng)的一個因素是衍射,衍射現(xiàn)象越明顯,分辨本領(lǐng)越弱。使用電子束工作的電子顯微鏡與傳統(tǒng)的光學(xué)顯微鏡相比有更強(qiáng)的分辨本領(lǐng),它利用高壓對電子束加速,最后打在感光膠片上來觀察顯微圖像,以下說法正確的是()A.加速電壓越高,電子的波長越短,衍射現(xiàn)象越明顯B.加速電壓越高,電子的波長越長,分辨本領(lǐng)越強(qiáng)C.如果加速電壓相同,則用質(zhì)子流工作的顯微鏡比用電子流工作的顯微鏡分辨本領(lǐng)弱D.如果加速電壓相同,則用質(zhì)子流工作的顯微鏡比用電子流工作的顯微鏡分辨本領(lǐng)強(qiáng)13.(多選)(2022浙江卷)電子雙縫干涉實(shí)驗(yàn)是近代證實(shí)物質(zhì)波存在的實(shí)驗(yàn)。如圖所示,電子槍持續(xù)發(fā)射的電子動量為1.2×10-23kg·m/s,然后讓它們通過雙縫打到屏上。已知電子質(zhì)量取9.1×10-31kg,普朗克常量取6.6×10-34J·s,下列說法正確的是()A.發(fā)射電子的動能約為8.0×10-15JB.發(fā)射電子的物質(zhì)波波長約為5.5×10-11mC.只有成對電子分別同時通過雙縫才能發(fā)生干涉D.如果電子是一個一個發(fā)射的,仍能得到干涉圖樣14.現(xiàn)有一顆質(zhì)量為5.0kg的炮彈。普朗克常量h=6.63×10-34J·s。(1)以200m/s的速度運(yùn)動時,它的德布羅意波長為多長?(2)假設(shè)它以光速運(yùn)動,它的德布羅意波長為多長?(3)若要使它的德布羅意波長與波長是400nm的紫光波長相等,則它必須以多大的速度運(yùn)動?

5.粒子的波動性和量子力學(xué)的建立1.B康普頓效應(yīng)表明光具有粒子性,A錯誤;光電效應(yīng)表明光具有粒子性,B正確;微觀粒子有波動性,宏觀物體也有波動性,C錯誤;根據(jù)電子束通過鋁箔后的衍射圖樣,可以說明電子具有波動性,D錯誤。2.C該實(shí)驗(yàn)說明物質(zhì)波理論是正確的,實(shí)物粒子也具有波動性,亮條紋是電子到達(dá)概率大的地方,不能說明光子具有波動性,故選C。3.C由題可知,粒子速度為v時,λ1=hmv;粒子速度為2v時,λ2=h2mv,λ2=12λ1?？芍狢正確,A、4.C光電效應(yīng)現(xiàn)象證明光的粒子性。宏觀物體小球的波長極小,能清晰觀察到軌跡,說明宏觀物體的粒子性。利用熱中子研究晶體的結(jié)構(gòu)正體現(xiàn)了實(shí)物粒子的波動性。故選C。5.CD運(yùn)動的實(shí)物粒子具有波粒二象性,對子彈來說,其德布羅意波長很短,很難表現(xiàn)出波動性,子彈的波動性對射擊的準(zhǔn)確性沒有任何影響,故C、D正確,A、B錯誤。6.D光同時具備波的性質(zhì)和粒子的性質(zhì),大量光子表現(xiàn)出波動性,個別光子往往表現(xiàn)為粒子性,即波粒二象性是光的根本屬性,有時它的波動性顯著,有時它的粒子性顯著,故D正確,A、B錯誤;波長越長、頻率越小,波動性越明顯,而不是說其是波,故C錯誤。7.B由題意知,僅有鈣、鈉和銣三種金屬能發(fā)生光電效應(yīng),根據(jù)Ek=hν-W0=hν-hν0,以及德布羅意波公式λ=hp,根據(jù)動量和動能的關(guān)系p=mv=2mEk,聯(lián)立可得λ=h2mEk=h2m8.答案1.23×10-11m解析電子加速過程,根據(jù)動能定理有eU=12mv根據(jù)動能和動量的定義式有p=2以上兩式與λ=h聯(lián)立得λ=h代入數(shù)據(jù)可得λ=1.23×10-11m。9.C經(jīng)典力學(xué)適用于低速運(yùn)動、宏觀物體,不適用于高速運(yùn)動、微觀粒子。量子力學(xué)適用于微觀粒子,故選項(xiàng)C正確。10.ABC得到電子的衍射圖樣,說明電子具有波動性,A正確;由德布羅意波波長公式λ=hp,而動量p=2mEk=2meU,兩式聯(lián)立得λ=h2meU,B正確;從公式λ=h2meU可知,加速電壓越小,電子的波長越大,衍射現(xiàn)象就越明顯,C正確;11.C根據(jù)德布羅意波理論中子動量p=hλ,中子動能Ek=p22m=h22mλ12.D光的波長越長,則波動性越強(qiáng),越容易發(fā)生明顯衍射,根據(jù)qU=12mv2知加速電壓越大,電子束的速度越大,電子的波長λ=hp=hmv越短,越不容易發(fā)生明顯的衍射,顯微鏡的分辨本領(lǐng)越強(qiáng),A、B錯誤;根據(jù)qU=Ek,p=2mEk得p=2mqU,由于質(zhì)子和電子的電荷量的絕對值相等,而質(zhì)子的質(zhì)量遠(yuǎn)大于電子的質(zhì)量,故經(jīng)相同電壓加速后的質(zhì)子動量更大,13.BD根據(jù)動量的大小與動能的關(guān)系可知發(fā)射電子的動能約為Ek=p22m=(1.2×10-23)22×9.1×10-31J=8.0×10-