高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册第四章 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习题

4.5粒子的波动性和量子力学的建立同步练习2021—2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修第三册

一、选择题（共15题）

1．在中子衍射技术中，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相近，已知中子质量m=1.67×10-27 kg，普朗克常量h=6.63×10-34 J·s，可以估算出德布罗意波长λ=1.82×10-10 m的热中子的动量的数量级可能是（   ）

A．10-17 kg·m/s B．10-18 kg·m/s C．10-20 kg·m/s D．10-24 kg·m/s

2．关于对微观粒子的认识,下列说法中正确的是(　　)

A．粒子的位置和动量可以同时确定

B．粒子的运动没有确定的轨迹

C．单个粒子的运动没有规律

D．粒子在某一时刻的加速度由该时刻粒子受到的合力决定

3．抗击新冠肺炎疫情的战斗中，某手机运营商通过5G超高清技术向广大用户进行九路信号同时直播武汉城市实况，全方位展现镜头之下的武汉风光，共期武汉“复苏”。5G是“第五代移动通信技术”的简称，其最显著的特征之一为具有超高速的数据传输速率。5G信号一般采用3.3×109~6×109Hz频段的无线电波，而现行第四代移动通信技术4G的频段范围是1.88×109~2.64×109Hz，则（　　）

A．5G信号比4G信号所用的无线电波在真空中传播得更快

B．5G信号比4G信号波动性更显著

C．5G信号比4G信号更不容易绕过障碍物，所以5G通信需要搭建更密集的基站

D．无线电波是波长较短的电磁波

4．在历史上，最早证明了德布罗意波存在的实验是（       ）

A．弱光衍射实验 B．电子束在晶体上的衍射实验

C．弱光干涉实验 D．射线的衍射实验

5．下列说法正确的是（　　）

A．在光的双缝干涉实验中，暗条纹的地方是光子永远不能到达的地方

B．如果利用蓝光照射某种金属可以发生光电效应，改用黄光一定不能发生光电效应

C．光的衍射和光电效应说明光具有波粒二象性

D．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释

6．下列各种说法中错误的是(　　)

A．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说

B．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的照射时间太短

C．在光的单缝衍射实验中，狭缝越窄，光子动量的不确定量越大

D．任何一个运动物体都与一种波相对应，这就是物质波，物质波是概率波

7．对于光的认识，下列说法正确的是（　　）

A．光是一种机械波 B．光是一种电磁波

C．光的能量是连续的 D．光只能在空气中传播

8．波粒二象性是微观世界的基本特征，下列说法正确的是（　　）

A．光电效应现象揭示了光的波动性

B．黑体辐射的强度与温度无关

C．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波的波长也相等

D．康普顿效应表明光子有动量，揭示了光的粒子性的一面

9．用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在胶片上先后出现如图 甲、乙、丙所示的图象，则下列说法错误的是(　　)

A．图象甲表明光具有粒子性

B．实验表明光是一种概率波

C．用紫外线光做实验，观察不到类似的图象

D．实验表明光的波动性不是光子间相互作用引起的

10．下列说法错误的是（　　）

A．黑体辐射电磁波的强度按波长分布与黑体的温度无关

B．德布罗意提出了实物粒子也具有波动性的猜想，而电子衍射实验证实了他的猜想

C．康普顿效应表明光子除了具有能量之外还具有动量

D．氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子

11．用如图甲所示的电路研究光电效应中遏止电压与入射光频率的关系。某次实验中得到的甲、乙两种金属对应的遏止电压与入射光频率关系图像如图乙所示。用频率为的光同时照射甲、乙两种金属时，两种金属逸出的初动能最大的光电子分别用a、b表示。下列说法正确的是（　　）

A．照射的单色光越强，饱和光电流就越小

B．遏止电压与入射光的频率成正比

C．光电子b的初动能大于光电子a的初动能

D．光电子b的物质波波长比光电子a的物质波波长长

12．如图，弧光灯发出的光，经过下列实验后产生了两个重要的实验现象。①经过一狭缝后，在后面的锌板上形成明暗相间的条纹；②与锌板相连的验电器的铝箔张开了一定的角度。则这两个实验现象分别说明（　　）

A．①和②都说明光有波动性 B．①和②都说明光有粒子性

C．①说明光有粒子性，②说明光有波动性 D．①说明光有波动性，②说明光有粒子性

13．下列说法正确的是（　　）

A．若要准确地测量宏观物体的动量，由不确定关系可知其位置无法确定

B．在康普顿效应中入射光子与晶体中的电子发生碰撞，光子散射后频率变低

C．用电子流工作的显微镜比用相同大小加速电压下的质子流工作的显微镜放大倍数更好

D．只要空间中某区域有均匀变化的电场或均匀变化的磁场就能产生电磁波

14．如图为一玻璃球过球心O的横截面，两条可见光线1、2合在一起平行于横截面的直径从A点射入玻璃球，分成光线3、4。已知光线1、2与OA的夹角为60°，3、4与OA的夹角分别为45°、30°，则这两束光（　　）

A．3、4两种光对此种玻璃的折射率之比

B．3、4两种光在此种玻璃中的速度之比

C．光子动量p3＞p4

D．射向同一双缝干涉装置，其干涉条纹间距

15．下列说法中正确的是（　　）

A．黑体辐射强度与波长有关，温度升高，各种波长的辐射都有增加，且辐射强度的极大值向波长较长的方向移动

B．光电效应揭示了光的粒子性，而康普顿效应则反映了光的波动性

C．电子和其他微观粒子，都具有波粒二象性

D．光波是一种概率波。光的波动性是由于光子之间的相互作用引起的，这是光子自身的固有性质

二、填空题（共4题）

16．小球从这个装置往下掉，能否确定进入哪一格，放很多小球，则_____（填“中间多”还是“两边多”）。

17．康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也有动量，下图给出了光子与静止电子碰撞后，电子的运动方向，则碰后光子可能沿方向___________运动，并且波长___________（填“不变”“变小”或“变长”）．

18．大量处于某激发态的氢原子辐射出多条谱线，其中最长和最短波长分别为和，则该激发态与基态的能量差为_____，波长为的光子的动量为_____。（已知普朗克常量为h，光速为c）

19．用能量为E0的光子照射基态氢原子，刚好可使该原子中的电子成为自由电子，这一能量E0称为氢原子的电离能。现用某一频率的光子从基态氢原子中击出一电子（电子质量为m），该电子在远离核以后速度的大小为v，其德布罗意波长为_____，该入射光子的频率为_____。（普朗克常量为h）

三、综合题（共4题）

20．已知铯的逸出功为，现用波长为的入射光照射金属铯。（普朗克常量，元电荷，电子的质量为）

（1）能否发生光电效应？

（2）若能发生光电效应，则光电子的德布罗意波长最短为多少？

21．如图所示为研究光电效应的实验装置图，若用能量为的光子照射到光电管阴极后，电流计中有电流；调节滑动变阻器触头，当电压表读数为时，电流计示数恰好为零。已知电子的质量、电荷量，普朗克常量。

求：

（1）该光电管阴极逸出功；

（2）光电子的物质波的最小波长。

22．波长λ=0.71A的伦琴射线使金箔发射光电子，电子在磁感应强度为B的匀强磁场区域内做最大半径为r的匀速圆周运动，已知rB=1.88×10﹣4m•T．试求：

（1）光电子的最大初动能；

（2）金属的逸出功；

（3）该电子的物质波的波长是多少？

23．玻尔原子理论的轨道量子化条件可以表述为：电子绕原子核（可看作静止）做圆周运动的轨道周长为电子物质波波长的整数倍，即，1，2，3，其中是第n个能级对应的轨道半径.若已知：静电力常量为k、普朗克常量为h、电子电荷量为e、电子质量为m，不考虑相对论效应，试求：

(1)氢原子第n个能级对应的轨道半径的表达式；

(2)氢原子第n个能级对应的电子环绕原子核的运动轨道周期的表达式.

参考答案：

1．D

2．B

3．C

4．B

5．C

6．B

7．B

8．D

9．C

10．A

11．D

12．D

13．B

14．B

15．C

16．中间多

17．     1     变长

18．         

19．         

20．（1）能；（2）

21．（1）；（2）

22．（1）光电子的最大初动能3.1×103eV；

（2）金属的逸出功1.44×104eV；

（3）该电子的物质波的波长是2.2×10﹣11m

23．（1）   （2）