沪科版 (2019)选择性必修 第三册6.4 实物粒子具有波动性课时练习

6.4实物粒子具有波动性基础巩固2021—2022学年高中物理沪教版（2019）选择性必修第三册

一、选择题（共15题）

1．如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们相等的是（       ）

A．速度 B．动能 C．动量 D．总能量

2．下列对于德布罗意波的认识，正确的是（       ）

A．光波是一种物质波

B．X光的衍射证实了物质波的假设是正确的

C．电子的衍射证实了物质波的假设是正确的

D．宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，所以宏观物体不具有波动性

3．下列说法符合事实的是（　　）

A．库仑通过扭称实验测量出静电力常量

B．法拉第通过实验发现了电磁感应现象并得出法拉第电磁感应定律

C．麦克斯韦通过一系列实验证实了关于光的电磁理论

D．戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射实验证实了实物粒子具有波动性

4．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

5．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，波长满足 (其中，h为普朗克常量，p为动量) ，人们把这种波叫做德布罗意波．现有德布罗意波波长为λ1的一个中子和一个氘核相向对撞，撞后结合成一个波长为λ2的氚核，则氘核的德布罗意波波长可能为(     )

A．

B． |

C．

D．

6．下列说法中不正确的是       （       ）

A．电子束穿过铝箔后的衍射实验证实了物质波的假设是正确的

B．物质波是一种概率波

C．能量越小的光子其波动性越显著

D．只要测量环境适合，可以同时确定微观粒子的动量和位置

7．太阳帆（英文名：Solar sails）是利用太阳光的光压进行宇宙航行的一种航天器。科学家设想未来的宇航事业中，可以在没有空气阻力存在的太空利用太阳帆，为星际飞船提供加速度。假设该飞船所在地，太阳光垂直射到太阳帆上，太阳光子会连续撞击太阳帆并以原速率反射。若太阳帆面积为S，每秒钟每单位面积接收到的光子数为n，光子的平均波长为。飞船总质量为m，光速为c。则下列说法中正确的是（　　）

A．每个光子被反射前后动量的变化量为

B．飞船加速度的大小为

C．飞船加速度的大小为

D．每秒钟太阳帆接收到的光子所具有的总平均能量为

8．下列说法中正确的是（　　）

A．电磁波和机械波的本质是一样的，都能发生干涉和衍射现象

B．只要增大入射光强度，就一定能发生光电效应

C．如果能发生光电效应，只增大入射光强度，单位时间内逸出的光电子数目不变

D．光的干涉现象中，干涉亮条纹部分是光子到达几率大的地方

9．下列说法正确的是（　　）

A．光子的能量与光子动量的平方成正比

B．电子的能量越大，其物质波的波长就越长

C．单个光子没有波动性，光的波动性是光子相互作用的结果

D．不确定性关系意味着我们不可能准确地知道单个粒子的运动情况

10．激光致冷是利用激光的辐射压力使中性气体原子速度减慢，温度降低，对计时、精密计量和导航有重要意义。用激光光子照射钠原子，钠原子会吸收光子（不考虑钠原子的质量变化），由于光子和钠原子的动量方向相反。钠原子吸收光子之后其运动速度会降低从而冷却，现在通过激光制冷技术可以使钠原子的温度降低到4.3×10-5 K，现有一个动量为P的钠原子，连续吸收迎面而来的多个频率为v的激光光子，速度减小，已知光速为c，下列说法中正确的是（　　）

A．在激光制冷中体现了光的波动性 B．光子的动量为

C．每吸收一个光子后钠原子速度改变量不同 D．钠原子吸收个光子后速度减小一半

11．下列说法正确的是（  ）

A．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布与物体的形状有关

B．不确定性关系告诉我们，不可能准确地知道粒子的位置

C．玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化

D．爱因斯坦提出了光电子的能量与入射光的强弱有关，与入射光的频率无关

12．电子显微镜的最高分辨率高达0.2 nm，如果有人制造出质子显微镜，在加速到相同的速度情况下，质子显微镜的最高分辨率将(　　)

A．小于0.2 nm B．大于0.2 nm C．等于0.2 nm D．以上说法均不正确

13．下列实验中，深入地揭示了光的粒子性一面的有（       )•

A．

B．

C．

D．

14．下列说法中正确的是（ ）

A．物质波属于机械波

B．只有像电子、质子、中子这样的微观粒子才具有波动性

C．德布罗意认为任何一个运动的物体，小到电子、质子、中子，大到行星、太阳都有一种波与之相对应，这种波叫物质波

D．宏观物体运动时，看不到它的衍射和干涉现象，所以宏观物体运动时不具有波动性

15．下列说法正确的是（　　）

A．核力是短程力，只存在于相邻的核子之间

B．结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定

C．在双缝干涉实验中，光屏上的暗条纹区域没有光子到达

D．在微观物理学中，粒子没有动量

二、填空题（共4题）

16．电子、质子、原子等粒子和光一样，也具有_______。

17．A、B两种光子的能量之比为2：1，A、B两种光子的动量之比为_____；如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们的_____（选填“动量”或“动能”）也相等．

18．质量为1000 kg的小汽车以v＝40 m/s的速度在高速公路上行驶，则估算小汽车的德布罗意波长为________。

19．第一个在理论上预言电磁波存在并指出光是一种电磁波的科学家是_____________；提出物质波假说的科学家是____________；第一个提出量子概念的科学家是________________。

三、综合题（共4题）

20．光电效应实验中，用波长为的单色光A照射某金属板时，刚好有光电子从金属表面逸出。已知普朗克常量为，光速为，电子质量为。若用波长为的单色光B照射该金属板，求：

（1）光电子的最大初动能；

（2）金属表面逸出光电子的物质波的最短波长。

21．康普顿效应告诉我们，光子除了具有能量之外还有动量，光子能量为 ，而动量则为 ，一些科学家设想为航天器安装一面由高强度的轻质柔性薄膜涂上高反光率的材料而制成的“薄膜镜片太阳帆”，利用太阳光驱动航天器做星际旅行．现为某飞往火星的航天器安装了一面积为S =4 ×104m2的太阳帆，且已知在某区域沿垂直于阳光方向太阳光在太阳帆单位面积上的功率约为P =1 kW/m2，光在真空中的传播速度c =3.0× 108m/s。求该航天器在此区域因“太阳帆”所获得的最大动力。（结果保留2位有效数字，提示:光子与太阳帆的碰撞可视为弹性碰撞，碰撞中光子动量变化量为)

22．光子不仅有能量而且具有动量，频率为的光子，所具有的能量为，动量为，其中c为光速，h为普朗克常量。光照射到物体表面被反射或吸收时，大量光子与物体表面发生碰撞，光子动量发生改变从而对物体表面产生“光压”。

（1）功率为P0的激光器发出一束频率为的激光，照射某物体的表面，计算单位时间内到达物体表面的光子数；

（2）功率为P0、横截面积为S的激光束垂直照射在物体表面时，激光束被物体表面完全反射，求其在物体表面单位面积产生的光压；

（3）设想利用太阳光压将物体送到太阳系以外的空间去，这只有在太阳光对物体的光压超过太阳对物体的引力才行。现用一种密度为的物体做成的平板，它的刚性足够强，则当这种平板厚度足够小时，它将能被太阳的光压送出太阳系。试估算这种平板的厚度应小于多少？

设平板处于地球公转轨道上，且太阳光垂直入射平板表面且被表面完全反射，不考虑各行星对平板的影响，已知地球公转轨道上的太阳常量，（即在单位时间内垂直辐射在单位面积上的太阳光能），地球的公转加速度为

23．设一电子和一质量为10g的子弹的速率均为500m/s，其动量的不确定范围为0.01%，若位置和速率在同一实验中同时测量，试问它们位置的最小不确定量各为多少？（电子质量）

参考答案：

1．C

2．C

3．D

4．B

5．C

6．D

7．B

8．D

9．D

10．D

11．C

12．A

13．A

14．C

15．A

16．波粒二象性

17．     2：1，     动量

18．

19．     麦克斯韦     德布罗意     普朗克

20．(1)；(2)

21．

22．（1）；（2）；（3）

23．；