粤教版 (2019)选择性必修 第三册第四节 德布罗意波课后练习题

4.4德布罗意波基础巩固2021—2022学年高中物理粤教版（2019）选择性必修第三册

一、选择题（共15题）

1．下列说法正确的是（       ）

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．X射线的衍射实验，证实了德布罗意假设是正确的

D．宏观物体运动时也具有波动性，但是不容易观察到

2．以下说法正确的是（　　）

A．磁通量是矢量，其正负表示方向

B．冲量是状态量，冲量越大，动量越大

C．电子通过晶体发生衍射，说明微观粒子的运动不适合用牛顿力学解释

D．在研究光电效应饱和电流时，由可知，光电管所加电压越大，电子获得的速度v越大，饱和电流越大

3．自然光做光源的光学显微镜的分辨率最高可以达到200nm，可以看到最小的细菌，大多数的病毒比细菌小，光学显微镜就无能为力了，更别提看到10-10m大小的原子了，由于光的衍射效应，光学显微镜分辨率难以提升．因为同样的情况下，波长越短衍射效应越不明显，为了提高分辨率，我们可以用波长更短的X射线，甚至用电子束，因为，当电子能量较高时，可以有短的波长，目前透射电子显微镜（TEM）的分辨率可以 达到0.2nm．关于显微镜下列说法正确的是

A．用激光做光源也可以让光学显微镜的分辨率达到0.2nm

B．透射电子显微镜的分辨率不受到本身波长衍射的限制，可以任意提高分辨率

C．透射电子显微镜中电子束虽然可以通过提高能量减小波长来减小衍射效应，但电子显微镜的分辨率不能无限提高

D．如果显微镜用质子束替代电子束，质子加速后和电子同样速度的情况下，质子显微镜的分辨率比较低

4．用频率为的光垂直照射平面镜，光被镜面全部垂直反射回去．已知真空中的光速为，普朗克常量为，则光子在反射前后动量改变量的大小为（       ）

A．

B．

C．

D．

5．下列说法正确的是（　　）

A．光子就是质点

B．光不具有波动性

C．光具有波粒二象性

D．实物粒子和光子一样都具有波粒二象性，所以实物粒子与光子是相同本质的物质

6．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

7．下列说法正确的是（　　）

A．动量大的光子通过双缝干涉装置得到的干涉条纹间距比动量小的光子通过同一装置得到的干涉条纹间距小

B．频率高的机械横波在介质中的传播速度比频率低的机械横波在同一介质中的传播速度大

C．只要知道电子的初速度和所受外力，就可以确定其任意时刻的速度

D．在发生光电效应的情况下，如果照射光的频率越高，则逸出功越大。

8．一个质量为m、电荷量为q的带电粒子，由静止开始经加速电场加速后（加速电压为U），该粒子的德布罗意波长为（ ）

A． B．

C． D．

9．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

10．让电子束通过电场加速后，照射到金属晶格（大小约10-10m）上，可得到电子的衍射图样，如图所示。下列说法正确的是（　　）

A．电子衍射图样说明了电子具有粒子性

B．加速电压越大，电子的物质波波长越长

C．电子物质波波长比可见光波长更长

D．动量相等的质子和电子，对应的物质波波长也相等

11．关于物质波，以下说法正确的是（　　）

A．任何一个运动着的物体都有一种波与之对应

B．抖动细绳一端，绳上的波就是物质波

C．动能相等的质子和电子相比，质子的物质波波长长

D．宏观物体不会发生明显的衍射或干涉现象，所以没有物质波

12．如图所示,一个粒子源产生某种粒子,在其正前方安装只有两条狭缝的挡板,粒子穿过狭缝打在前方的荧光屏上使荧光屏发光,那么在荧光屏上将会看到(　　)

A．只有两条亮纹

B．有许多条明、暗相间的条纹

C．没有亮纹

D．只有一条亮纹

13．康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现散射的X射线中，除了有与入射波长相同的成分外，还有其他波长的X射线，这是由入射光子与晶体中的电子碰撞引起的。已知普朗克常量为h。下列说法错误的是（　　）

A．康普顿效应揭示了光的粒子性

B．光子散射后波长变大

C．光子与电子碰撞后速度变小

D．若碰撞后电子的动量为p，则其物质波波长为

14．2021年开始实行的“十四五”规划提出，把量子技术与人工智能和半导体一起列为重点研发对象，在量子通信技术方面，中国已有量子通信专利数超3000项，领先美国。下列有关说法正确的是（　　）

A．玻尔在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念

B．动能相同的一个质子和电子，质子的德布罗意波长比电子长

C．康普顿效应表明光子不仅具有能量，还具有动量

D．普朗克大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性

15．如图所示，光滑水平面上有两个大小相同的钢球、，球的质量大于球的质量。开始时球以一定的速度向右运动，球处于静止状态。两球碰撞后均向右运动。设碰撞前球的德布罗意波的波长为，碰撞后、两球的德布罗意波的波长分别为和，则下列关系正确的是（　　）

A． B． C． D．

二、填空题（共4题）

16．宏观物体的物质波波长非常小，极不易观察到它的________.

17．具有相同动能的中子和电子，其动量大小关系为pn____pe，其物质波波长的大小关系为n_____e。（填，或=）

18．电子和质子的速度相等时,电子的波长长(        )

19．国际权威学术期刊《自然》于2017年11月30日在线发布，中国暗物质粒子探测卫星“悟空”在太空中测到电子宇宙射线的一处异常波动，这意味着中国科学家取得了一项开创性发现．有理论预言，当两个暗物质粒子相遇时，由于互为反物质，它们便会湮灭，从而产生出高能的γ射线．假设有一个α粒子（）和一个反α粒子（），它们的质量均为m，以相同的动能Ek进行对心碰撞而发生湮灭．已知普朗克常量为h．试回答下列问题：

（1）该反应过程中__________．

A．可能只放出一束光子

B．可能放出两个频率相同的光子

C．可能放出三个频率相同的光子

D．只能放出两个频率相同的光子

（2）该α粒子的动量为__________，其德布罗意波波长为__________．

（3）试计算该反应过程中放出的总能量E．__________（已知真空中光速为c）．

三、综合题（共4题）

20．由于电子的物质波波长比可见光的波长更短，电子显微镜在科学研究中有非常重要的作用。已知电子的质量为，为了使电子具有的物质波波长为20.0nm，若电子从静止开始加速，需给予它多大的加速电压？

21．质量为、速度为在空中飞行的子弹，其德布罗意波长是多少？为什么我们无法观察出其波动性？

22．光子具有能量，也具有动量．光照射到物体表面时，会对物体产生压强，这就是“光压”，光压的产生机理如同气体压强；大量气体分子与器壁的频繁碰撞产生了持续均匀的压力，器壁在单位面积上受到的压力就是气体的压强，设太阳光每个光子的平均能量为E，太阳光垂直照射地球表面时，在单位面积上的辐射功率为P0，已知光速为c，则光子的动量为，求：

（1）若太阳光垂直照射在地球表面，则时间t内照射到地球表面上半径为r的圆形区域内太阳光的总能量及光子个数分别是多少？

（2）若太阳光垂直照射到地球表面，在半径为r的某圆形区域内被完全反射（即所有光子均被反射，且被反射前后的能量变化可忽略不计），则太阳光在该区域表面产生的光压（用Ｉ表示光压）是多少？

23．电子的静能为0.511MeV，质子的静能为938MeV，被1kV电压加速的电子和质子的德布罗意波长之比（结果涉及电子和质子质量的使用字母表示，电子质量，质子质量）。

参考答案：

1．D

2．C

3．C

4．D

5．C

6．D

7．A

8．C

9．D

10．D

11．A

12．B

13．C

14．C

15．D

16．波动性

17．         

18．正确

19．     BC               2Ek+2mc2

20．377V

21．       由于子弹的德布罗意波长极短，无法观察到其波动性

22．（1）；；（2）

23．