人教版 (2019)选择性必修 第三册粒子的波动性和量子力学的建立课后测评

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第三册粒子的波动性和量子力学的建立课后测评，共5页。试卷主要包含了粒子的波动性，物质波的实验验证，量子力学的建立等内容，欢迎下载使用。
考点一、粒子的波动性
1．德布罗意波：每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系，这种与实物粒子相联系的波称为德布罗意波，也叫物质波．
2．粒子的能量ε和动量p跟它所对应的波的频率ν和波长λ之间的关系：ν＝eq \f(ε,h)，λ＝eq \f(h,p).
考点二、物质波的实验验证
1．实验探究思路：干涉、衍射是波特有的现象，如果实物粒子具有波动性，则在一定条件下，也应该发生干涉或衍射现象．
2．实验验证：1927年戴维孙和汤姆孙分别用单晶和多晶晶体做了电子束衍射的实验，得到了电子的衍射图样，证实了电子的波动性．
3．说明：除了电子以外，人们陆续证实了中子、质子以及原子、分子的波动性，对于这些粒子，德布罗意给出的ν＝eq \f(ε,h)和λ＝eq \f(h,p)关系同样正确．
4．电子、质子、原子等粒子和光一样，也具有波粒二象性．
考点三、量子力学的建立
技巧归纳：．对物质波的理解
(1)任何物体，小到电子、质子，大到行星、太阳都存在波动性，这种波叫物质波，其波长λ＝eq \f(h,p).我们之所以观察不到宏观物体的波动性，是因为宏观物体对应的波长太小．
(2)德布罗意假说是光的波粒二象性的一种推广，使之包括了所有的物质粒子，即光子与实物粒子都具有粒子性，又都具有波动性，与光子对应的波是电磁波，与实物粒子对应的波是物质波．
2．计算物质波波长的方法
(1)根据已知条件，写出宏观物体或微观粒子动量的表达式p＝mv. (2)根据波长公式λ＝eq \f(h,p)求解．
(3)注意区分光子和微观粒子的能量和动量的不同表达式．如光子的能量：ε＝hν，动量p＝eq \f(h,λ)；微观粒子的动能：Ek＝eq \f(1,2)mv2，动量p＝mv.
二：考点题型归纳
题型一：德布罗意波及其公式
1．(2023春·江苏南通·高二统考阶段练习)初速度为0的电子束通过电场加速后，照射到金属晶格上，得到如图所示的电子衍射图样．已知电子质量为m，电荷量为e，加速电压为U，普朗克常量为h，则( )
A．该实验说明电子具有粒子性 B．电子离开电场时的物质波波长为
C．加速电压U越小，电子的衍射现象越不明显 D．若用相同动能的质子替代电子，衍射现象将更加明显
2．(2023春·辽宁抚顺·高二校联考期中)德布罗意认为实物粒子也具有波动性，他给出了德布罗意波长的表达式。现用同样的直流电压加速原来静止的一价氢离子和二价钙离子，已知氢离子与钙离子的质量比为1:40，加速后的氢离子和钙离子的德布罗意波的波长之比为( )
A．B．C．D．
3．(2023春·河北邯郸·高二校考期中)波长为的光子与一静止电子发生正碰，测得碰撞后(未反弹)的光子波长增大了，普朗克常量为h，不考虑相对论效应，碰后电子的动量为( )
A． B． C． D．
题型二：概率波的理解
4．(2022春·高二课时练习)以下关于物质波的说法中正确的是( )
A．实物粒子与光子都具有波粒二象性，故实物粒子与光子是本质相同的物体
B．一切运动着的物体都与一个对应的波相联系
C．机械波、物质波都不是概率波
D．实物粒子的动量越大，其波动性越明显，越容易观察
5．极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图(a)(b)(c)所示的图像，则( )
A．图像(a)表明光具有波动性 B．图像(c)表明光具有粒子性
C．用紫外线观察不到类似的图像 D．实验表明光是一种概率波
6．(2022春·高二课时练习)下列关于微观粒子的波粒二象性的认识，错误的是( )
A．由概率波的知识可知，因微观粒子落在哪个位置不能确定，所以粒子没有确定的轨迹
B．由概率波的知识可知，因微观粒子落在哪个位置不能确定，再由不确定性关系知粒子动量将完全确定
C．大量光子表现出波动性，此时光子仍具有粒子性
D．波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的
题型三：波粒二象性的理解
(2023·辽宁沈阳·统考三模)在近代物理学发展的进程中，实验和理论相互推动，促进了人类对世界认识的不断深入。对下列图示的实验描述正确的是( )
A．卢瑟福通过甲图所示的实验，发现了质子 B．康普顿在乙图所示的实验中，证明了光具有波动性
C．贝克勒尔研究丙图中的放射线，提出了原子的核式结构模型
D．戴维森和汤姆孙利用电子束穿过铝箔得到的丁图图样，证实电子具有波动性
8．(2023·浙江金华·校联考一模)关于下列四幅图，说法正确的是( )
A．图甲中肥皂膜上的条纹是衍射现象，说明了光的波动性
B．图乙是光经过大头针尖时的照片，说明了光的粒子性
C．图丙是富兰克林使用X射线拍摄的DNA晶体，是利用X射线具有波动性
D．图丁是观众戴着眼镜观看3D电影，是利用光的粒子性
9．(2023·全国·校联考模拟预测)关于波粒二象性，下列说法正确的是( )
A．普朗克通过对黑体辐射的研究，提出光子的概念 B．爱因斯坦通过对光电效应的研究，提出了能量子的概念
C．德布罗意运用类比、对称的思想，提出了物质波的概念D．奥斯特通过研究电流对小磁针的作用力，提出了场的概念
题型四：电子的衍射图样
10．图甲、图乙分别是电子束穿过铝箔后的衍射图样和泊松亮斑，下列说法正确的是( )
图甲是泊松亮斑 B．图乙是干涉现象 C．图甲证明了电子的粒子性 D．图乙证明了光的波动性

11．著名物理学家汤姆孙曾在实验中让电子束通过电场加速后，通过多晶薄膜得到了如图所示衍射图样，已知电子质量为m＝9.1×10－31kg，加速后电子速度v＝5.0×105 m/s，普朗克常量h＝6.63×10 －34 J·s，则( )
A．该图样说明了电子具有粒子性 B．该实验中电子的德布罗意波长约为1.5 nm
C．加速电压越大，电子的物质波波长越大 D．使用电子束工作的电子显微镜中，加速电压越大，分辨本领越弱
12．(2022·北京·模拟预测)电子束衍射实验是荣获诺贝尔奖的重大近代物理实验之一。如图所示是电子束衍射实验装置的简化图，这个实验证实了( )
A．光具有粒子性 B．光具有波动性 C．电子具有粒子性 D．电子具有波动性
题型五：光的波粒二象性
13．(2023春·内蒙古赤峰·高二赤峰二中校考阶段练习)有关光的波粒二象性、物质波，下列说法正确的是( )
A．康普顿效应，散射光中出现了大于X射线波长的成分，揭示了光具有波动性
B．个别光子具有粒子性，大量光子的作用效果才表现为波动性
C．动能相等的电子和质子，电子的物质波波长大
D．光的干涉现象说明光是概率波，而德布罗意波不是概率波
14．(2023·江苏·模拟预测)我国科学家吴有训在上世纪20年代进行X射线散射研究，为康普顿效应的确立做出了重要贡献。研究X射线被较轻物质散射后光的成分发现，散射谱线中除了有波长与原波长相同的成分外，还有其他波长的成分，这种现象称为康普顿效应。如图所示，在真空中，入射波长为的光子与静止的电子发生弹性碰撞。碰后光子传播方向与入射方向夹角为37°，碰后电子运动方向与光子入射方向夹角为53°(，)，下列说法正确的是( )
A．该效应说明光具有波动性 B．碰撞后光子的波长为
C．碰撞后电子的德布罗意波长为 D．碰撞后光子相对于电子的速度大于
15．(2023春·山东青岛·高二青岛二中校考期中)下列关于光的本性的说法中正确的是( )
A．光不可能同时既具有波动性，又具有粒子性
B．光具有波粒二象性是指既可以把光看成宏观概念上的波，也可以看成微观概念上的粒子
C．光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性
D．频率低、波长长的光，粒子性特征显著；频率高、波长短的光，波动性特征显著
三：课堂过关精练
一、单选题
16．(2023春·江苏南通·高二统考阶段练习)A、B两种光子的能量之比为，则A、B两种光子的( )
A．速度之比为 B．频率之比为 C．动量之比为 D．波长之比为
17．光子具有能量，还具有动量，光子的动量p与光的波长和普朗克常量h有关。康普顿效应为我国杰出的科学家吴有训先生用实验所验证。图中的这枚邮票就是为纪念吴有训先生而发行的。关于真空中光子动量的表达式正确的是( )
A．B．C．D．
18．(2023·山东淄博·山东省淄博第一中学校联考二模)电子显微镜的工作原理是用高电压对电子束加速，最后打在感光胶片上，观察显微图像。现用电子显微镜观测某生物大分子的结构，为满足测量要求，将显微镜工作时观测线度设定为电子的德布罗意波长的n倍，其中。已知普朗克常量h、电子质量m和电子电荷量e，电子的初速度不计，显微镜工作时的加速电压为U，则该显微镜的观测线度为( )
A． B． C． D．
19．已知某种光的波长为λ，真空中的光速为c，普朗克常量为，光电子的电荷量为e。则下列说法正确的是( )
A．这种光子的动量为h B．这种光子的能量为h
C．若用该光照射逸出功为W的金属有电子逸出，则所对应的遏止电压为
D．若用该光照射逸出功为W的金属有电子逸出，则电子的最大初动能为
20．(2023·北京海淀·统考一模)低温为研究物质结构与性质提供了独特的条件。2022年10月31日“梦天实验舱”进入预定轨道，其上搭载了世界领先的微重力超冷原子物理实验平台，可以制备地面无法实现的以下的超冷原子构成的气体。超冷原子是指温度接近状态下的原子，其热运动速率只有室温下的倍。制备时，先利用激光冷却技术，将原子置于相向传播且频率略不同于原子跃迁能级所对应频率的激光束中运动时，由于多普勒效应，原子受到激光束对其产生的阻力，从而使原子的速度降低。又利用磁场将原子束缚在一定的区域内形成原子团，实现较长时间的原子与激光相互作用。再利用蒸发冷却技术，将原子团中速率较大的原子“蒸发”掉，使温度进一步降低。根据上述信息，下列说法正确的是( )
A．激光频率一定时，原子质量越大，激光制冷的效果越好
B．激光制冷技术只能使特定速率的原子减速，而其余原子的速率保持不变
C．与室温下的原子相比，超冷原子更容易发生衍射
D．传播方向与原子运动方向相反的激光的频率应当略高于(为普朗克常量)
21．(2023·北京·高三专题练习)2022年10月31日“梦天”实验舱成功发射，其上配置了世界领先的微重力超冷原子物理实验平台，利用太空中的微重力环境和冷却技术，可获得地面无法制备的超冷原子。超冷原子是指温度接近0K状态下的原子(质量约10-27kg)，其运动速度约为室温下原子速度(约500m/s)的5×10-5倍。超冷原子的制备要先利用激光冷却技术，使用方向相反的两束激光照射原子，原子会吸收激光的光子然后再向四周随机辐射光子，经过多次吸收和辐射后，原子的速度减小。同时施加磁场将原子束缚在一定区域内，避免原子逃逸，以延长原子与激光作用的时间。再用蒸发冷却技术，将速度较大的原子从该区域中排除，进一步降低温度。取普朗克常量h=6.63×10-34J·s。下列说法错误的是( )
A．太空中的微重力环境可使实验舱中的原子长时间处于悬浮状态，利于获得超冷原子
B．超冷原子的物质波波长约为10-5m量级
C．原子减速是通过原子向四周随机辐射光子实现的
D．超冷原子的蒸发冷却的机制，与室温下水杯中的水蒸发冷却的机制类似
22．(2023·江西上饶·统考一模)著名物理学家汤姆孙曾在实验中让电子束通过电场加速后，通过多晶薄膜得到了如图所示衍射图样，已知电子质量为，加速后电子速度，普朗克常量，下列说法正确的是( )
A．该图样说明了电子具有粒子性 B．该实验中电子的德布罗意波波长约为
C．加速电压越大，电子的物质波波长越长 D．加速电压越大，电子的波动性越明显
23．(2023·江苏·模拟预测)如图所示，有一束单色光入射到极限频率为的金属板K上，具有最大初动能的某出射电子，沿垂直于平行板电容器极板的方向，从左极板上的小孔进入电场，恰好不能到达右极板。普朗克常量为h。则( )
A．单色光的光子能量为 B．金属板上逸出的所有电子均具有相等的物质波波长
C．若仅略微减小单色光的强度，将无电子从金属板上逸出
D．若仅将电容器右极板右移一小段距离，仍无电子到达右极板