鲁科版 (2019)选择性必修 第三册第2节 实物粒子的波粒二象性课时练习

6.2实物粒子的波粒二象性基础巩固2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）选择性必修第三册

一、选择题（共15题）

1．下列说法错误的是（    ）

A．普朗克通过对黑体辐射的研究，提出了微观粒子的能量是量子化的观点

B．汤姆孙根据气体放电管实验断定阴极射线是带负电的粒子流，并求出了这种粒子的比荷

C．德布罗意大胆提出假设，认为实物粒子也具有波动性

D．玻尔将量子观念引入原子领域，成功地解释了所有原子光谱的实验规律

2．下列关于物理学发展史说法正确的是（　　）

A．奥斯特发现“磁生电”

B．麦克斯韦预言了电磁波的存在，并捕捉到了电磁波

C．普朗克提出微观粒子的能量是量子化的

D．汤姆孙发现了原子的核式结构

3．以下说法不正确的是

A．电子束通过铝箔形成的衍射图样证实了实物粒子的波动性

B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关

C．放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件无关

D．一个处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁时，最多可产生6种不同频率的光子

4．假设一个运动的光子和一个静止的自由电子碰撞以后，电子向某一方向运动，光子沿另一方向散射出去，则这个散射光子跟原来的光子相比

A．频率变大 B．速度变小

C．光子能量变大 D．波长变长

5．下列说法中正确的是（　　）

A．光波是电磁波

B．干涉现象说明光具有粒子性

C．光电效应现象说明光具有波动性

D．光的偏振现象说明光是纵波

6．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

7．关于物质波的认识，下列说法中不正确的是（     ）

A．宏观物体尽管可以看作物质波，但他们不具有干涉、衍射等现象．

B．物质波也是一种概率波．

C．任一运动的物体都有一种波和它对应，这就是物质波．

D．电子的衍射实验证实了物质波的假设是正确的．

8．若一个波长在100nm（）附近的极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎，则能够电离一个分子的能量约为（普朗克常量取，真空光速）（　　）

A． B． C． D．

9．下列说法正确的是（　　）

A．如果要更准确地确定粒子的位置，那么动量的测量一定会更不准确

B．发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光强度和频率均有关

C．当观察者与波源相互靠近时，接收到波的频率一直增大

D．康普顿效应证明了光子只具有动量

10．在验证光的波粒二象性的实验中，下列说法正确的是（     ）

A．使光子一个一个地通过狭缝，如时间足够长，底片上将会显示衍射图样

B．单个光子通过狭缝后，底片上会出现完整的衍射图样

C．光子通过狭缝的运动路线像水波一样

D．光的粒子性是大量光子运动的规律

11．关于近代物理实验，下列说法正确的有（   ）

A．黑体辐射的实验表明，微观世界，能量也是连续变化的

B．在光电效应实验中，只要入射光照射时间足够长，一定能发生光电效应

C．康普顿效应表明，光子除了具有能量之外还具有动量

D．一个电子和一个质子具有同样的动能时，质子的德布罗意波波长更长

12．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

13．利用金属晶格（大小约10-10m)作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子束通过电场加速后，照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样．已知电子质量为m，电荷量为e，初速度为0，加速电压为U，普朗克常量为h，则下列说法中正确的是

A．该实验说明了电子具有粒子性

B．实验中电子束的德布罗意波的波长为

C．加速电压U越大，电子的衍射现象越明显

D．若用相同动能的质子替代电子，衍射现象将更加明显

14．下列说法中不正确的是（　　）

A．光电效应现象揭示了光的粒子性

B．德布罗意最先提出了物质波，认为实物粒子也具有波动性

C．康普顿效应表明光具有波动性，即光子不仅具有能量还具有动量

D．光波不同于宏观概念中那种连续的波，它是表明大量光子运动规律的一种概率波

15．下列说法中正确的是（　　）

A．卢瑟福粒子散射实验说明原子中存在很小的带正电的原子核

B．衰变为要经过4次衰变和4次衰变

C．衰变中产生的电子来源于原子核的内部，故半衰期会受元素化学状态的影响

D．粒子的动量越大，其德布罗意波的波长越长

二、填空题（共4题）

16．光的波动性是____________光子运动的规律，光波强的地方就是光子____________的地方，光的波长越长____________性越显著，波长越短____________性越显著．

17．电子、质子、原子等粒子和光一样，也具有_______。

18．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”）．

19．如图所示，一验电器与锌板相连，在A处用一紫外线灯照射锌板，关灯后，验电器指针保持一定偏角．

(1)现用一带少量负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将________(填“增大”、“减小”或“不变”)．

(2)使验电器指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转．那么，若改用强度更大的红外线灯照射锌板，可观察到验电器指针________(填“有”或“无”)偏转．

(3)光电效应实验和康普顿实验都证明了光具有________(填“粒子性”或“波动性”)．甲图中金属片张开是因为验电器带________(填“正”或“负”)电，若改用强度较弱的紫外线照射锌板________(填“能”或“不能”)使金属片张开；乙图中ν1________ν(填“>”、“<”或“＝”)．

三、综合题（共4题）

20．德布罗意认为，任何一个运动着的物体，都有一种波与它对应，波长，式中p是运动物体的动量，h是普朗克常量，且．已知某种紫光的波长是440nm，若将电子加速，使它的德布罗意波长是这种紫光波长的万分之一．

（1）求电子的动量的大小．

（2）试推导加速电压跟德布罗意波长的关系，并计算加速电压的大小．（电子质量，电子电荷量）

21．太阳帆是利用太阳光的光压进行宇宙航行的一种航天器。由于这种推力很小，所以不能为航天器从地面起飞，但在没有空气阻力存在的太空，这种小小的推力仍然能为有足够帆面面积的太阳帆提供 10-5～10-3g左右的加速度。如先用火箭把太阳帆送入低轨道，则凭借太阳光压的加速，它可以从低轨道升到高轨道，甚至加速到第二、第三宇宙速度，飞离地球，飞离太阳系。如果帆面直径为300米，可把0.5吨质量的航天器在200多天内送到火星；如果直径大到2000米，可使5吨质量的航天器飞出太阳系。

假设宇宙航行器太阳帆被涂装成红色，太阳光中红光的辐射强度（即单位时间垂直辐射到单位面积上的能量）为P1，其它各色光的辐射总强度为P2，宇宙航行器太阳帆的受光面积为s，假设太阳帆能反射全部红光，其它各色光全吸收，不考虑康普顿效应，光速为c，求航行器因为光照而获得的动力F。（可以把红光外的其余各色光等效地用某一特定频率光代替）

22．物理学家做了个有趣的实验，在双缝干涉实验中，在光屏处放上照相底片，若减弱光强的大小，使光子只能一个一个地通过狭缝，实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只能出现一些不规则的点；如果曝光时间足够长，底片上就会出现规则的干涉条纹。请你对这个实验结果，从以下几方面作分析。

（1）曝光时间不长时，在底片上只能出现不规则的点，是因为能量太小，底片上的条纹看不清楚？

（2）单个光子的运动有确定的轨道么？

（3）干涉条纹中出现亮条纹是何原因？

（4）无论是单个光子还是大量光子，其行为都表现出波动性吗？

23．一只质量为的足球以的速度在空中飞行；一个初速度为零的电子，通过电压为的加速电场。试分别计算它们的德布罗意波长。

参考答案

1．D

2．C

3．D

4．D

5．A

6．D

7．A

8．B

9．A

10．A

11．C

12．C

13．B

14．C

15．A

16．大量    到达多    波动    粒子   

17．波粒二象性

18．1    变长   

19．减小    无    粒子性    正    能    >   

20．（1）  （2）773V

21．

22．（1）不是；（2）没有；（3）干涉条纹中的亮纹处是光子到达概率较大的地方，暗纹处是光子达概率较小的地方，但也有光子到达。

（4）不是

23．；