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同步达标检测题

6.2实物粒子的波粒二象性同步练习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．下列叙述中符合物理学史的是

A．汤姆孙通过研究阴极射线实验，发现了电子和质子的存在

B．卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，证实了原子是可以再分的

C．巴耳末根据氢原子光谱分析，总结出了氢原子光谱可见光区的波长公式

D．康普顿在研究石墨对X射线的散射中发现光具有波动性

2．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，普朗克常量，可以估算德布罗意波长的热中子动量的数量级为（　　）

A． B．

C． D．

3．下列叙述中不正确的是（　　）

A．光的粒子性被光电效应和康普顿效应所证实

B．玻尔建立了量子理论，成功解释了所有原子发光现象

C．在光的干涉现象中，干涉亮条纹部分是光子到达几率大的地方

D．宏观物体的物质波波长非常小，不易观察到它的波动性

4．下列关于光具有波粒二象性的叙述中正确的是(     )

A．光的波动性与机械波、光的粒子性与质点都是等同的

B．大量光子产生的效果往往显示出波动性，个别光子产生的效果往往显示出粒子性

C．光有波动性又有粒子性，是互相矛盾的，是不能统一的

D．光的频率越高，波动性越显著

5．如图所示，光滑水平面上有两个大小相同的钢球A、B，A球的质量大于B球的质量.开始时A球以一定的速度向右运动，B球处于静止状态.两球碰撞后均向右运动设碰前A球的德布罗意波长为λ1，碰后A、B两球的德布罗意波长分别为λ2和λ3，则下列关系式正确的是（       ）

A．λ1=λ2-λ3 B．λ1=λ2+λ3

C． D．

6．关于不确定性关系，下列说法中正确的是（       ）

A．不能精确地测定微观粒子的动量

B．不能同时精确地测定微观粒子的位置和动量

C．不能精确地测定宏观物体的动量

D．对于宏观物体若要比较准确地测量其动量，则其位置无法测量

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．下列说法正确的是 （       ）

A．在黑体辐射中随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都会增加，另一方面辐射强度的极大值 向波长较长的方向移动

B．振动的带电微粒辐射或吸收的能量可以是任意数值

C．动能相同的质子和电子相比，质子的波动性更为明显

D．不确定性关系适用于电子和光子等微观粒子，也适用于其他宏观物体

9．下列说法正确的是（ ）

A．正负电子对碰撞过程动量不守恒

B．人工放射性同位素比天然放射性同位素半衰期长的多，因此废料不容易处理

C．实物粒子也具有波动性，每一种运动粒子都有一个对应的波相联系

D．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的重核裂变释放的核能

10．以下关于近代物理内容的若干叙述正确的是

A．比结合能越小，表示原子核中的核子结合得越牢固，原子核越稳定

B．光电效应和康普顿效应揭示了光的粒子性，前者表明光子具有能量，后者表明光子既有能量，又有动量

C．某原子经过一次α衰变和两次β衰变后，核内中子数减少了6个

D．普朗克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

11．关于近代物理知识，下列说法正确的是

A．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比

B．在康普顿效应中，当入射的光子与晶体中的电子碰撞时，要把一部分动量转移给电子因而光子动量变小

C．原子核衰变时电荷数和质量都守恒

D．现在地球上消耗的能量，绝大部分来自太阳，即太阳内部裂变时释放的核能

12．下列说法不正确的是

A．玻尔大胆提出假设，认为实物粒子也具有波动性

B．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性

C．氢原子从能级4跃迁到能级3辐射出的光子的波长大于从能级2跃迁到能级1辐射出的光子的波长

D．在光电效应实验中，用同种频率的光照射不同的金属表面，从金属表面逸出的光电子的最大初动能Ek越大，则这种金属的逸出功W0越小

13．下列关于理论与实验的说法中正确的是（　　）

A．氢原子光谱的实验规律为光的粒子说提供了有力的依据

B．卢瑟福根据α粒子散射实验规律提出了原子的核式结构学说

C．康普顿效应为光的波动性理论提供了实验支撑

D．光的衍射现象说明了物质波的存在

14．地球半径约为6400km，地球表面的大气随海拔高度增加而变薄，大气压强也随之减小到零，海拔100km的高度被定义为卡门线，为大气层与太空的分界线。有人设想给太空飞船安装“太阳帆”，用太阳光的“光子流”为飞船提供动力来实现星际旅行。已知在卡门线附近，一个正对太阳光、面积为1.0×106m2的平整光亮表面，受到光的压力约为9N；力虽小，但假设以同样材料做成面积为1.0×104m2的 “帆”安装在飞船上，若只在光压作用下，从卡门线附近出发，一个月后飞船的速度可达到2倍声速。设想实际中有一艘安装了“帆”（面积为1.0×104m2）的飞船，在卡门线上正对太阳光，下列说法正确的是（　　）

A．飞船无需其他动力，即可不断远离太阳

B．一年后，飞船的速度将达到24倍声速

C．与太阳中心的距离为日地间距离2倍时，“帆”上的压力约为2.25×10-2N

D．与太阳中心的距离为日地间距离2倍时，飞船的加速度为出发时的

15．有关光的波粒二象性、物质波，下列说法正确的是（　　）

A．个别光子只有粒子性，多数光子的作用效果才表现为波动性

B．光电效应揭示了光具有粒子性，光的波长越短，其粒子性越显著

C．速度相等的电子和质子，电子的动量小，电子的物质波波长小

D．康普顿效应揭示了光具有波动性

二、填空题（共4题）

16．我国计划在南京建立国际领先的大科学工程装置——“强流高亮度超导质子源”．超导直线加速器将质子加速至0.9倍光速以上，加速过程中，质子的能量增加，则质子的质量________(选填“增加”“不变”或“减小”)，其物质波波长________(选填“增加”“不变”或“减小”)．

17．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_______。

18．_______现象、_______现象证明光具有波动性，_____现象证明光具有粒子性，因而光具有_________性。

19．有一种实验装置可以逐个地释放可见光子．在一次实验中,释放的光子频率为6×1014 Hz,光屏每秒钟接收到的光子能量为5×10-13 J,光子释放处到光屏的距离足够远,则根据以上数据可计算出空气中相邻两个光子间的平均距离约为______________________m．(普朗克常量h=6.626×10-34 J·s,保留两位有效数字)

三、综合题（共4题）

20．用光学显微镜不可能观察到纳米级的微小结构，这是因为可见光的波长数量级是m，远大于纳米，会发生明显的衍射现象，不能精确聚焦，因此，人们使用分辨率比光学显微镜更高的电子显微镜来观察纳米级的微小结构。

（1）请说明电子显微镜能观察到纳米级微小结构的原因；

（2）现用电子显微镜观测线度为d的某生物大分子的结构，为满足测量要求，将显微镜工作时电子的德布罗意波波长设定为，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，则显微镜工作时电子的加速电压应为多大？

21．已如某种紫光的波长是440nm。若将电子加速，使它的物质波波长是这种紫光波长的。

(1)求电子的动量大小。

(2)已知电子质量，电子电荷量，普朗克常量，试推导加速电压跟物质波波长的关系，并计算加速电压的大小。（结果保留1位有效数字）

22．查阅有关资料，根据事件顺序列出光学研究史上的重大历史事件。

23．爱因斯坦的相对论提出，物体的能量和质量之间存在一个定量关系：，其中c为光在真空中的速度，电子的质量为，其中普朗克常量为；计算频率为光子具有的动量是多少？若一电子的动量与该光子相同，该电子的运动速度是多少？该电子物质波的波长是多少？

参考答案：

1．C

2．D

3．B

4．B

5．D

6．B

7．B

8．D

9．C

10．B

11．B

12．A

13．B

14．C

15．B

16．     增加     减小

17．波粒二象性

18．     干涉     衍射     光电效应     波粒二象

19．2.4×102

20．

（1）分辨率比光学显微镜更高的电子显微镜，因为电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光短，因此不容易发生明显衍射；

（2）依题意，可知物质波的波长

对电子应用动能定理

联立两式求得

21．(1)；(2)，

22．

荷兰物理学家斯涅尔通过精确的实验，得到了如今我们所使用的折射定律；

牛顿的色散实验；

胡克首次提出了光的波动说，牛顿提出光的微粒说；

1690年，经过深入的理论推导，惠更斯提出了惠更斯原理；

英国物理学家托马斯·杨做的双缝干涉实验，有力地证明了光的波动本质；

法国科学家菲涅尔指出，光是一种波，它不仅具有干涉这一波的特性，同时也具有衍射现象；

泊松亮斑瓦解了微粒说；

麦克斯韦提出光是一种电磁波；

1888年，赫兹通过实验，证实了电磁波的存在，1889年，赫兹进一步证明，光是一种电磁波，并发现光电效应；

爱因斯坦用光子说成功解释了光电效应现象，证明光具有粒子性，光具有波粒二象性；

法国物理学家德布罗意提出了物质波的概念，他指出，任何物质都具有波粒二象性，只不过宏观物体的波动性极小，观察不到而已，而微观物质则会表现出较为明显的波动性，比如说光子。

23．；；