2023版新教材高中物理第四章原子结构和波粒二象性微点14波粒二象性的理解课时作业新人教版选择性必修第三册

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微点14　波粒二象性的理解1．波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有(　　)A．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释B．光电效应现象揭示了光的波粒二象性C．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等2．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3．(多选)电子衍射和双缝干涉实验是证明德布罗意物质波理论的重要实验，电子束通过铝箔后的衍射图样如图甲所示，不同数目的电子通过双缝后的干涉图样分别如图乙、图丙和图丁所示．下列说法正确的是(　　)A．亮条纹是电子到达概率大的地方B．这两个实验都说明电子是粒子C．这两个实验说明光子具有波动性D．这两个实验说明实物粒子具有波动性4．从光的波粒二象性出发，下列说法正确的是(　　)A．光是高速运动的微观粒子，每个光子都具有波粒二象性B．光的频率越高，光子的能量越大C．在光的干涉中，暗条纹的地方是光子不会到达的地方D．在光的干涉中，光子一定到达亮条纹的地方5．(多选)关于波粒二象性，下列说法正确的是(　　)A．图甲中紫光照射到锌板上可以发生光电效应，则其他可见光照射到锌板上不一定可以发生光电效应B．图乙中入射光的强度越大，则在阴极板上产生的光电子的最大初动能越大C．图丙说明光子既有粒子性也有波动性D．戴维孙和汤姆孙利用图丁证明了电子具有波动性6．美国物理学家阿瑟阿什金因利用光的力量来操纵细胞获得2018年诺贝尔物理学奖，原来光在接触物体后，会对其产生力的作用，这个来自光的微小作用可以让微小的物体(如细胞)发生无损移动，这就是光技术．在光镊系统中，光路的精细控制非常重要．对此下列说法正确的是(　　)A．光镊技术利用光的粒子性B．光镊技术利用光的波动性C．红色激光光子能量大于绿色激光光子能量D．红色激光光子动量大于绿色激光光子动量7．[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8．[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9．(多选)运动的微观粒子具有波粒二象性，有能量E、动量p，也对应着一定的波长λ.m表示粒子的质量，下列图像正确的是(　　)10．[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λ0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°(cos37°＝0.8，cos53°＝0.6)，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1.25λ0C．碰撞后电子的德布罗意波长为0.6λ0D．碰撞后光子相对于电子的速度大于3×108m/s微点14　波粒二象性的理解1．答案：C解析：黑体辐射的实验规律不能用光的波动性解释，而普朗克借助于能量子假说，成功的解释了黑体辐射规律，破除了“能量连续变化”的传统观念，A错误；光电效应现象揭示了光的粒子性，B错误；热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性，C正确；动量与动能关系为p＝eq \r(2mEk)，由于质子和电子的质量不同，所以动量不相等，根据德布罗意波长表达式λ＝eq \f(h,p)可知质子和电子的德布罗意波长不相等，D错误．2．答案：D解析：图像(a)只有分散的亮点，表明光具有粒子性；图像(c)呈现干涉条纹，表明光具有波动性，A、B错误；紫外线也具有波粒二象性，也可以观察到类似的图像，C错误；实验表明光是一种概率波，D正确．3．答案：AD解析：物质波，又称德布罗意波，是概率波，指空间中某点某时刻可能出现的概率，其中概率的大小受波动规律的支配，亮条纹是电子到达概率大的地方，故A正确；电子是实物粒子，这两个实验是以电子是实物粒子为依据的，衍射与干涉是波特有的现象，所以电子束的衍射图样证实了德布罗意物质波的假设是正确的，说明实物粒子具有波动性，故B错误，D正确；由题干可知，图像为电子衍射和双缝干涉图样，不能说明光子具有波动性，故C错误．4．答案：B解析：光是高速运动的微观粒子，光的波动性是对大量光子集体行为的一种描述，所以不能说每个光子都具有波粒二象性，故A错误；光的频率越高，光子的能量越大，故B正确；在光的干涉中，亮条纹是光子出现概率高的位置，暗条纹是光子出现概率低的位置，光子并不是一定到达亮条纹的地方，也并不一定就不出现在暗条纹的地方，故C、D错误．故选B.5．答案：AD解析：图甲中紫光照射到锌板上可以发生光电效应，因可见光中紫光的频率最大，则其他可见光照射到锌板上不一定可以发生光电效应，选项A正确；在阴极板上产生的光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，选项B错误；图丙中的康普顿效应，说明光子不但有能量还具有动量，说明光子具有粒子性，选项C错误；戴维孙和汤姆孙利用电子束的衍射实验证明了电子具有波动性，选项D正确．故选AD.6．答案：A解析：光在接触物体后，会对其产生力的作用，则光镊技术利用光的粒子性，A正确，B错误；红光的频率小于绿光的频率，根据E＝hν可知，红色激光光子能量小于绿色激光光子能量，C错误．红色激光光子的频率小于绿色激光光子的频率，则红色激光光子的波长大于绿色激光光子的波长，根据λ＝eq \f(h,p)可知红色激光光子动量小于绿色激光光子动量，D错误．7．答案：C解析：图甲中肥皂膜上的条纹是光的干涉现象造成的，A错误；图乙是光经过大头针尖时的照片，这是光的衍射，说明了光的波动性，B错误；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，C正确；图丁是观众戴着眼镜观看3D电影，光的偏振现象利用光的波动性，D错误．8．答案：C解析：普朗克通过对黑体辐射的研究，第一次提出了量子理论的观点，提出了能量子的概念，而爱因斯坦通过对光电效应现象的研究，提出了光子的概念，故A、B错误；德布罗意运用类比、对称的思想首先提出了物质波的猜想，而电子衍射实验证实了他的猜想，故C正确；奥斯特发现电流可以使周围的磁针偏转的效应，称为电流的磁效应；法拉第最早提出了场的概念．故D错误．9．答案：AC解析：根据爱因斯坦质能方程可知，粒子的能量E＝mc2，则E­m图像是一个正比例函数图像，故A正确，B错误；根据德布罗意波长公式λ＝eq \f(h,p)可知，粒子的动量p＝eq \f(h,λ)，则p­eq \f(1,λ)图像是正比例函数图像，故C正确，D错误．10．答案：B解析：该效应说明光具有粒子性，故A错误；根据题意，设碰撞之前光子的动量为p，碰撞之后光子的动量为p1，电子的动量为p2，由动量守恒定律有p0＝p1cos37°＋p2cos53°，p1sin37°＝p2sin53°解得p1＝0.8p0，p2＝0.6p0又有p＝eq \f(h,λ)则碰撞后光子的波长为λ1＝eq \f(h,p1)＝1.25λ0碰撞后电子的德布罗意波长为λ2＝eq \f(h,p2)＝eq \f(5,3)λ0，故C错误，B正确；光子的速度等于光速，按照爱因斯坦的光速不变原理即在任何参考系中光速都不变，可知光子相对于电子的速度等于3×108m/s，故D错误．