“四翼”檢測(cè)評(píng)價(jià)（二十三） 波粒二象性

“四翼”檢測(cè)評(píng)價(jià)（二十三）波粒二象性1．關(guān)于物質(zhì)波，下列說法中正確的是()A．實(shí)物粒子與光子一樣都具有波粒二象性，所以實(shí)物粒子與光子是相同本質(zhì)的物質(zhì)B．德布羅意把光的波粒二象性推廣到實(shí)物粒子，認(rèn)為實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性C．康普頓效應(yīng)表明光具有波動(dòng)性，即光子不僅具有能量還具有動(dòng)量D．粒子的動(dòng)量越小，其波動(dòng)性越不顯著解析：選B實(shí)物粒子與光子一樣都具有波粒二象性，但實(shí)物粒子與光子本質(zhì)不同，故A錯(cuò)誤；德布羅意把光的波粒二象性推廣到實(shí)物粒子，認(rèn)為實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性，故B正確；康普頓效應(yīng)表明光具有粒子性，即光子不僅具有能量還具有動(dòng)量，故C錯(cuò)誤；根據(jù)德布羅意的物質(zhì)波公式λ＝eq\f(h,p)可知，粒子的動(dòng)量越小，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，其波動(dòng)性越明顯，故D錯(cuò)誤。2．物理學(xué)家做了一個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn)：在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，在光屏處放上照相底片，減弱光子流的強(qiáng)度，使光子只能一個(gè)一個(gè)地通過狹縫，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，如果曝光時(shí)間不太長(zhǎng)，底片上就只能出現(xiàn)一些不規(guī)則的點(diǎn)；如果曝光時(shí)間足夠長(zhǎng)，底片上就出現(xiàn)了規(guī)則的干涉條紋。關(guān)于此實(shí)驗(yàn)，下列理解正確的是()A．干涉條紋是光子之間相互作用的結(jié)果B．少量的光子不具有波動(dòng)性，大量的光子具有波動(dòng)性C．單個(gè)光子通過雙縫后的落點(diǎn)可以預(yù)測(cè)D．光子在某點(diǎn)附近出現(xiàn)的概率可以確定，亮條紋處出現(xiàn)的概率大，暗條紋處出現(xiàn)的概率小解析：選D干涉條紋是光的波動(dòng)性的體現(xiàn)，它不是由光子之間的相互作用引起的，而是光子自身固有的性質(zhì)，故A錯(cuò)誤；少量的光子依然具有波動(dòng)性，故B錯(cuò)誤；單個(gè)光子通過雙縫后的落點(diǎn)不可預(yù)測(cè)，只能用落點(diǎn)位置的概率高低描述，故C錯(cuò)誤；光波是一種概率波，光子在某點(diǎn)附近出現(xiàn)的概率可以確定，亮條紋處出現(xiàn)的概率大，暗條紋處出現(xiàn)的概率小，故D正確。3．(多選)在驗(yàn)證光的波粒二象性實(shí)驗(yàn)中，下列說法正確的是()A．使光子一個(gè)一個(gè)地通過狹縫，如果時(shí)間足夠長(zhǎng)，底片上將出現(xiàn)衍射條紋B．單個(gè)光子通過狹縫后，底片上會(huì)出現(xiàn)完整的衍射圖樣C．光的波動(dòng)性是大量光子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律D．光子通過狹縫的路線是直線解析：選AC個(gè)別或少數(shù)光子表現(xiàn)出光的粒子性，大量光子表現(xiàn)出光的波動(dòng)性。使光子一個(gè)一個(gè)地通過狹縫，如果時(shí)間足夠長(zhǎng)，通過狹縫的光子數(shù)足夠多，光子的分布遵循波動(dòng)規(guī)律，則底片上將會(huì)顯示出衍射圖樣，選項(xiàng)A、C正確。單個(gè)光子通過狹縫后，路徑是隨機(jī)的，底片上不會(huì)出現(xiàn)完整的衍射圖樣，選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤。4．(多選)在光的單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，在光屏上放上照相底片，并設(shè)法控制光的強(qiáng)度，盡可能使光子一個(gè)一個(gè)地通過狹縫，假設(shè)光子出現(xiàn)在中央亮紋處的概率為90%，下列說法正確的是()A．第一個(gè)光子一定出現(xiàn)在中央亮紋上B．第一個(gè)光子可能不出現(xiàn)在中央亮紋上C．如果前9個(gè)光子均出現(xiàn)在中央亮紋上，則第10個(gè)光子還有可能出現(xiàn)在中央亮紋上D．如果前9個(gè)光子均出現(xiàn)在中央亮紋上，則第10個(gè)光子一定不能出現(xiàn)在中央亮紋上解析：選BC對(duì)每個(gè)光子而言，出現(xiàn)在中央亮紋的概率均為90%，所以第一個(gè)光子有可能出現(xiàn)在中央亮紋上，也有可能不出現(xiàn)在中央亮紋上，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；如果前9個(gè)光子均出現(xiàn)在中央亮紋上，第10個(gè)光子出現(xiàn)在中央亮紋的概率仍為90%，所以第10個(gè)光子可能會(huì)出現(xiàn)在中央亮紋上，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。5．用來衡量數(shù)碼相機(jī)性能的一個(gè)非常重要的指標(biāo)就是像素，1像素可理解為光子打在光屏上的一個(gè)亮點(diǎn)。現(xiàn)知300萬像素的數(shù)碼相機(jī)拍出的照片比30萬像素的數(shù)碼相機(jī)拍出的等大的照片清晰得多，其原因可以理解為()A．光是一種粒子，它和物質(zhì)的作用是一份一份的B．光的波動(dòng)性是大量光子之間的相互作用引起的C．大量光子表現(xiàn)光具有粒子性D．光具有波粒二象性，大量光子表現(xiàn)出光的波動(dòng)性解析：選D數(shù)碼相機(jī)拍出的照片不是白點(diǎn)，不能說明顯示粒子性，故A錯(cuò)誤；光的波粒二象性是光的內(nèi)在屬性，即使是單個(gè)光子也有波動(dòng)性，跟光子的數(shù)量和光子之間是否有相互作用無關(guān)，故B錯(cuò)誤；大量光子表現(xiàn)光具有波動(dòng)性，故C錯(cuò)誤；光具有波粒二象性，大量光子表現(xiàn)出光的波動(dòng)性，故D正確。6．一個(gè)德布羅意波長(zhǎng)為λ1的中子和另一個(gè)德布羅意波長(zhǎng)為λ2的氘核同向正碰后結(jié)合成一個(gè)氚核，該氚核的德布羅意波長(zhǎng)為()A.eq\f(λ1λ2,λ1＋λ2) B.eq\f(λ1λ2,λ1－λ2)C.eq\f(λ1＋λ2,2) D.eq\f(λ1－λ2,2)解析：選A中子的動(dòng)量p1＝eq\f(h,λ1)，氘核的動(dòng)量p2＝eq\f(h,λ2)，對(duì)撞后形成的氚核的動(dòng)量p3＝p2＋p1，所以氚核的德布羅意波長(zhǎng)為λ3＝eq\f(h,p3)＝eq\f(λ1λ2,λ1＋λ2)，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。7．(多選)1927年戴維森和G.P.湯姆孫分別完成了電子束衍射的實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)是榮獲諾貝爾獎(jiǎng)的重大近代物理實(shí)驗(yàn)之一。如圖所示是該實(shí)驗(yàn)裝置的簡(jiǎn)化圖，下列說法正確的是()A．亮條紋說明電子不是沿直線運(yùn)動(dòng)的B．該實(shí)驗(yàn)說明物質(zhì)波理論是正確的C．該實(shí)驗(yàn)再次說明光子具有波動(dòng)性D．該實(shí)驗(yàn)說明實(shí)物粒子具有波動(dòng)性解析：選ABD亮條紋處是電子能到達(dá)的地方，故A正確；電子是實(shí)物粒子，能發(fā)生衍射現(xiàn)象，說明實(shí)物粒子具有波動(dòng)性，物質(zhì)波理論是正確的，不能說明光子的波動(dòng)性，故B、D正確，C錯(cuò)誤。8．X射線是一種高頻電磁波，若X射線在真空中的波長(zhǎng)為λ，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，以E和p分別表示X射線每個(gè)光子的能量和動(dòng)量，則()A．E＝eq\f(hλ,c)，p＝0 B．E＝eq\f(hλ,c)，p＝eq\f(hλ,c2)C．E＝eq\f(hc,λ)，p＝0 D．E＝eq\f(hc,λ)，p＝eq\f(h,λ)解析：選D根據(jù)E＝hν，且λ＝eq\f(h,p)，c＝λν可得X射線每個(gè)光子的能量為E＝eq\f(hc,λ)，每個(gè)光子的動(dòng)量為p＝eq\f(h,λ)，故D正確。9．愛因斯坦的相對(duì)論提出，物體的能量和質(zhì)量之間存在一個(gè)定量關(guān)系：E＝mc2，其中c為光在真空中的速度。計(jì)算頻率為ν＝5×1014Hz的光子具有的動(dòng)量是多少？若一電子的動(dòng)量與該光子相同，該電子的運(yùn)動(dòng)速度是多少？該電子物質(zhì)波的波長(zhǎng)λe是多少？(電子質(zhì)量取9.1×10－31kg，結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)解析：根據(jù)光子說，光子的能量E＝hν＝mc2，故得動(dòng)量p＝mc＝eq\f(hν,c)＝eq\f(6.63×10－34×5×1014,3×108)kg·m/s≈1.1×10－27kg·m/s設(shè)電子質(zhì)量為me，速度為ve，動(dòng)量為pe，則pe＝meve依題意pe＝p則電子的速度大小為ve＝eq\f(pe,me)＝eq\f(p,me)＝eq\f(1.1×10－27