高中物理選修3-5人教版課時(shí)素養(yǎng)提升17-3粒子的波動(dòng)性

課時(shí)素養(yǎng)提升七粒子的波動(dòng)性(25分鐘50分)一、選擇題(本題共4小題，每題5分，共20分)1.在下列各組所說(shuō)的兩個(gè)現(xiàn)象中，都表現(xiàn)出光具有粒子性的是()A.光的折射現(xiàn)象、偏振現(xiàn)象B.光的反射現(xiàn)象、干涉現(xiàn)象C.光的衍射現(xiàn)象、色散現(xiàn)象D.光電效應(yīng)現(xiàn)象、康普頓效應(yīng)【解析】選D。本題考查光的性質(zhì)。干涉、衍射、偏振都是光的波動(dòng)性的表現(xiàn)，只有光電效應(yīng)現(xiàn)象和康普頓效應(yīng)是光的粒子性的表現(xiàn)，D正確。2.波粒二象性是微觀世界粒子的基本特征，以下說(shuō)法正確的有()A.光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的波動(dòng)性B.熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說(shuō)明中子具有波動(dòng)性C.黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律可用光的波動(dòng)性解釋D.動(dòng)能相等的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波長(zhǎng)也相等【解題指南】(1)在宏觀現(xiàn)象中，波與粒子是對(duì)立的概念，而在微觀世界中，波與粒子可以統(tǒng)一。(2)光具有波粒二象性是指光在傳播過(guò)程中和其他物質(zhì)作用時(shí)分別表現(xiàn)出波和粒子的特性?！窘馕觥窟xB。光電效應(yīng)無(wú)法用波動(dòng)性解釋，愛(ài)因斯坦引入了光量子，成功解釋了光電效應(yīng)，因此光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的粒子性，故A錯(cuò)誤；衍射和干涉是波特有的現(xiàn)象，熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說(shuō)明中子具有波動(dòng)性，故B正確；黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律無(wú)法用光的波動(dòng)性解釋，為了解釋黑體輻射規(guī)律，普朗克建立了量子理論，成功解釋了黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，故C錯(cuò)誤；根據(jù)p=QUOTE，因?yàn)橘|(zhì)子質(zhì)量大于電子質(zhì)量，質(zhì)子動(dòng)量大于電子的動(dòng)量，由λ=QUOTE知質(zhì)子的德布羅意波長(zhǎng)比電子的小，故D錯(cuò)誤。3.關(guān)于物質(zhì)波，下列認(rèn)識(shí)錯(cuò)誤的是 ()A.只要是運(yùn)動(dòng)著的物體，不論是宏觀物體，還是微觀粒子，都有相應(yīng)的波動(dòng)性，這就是物質(zhì)波B.只有運(yùn)動(dòng)著的微觀粒子才有物質(zhì)波，對(duì)于宏觀物體，不論其是否運(yùn)動(dòng)，都沒(méi)有相對(duì)應(yīng)的物質(zhì)波C.由于宏觀物體的德布羅意波長(zhǎng)太小，所以難以觀察到它們的波動(dòng)性D.電子束照射到金屬晶體上得到了電子束的衍射圖樣，從而證實(shí)了德布羅意的假設(shè)是正確的【解析】選B。由物質(zhì)波的定義可知，只要物體運(yùn)動(dòng)就會(huì)有波動(dòng)性，其波長(zhǎng)λ=QUOTE，B錯(cuò)誤，A正確；宏觀物體的德布羅意波長(zhǎng)太小，難以觀測(cè)，C正確；電子束照射在金屬晶體上得到電子束的衍射圖樣，說(shuō)明了德布羅意的假設(shè)是正確的，D正確。4.(2020·大同高二檢測(cè))影響顯微鏡分辨本領(lǐng)的一個(gè)因素是波的衍射，衍射現(xiàn)象越明顯，分辨本領(lǐng)越低。利用電子束工作的電子顯微鏡有較強(qiáng)的分辨本領(lǐng)，它是用高壓對(duì)電子束加速，最后打在感光膠片上來(lái)觀察圖像。以下說(shuō)法正確的是()A.加速電壓越高，電子的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，分辨本領(lǐng)越強(qiáng)B.加速電壓越高，電子的波長(zhǎng)越短，衍射現(xiàn)象越明顯C.如果加速電壓相同，則用質(zhì)子束工作的顯微鏡比用電子束工作的顯微鏡分辨本領(lǐng)強(qiáng)D.如果加速電壓相同，則用質(zhì)子束工作的顯微鏡比用電子束工作的顯微鏡分辨本領(lǐng)弱【解析】選C。設(shè)加速電壓為U，電子電荷量為e，質(zhì)量為m，則有Ek=QUOTEmv2=eU=QUOTE，又p=QUOTE，故eU=QUOTE，可得λ=QUOTE。對(duì)電子來(lái)說(shuō)，加速電壓越高，λ越小，衍射現(xiàn)象越不明顯，故A、B都錯(cuò)。電子與質(zhì)子比較，因質(zhì)子質(zhì)量比電子質(zhì)量大得多，可知質(zhì)子加速后的波長(zhǎng)要小得多，衍射現(xiàn)象不明顯，分辨本領(lǐng)強(qiáng)，故C對(duì)，D錯(cuò)。二、計(jì)算題(12分。要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)5.電子和光一樣具有波動(dòng)性和粒子性，它表現(xiàn)出波動(dòng)的性質(zhì)，就像X射線穿過(guò)晶體時(shí)會(huì)產(chǎn)生衍射一樣，這一類實(shí)物粒子的波動(dòng)叫物質(zhì)波。質(zhì)量為m的電子以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)，這種物質(zhì)波的波長(zhǎng)可表示為λ=QUOTE，電子質(zhì)量m=9.1×10-31kg，電子電荷量e=1.6×10-19C，普朗克常量h=6.6×1034J·s。(1)計(jì)算具有100eV動(dòng)能的電子的動(dòng)量p和波長(zhǎng)λ。(2)若一個(gè)靜止的電子經(jīng)2500V電壓加速，求能量和這個(gè)電子動(dòng)能相同的光子的波長(zhǎng)，并求該光子的波長(zhǎng)和這個(gè)電子的波長(zhǎng)之比?！窘馕觥?1)電子的動(dòng)量p=QUOTE=5.4×10-24kg·m/s電子的波長(zhǎng)λ=QUOTE=1.2×10-10m。(2)電子的動(dòng)量p′=QUOTE=QUOTE=2.7×10-23kg·m/s電子的波長(zhǎng)λ′=QUOTE=2.4×10-11m光子能量E=Ek′=QUOTE=2500eV=4.0×1016J光子波長(zhǎng)λ=QUOTE=5.0×10-10m則QUOTE=20.8。答案：(1)5.4×10-24kg·m/s1.2×10(2)5.0×10-10m【能力挑戰(zhàn)區(qū)】6.(18分)如果一個(gè)中子和一個(gè)質(zhì)量為10g的子彈都以103m/s的速度運(yùn)動(dòng)，則它們的德布羅意波的波長(zhǎng)分別是多長(zhǎng)？(中子的質(zhì)量為1.67×10-27kg；【解析】本題考查德布羅意波長(zhǎng)的計(jì)算。任何物體的運(yùn)動(dòng)都對(duì)應(yīng)著一個(gè)波長(zhǎng)，根據(jù)公式λ=QUOTE不難求得結(jié)果。中子的動(dòng)量為p1=m1v，子彈的動(dòng)量為p2=m2v，據(jù)λ=QUOTE知中子和子彈的德布羅意波長(zhǎng)分別為：λ1=QUOTE，λ2=QUOTE，聯(lián)立以上各式解得：λ1=QUOTE，λ2=QUOTE。將m