2024版新教材高中物理第四章原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性微點(diǎn)13物質(zhì)波的理解課時(shí)作業(yè)新人教版選擇性必修第三冊(cè)

微點(diǎn)13物質(zhì)波的理解1．下列說法正確的是()A．物質(zhì)波屬于機(jī)械波B．只有像電子、質(zhì)子、中子這樣的微觀粒子才具有波動(dòng)性C．德布羅意認(rèn)為，任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽(yáng)都具有一種波和它對(duì)應(yīng)，這種波叫做物質(zhì)波D．宏觀物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，看不到它的衍射或干涉現(xiàn)象，所以宏觀物體運(yùn)動(dòng)時(shí)不具有波動(dòng)性2．(多選)關(guān)于物質(zhì)波，下列相識(shí)中正確的是()A．任何運(yùn)動(dòng)的物體都伴隨一種波，這種波叫物質(zhì)波B．X射線的衍射試驗(yàn)，證明白物質(zhì)波假設(shè)是正確的C．電子的衍射試驗(yàn)，證明白物質(zhì)波假設(shè)是正確的D．與宏觀物體相聯(lián)系的物質(zhì)波不具有干涉、衍射等現(xiàn)象3．太陽(yáng)帆飛行器是利用太陽(yáng)光獲得動(dòng)力的一種航天器，其原理是光子在太陽(yáng)帆表面反射的過程中會(huì)對(duì)太陽(yáng)帆產(chǎn)生一個(gè)沖量．若光子垂直太陽(yáng)帆入射并反射，其波長(zhǎng)為λ，普朗克常量為h，則對(duì)它的沖量大小為()A．eq\f(h,λ)B．eq\f(2h,λ)C．eq\f(3h,λ)D．eq\f(4h,λ)4．假如一個(gè)電子的德布羅意波長(zhǎng)和一個(gè)中子的相等，則它們的________也相等．()A．速度B．動(dòng)能C．動(dòng)量D．總能量5．德布羅意認(rèn)為任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體，小到電子、質(zhì)子、中子，大到行星、太陽(yáng)都有一種波與之相對(duì)應(yīng)，這種波叫物質(zhì)波，下列關(guān)于物質(zhì)波的說法中正確的是()A．物質(zhì)波和光波都是概率波B．實(shí)物粒子與光子一樣都具有波粒二象性，所以實(shí)物粒子與光子是本質(zhì)相同的物體C．動(dòng)能相等的電子和質(zhì)子，電子的波長(zhǎng)短D．動(dòng)量相等的電子和中子，中子的波長(zhǎng)短6．已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，電子的質(zhì)量為9.11×10－31kg，一個(gè)電子和一滴直徑約為4μm的油滴具有相同動(dòng)能，則電子與油滴的德布羅意波長(zhǎng)之比的數(shù)量級(jí)為()A．10－8B．106C．108D．10167．康普頓在探討石墨對(duì)X射線的散射時(shí)，發(fā)覺散射的X射線中，除了有與入射波長(zhǎng)相同的成特別，還有其他波長(zhǎng)的X射線，這是由入射光子與晶體中的電子碰撞引起的．已知普朗克常量為h.下列說法錯(cuò)誤的是()A．康普頓效應(yīng)揭示了光的粒子性B．光子散射后波長(zhǎng)變大C．光子與電子碰撞后速度變小D．若碰撞后電子的動(dòng)量為p，則其物質(zhì)波波長(zhǎng)為eq\f(h,p)8．1927年戴維遜和革末完成了電子衍射試驗(yàn)，該試驗(yàn)是榮獲諾貝爾獎(jiǎng)的重大近代物理試驗(yàn)之一．如圖所示是該試驗(yàn)裝置的簡(jiǎn)化圖，下列說法不正確的是()A．亮條紋是電子到達(dá)概率大的地方B．該試驗(yàn)說明物質(zhì)波理論是正確的C．該試驗(yàn)再次說明光子具有波動(dòng)性D．該試驗(yàn)說明實(shí)物粒子具有波動(dòng)性9．2024年起先實(shí)行的“十四五”規(guī)劃提出，把量子技術(shù)與人工智能和半導(dǎo)體一起列為重點(diǎn)研發(fā)對(duì)象，在量子通信技術(shù)方面，中國(guó)已有量子通信專利數(shù)超3000項(xiàng)，領(lǐng)先美國(guó)．下列有關(guān)說法正確的是()A．玻爾在1900年把能量子引入物理學(xué)，破除了“能量連續(xù)變更”的傳統(tǒng)觀念B．動(dòng)能相同的一個(gè)質(zhì)子和電子，質(zhì)子的德布羅意波長(zhǎng)比電子長(zhǎng)C．康普頓效應(yīng)表明光子不僅具有能量，還具有動(dòng)量D．普朗克大膽地把光的波粒二象性推廣到實(shí)物粒子，預(yù)言實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性10．下表是幾種金屬的截止頻率和逸出功，用頻率為9.00×1014Hz的光照射這些金屬，哪種金屬能產(chǎn)生光電效應(yīng)，且從該金屬表面逸出的具有最大初動(dòng)能的光電子對(duì)應(yīng)的德布羅意波長(zhǎng)最長(zhǎng)()金屬鎢鈣鈉銣截止頻率(×1014Hz)10.957.735.535.15逸出功(eV)4.543.202.292.13A.鎢B．鈣C．鈉D．銣11．科研人員利用冷凍電鏡斷層掃描技術(shù)首次“拍攝”到新冠病毒的3D清晰影像，冷凍電鏡是利用高速電子具有波動(dòng)性原理，其辨別率比光學(xué)顯微鏡高1000倍以上．下列說法正確的是()A．電子的實(shí)物波是電磁波B．電子的德布羅意波長(zhǎng)與其動(dòng)量成正比C．冷凍電鏡的辨別率與電子加速電壓有關(guān)，加速電壓越高，則辨別率越低D．若用相同動(dòng)能的質(zhì)子代替電子，理論上也能“拍攝”到新冠病毒的3D清晰影像12．[2024·湖南衡陽(yáng)高二?？计谀波及全球的新冠病毒的尺寸約為100nm，由于最短可見光波長(zhǎng)約為400nm，所以我們無(wú)法用可見光捕獲病毒的照片．科學(xué)家用電子顯微鏡，即加速電場(chǎng)中的電子，使其表現(xiàn)為波長(zhǎng)遠(yuǎn)小于可見光的波．最終捕獲到了它的圖像，正所謂越明麗越有毒．已知電子的質(zhì)量為9×10－31kg，電子的電荷量為1.6×10－19C，普朗克常量為6.6×10－34J·s，不考慮相對(duì)論效應(yīng)，則下列說法正確的是()A．電子顯微鏡的辨別率特別高，是由于電子的德布羅意波長(zhǎng)特別長(zhǎng)B．電子顯微鏡與加速電壓有關(guān)，加速電壓越高，則辨別率越低C．若用相同動(dòng)能的質(zhì)子代替電子，不能拍攝到新冠病毒的3D圖像D．德布羅意波長(zhǎng)為0.2nm的電子，可由靜止電子通過約37.8V的電壓加速得到13．假如一個(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)分別是多大？(中子的質(zhì)量為1.67×10－27kg，普朗克常量為6.63×10－34J·s，結(jié)果保留三位有效數(shù)字)14．如圖所示為證明電子波存在的試驗(yàn)裝置，從F上出來的電子可認(rèn)為初速度為零，所加的加速電壓U＝104V，電子質(zhì)量為m＝9.1×10－31kg，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，電子被加速后通過小孔K1和K2后入射到薄的金箔上，發(fā)生衍射作用，結(jié)果在照相底片上形成同心圓明暗條紋，試計(jì)算電子的德布羅意波長(zhǎng)．(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

微點(diǎn)13物質(zhì)波的理解1．答案：C解析：物質(zhì)波是一切運(yùn)動(dòng)著的物體所具有的波，與機(jī)械波性質(zhì)不同．宏觀物體也具有波動(dòng)性，只是干涉、衍射現(xiàn)象不明顯，只有選項(xiàng)C正確．2．答案：AC解析：任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽(yáng)，都有與其本身相聯(lián)系的波，這就是物質(zhì)波，故A正確；X射線的本質(zhì)是電磁波，X射線的衍射試驗(yàn)，證明白X射線的波動(dòng)性，故B錯(cuò)誤；電子的衍射試驗(yàn)，證明白物質(zhì)波假設(shè)是正確的，故C正確；物質(zhì)波具有干涉、衍射等現(xiàn)象，故D錯(cuò)誤．3．答案：B解析：光子在太陽(yáng)帆表面反射的過程中會(huì)對(duì)太陽(yáng)帆產(chǎn)生一個(gè)沖量，光子垂直太陽(yáng)帆入射并反射，依據(jù)動(dòng)量定理I＝Δp＝2eq\f(h,λ)，故選B.4．答案：C解析：由德布羅意波長(zhǎng)λ＝eq\f(h,p)知二者的動(dòng)量應(yīng)相同，故選項(xiàng)C正確，由p＝mv可知二者速度不同，Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(p2,2m)，二者動(dòng)能不同，由E＝mc2可知總能量也不同．故選C.5．答案：A解析：物質(zhì)波和光波都是概率波，選項(xiàng)A正確；實(shí)物粒子與光子一樣都具有波粒二象性，但實(shí)物粒子與光子不是同一種物質(zhì)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電子與質(zhì)子動(dòng)能相等時(shí)，由動(dòng)量與動(dòng)能的關(guān)系式p＝eq\r(2mEk)可知，電子的動(dòng)量小，由λ＝eq\f(h,p)可知，電子的波長(zhǎng)長(zhǎng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由λ＝eq\f(h,p)可知，動(dòng)量相等的電子和中子，波長(zhǎng)一樣長(zhǎng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．6．答案：C解析：依據(jù)德布羅意波長(zhǎng)公式λ＝eq\f(h,p)，以及動(dòng)量與動(dòng)能的關(guān)系式p＝eq\r(2mEk)，得λ＝eq\f(h,\r(2mEk))，由題意可知，電子與油滴的動(dòng)能相同，則eq\f(λ電,λ油)＝eq\r(\f(m油,m電))，已知油滴的直徑約為d＝4μm，則油滴的質(zhì)量約為m油＝ρ油·eq\f(1,6)πd3＝0.8×103×eq\f(1,6)×3.14×(4×10－6)3kg＝2.7×10－14kg，代入數(shù)據(jù)解得eq\f(λ電,λ油)＝eq\r(\f(2.7×10－14,9.11×10－31))＝108，故選C.7．答案：C解析：康普頓效應(yīng)揭示了光的粒子性，選項(xiàng)A正確，不符合題意；光子散射后能量減小，則頻率減小，波長(zhǎng)變大，選項(xiàng)B正確，不符合題意；X射線是電磁波，則光子與電子碰撞后速度不變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，符合題意；若碰撞后電子的動(dòng)量為p，則其物質(zhì)波波長(zhǎng)為λ＝eq\f(h,p)，選項(xiàng)D正確，不符合題意．8．答案：C解析：電子屬于實(shí)物粒子，電子衍射試驗(yàn)說明電子具有波動(dòng)性，說明物質(zhì)波理論是正確的，與光的波動(dòng)性無(wú)關(guān)，B、D正確，C錯(cuò)誤；物質(zhì)波也是概率波，亮條紋是電子到達(dá)概率大的地方，A正確．此題選擇不正確的，故選C.9．答案：C解析：普朗克在1900年把能量子引入物理學(xué)，破除了“能量連續(xù)變更”的傳統(tǒng)觀念，A錯(cuò)誤；依據(jù)p＝eq\r(2mEk)因?yàn)橘|(zhì)子質(zhì)量大于電子質(zhì)量，所以質(zhì)子動(dòng)量大于電子的動(dòng)量，由λ＝eq\f(h,p)知質(zhì)子的德布羅意波長(zhǎng)比電子的短，B錯(cuò)誤；康普頓依據(jù)p＝eq\f(h,λ)對(duì)康普頓效應(yīng)進(jìn)行說明，其基本思想是光子不僅具有能量，而且具有動(dòng)量，C正確；德布羅意大膽地把光的波粒二象性推廣到實(shí)物粒子，預(yù)言實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性，D錯(cuò)誤．故選C.10．答案：B解析：由題意知，僅有鈣、鈉和銣三種金屬能發(fā)生光電效應(yīng)，依據(jù)Ek＝hν－W0＝hν－h(huán)ν0以及德布羅意波公式λ＝eq\f(h,p)依據(jù)動(dòng)量和動(dòng)能的關(guān)系p＝mv＝eq\r(2mEk)聯(lián)立可得鈣λ＝eq\f(h,\r(2mEk))＝eq\r(\f(h,2m（ν－ν0）))代入數(shù)據(jù)從鈣金屬表面逸出的具有最大初動(dòng)能的光電子對(duì)應(yīng)的德布羅意波長(zhǎng)最長(zhǎng)，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤．11．答案：D解析：電子的實(shí)物波是德布羅意波，不是電磁波，故A錯(cuò)誤；依據(jù)λ＝eq\f(h,p)可知電子的德布羅意波長(zhǎng)與其動(dòng)量成反比，故B錯(cuò)誤；冷凍電鏡的辨別率與電子加速電壓有關(guān)，加速電壓越高，電子速度越大，動(dòng)量越大，德布羅意波長(zhǎng)越小，辨別率越高，從而使冷凍電鏡的辨別率越高，故C錯(cuò)誤；實(shí)物粒子的德布羅意波長(zhǎng)與動(dòng)能的關(guān)系為λ＝eq\f(h,p)＝eq\f(h,\r(2mEk))因?yàn)橘|(zhì)子的質(zhì)量比電子的質(zhì)量大，所以在動(dòng)能相同的狀況下，質(zhì)子的德布羅意波長(zhǎng)比電子的德布羅意波長(zhǎng)更小，辨別率越高，若用相同動(dòng)能的質(zhì)子代替電子，理論上也能“拍攝”到新冠病毒的3D清晰影像，故D正確．故選D.12．答案：D解析：影響電子顯微鏡辨別率的干脆因素是光源的波長(zhǎng)，波長(zhǎng)越短，加速電壓越高，辨別率越高，A、B錯(cuò)誤；相同動(dòng)能的質(zhì)子和電子，依據(jù)p＝eq\r(2mEk)，p＝eq\f(h,λ)聯(lián)立解得λ＝eq\f(h,\r(2mEk))因質(zhì)子質(zhì)量大于電子質(zhì)量，所以質(zhì)子的波長(zhǎng)小于電子的波長(zhǎng)，波長(zhǎng)越短，辨別率越高，所以，更能“拍攝”到新冠病毒的3D影像，C錯(cuò)誤；由動(dòng)能定理eU＝eq\f(1,2)mv2電子動(dòng)量p＝eq\f(h,λ)聯(lián)立解得U＝eq\f(h2,2emλ2)代入數(shù)據(jù)得U＝37.8V，D正確．13．答案：3.97×10－10m6.63×10－35m解析：中子的動(dòng)量為p1＝m1v子彈的動(dòng)量為p2＝m2v由λ＝eq\f(h,p)知中子和子彈的德布羅意波長(zhǎng)分別為λ1＝eq\f(h,p1)，λ2＝eq\f(h,p2)聯(lián)立以