浙江專版2024-2025學(xué)年新教材高中物理第4章原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性5粒子的波動(dòng)性和量子力學(xué)的建立訓(xùn)練提升新人教版選擇性必修第三冊(cè)

5粒子的波動(dòng)性和量子力學(xué)的建立課后·訓(xùn)練提升基礎(chǔ)鞏固一、選擇題Ⅰ(每小題列出的四個(gè)備選項(xiàng)中只有一個(gè)是符合題目要求的)1.下列說法正確的是()A.光子與光電子是同一種粒子B.光子與物質(zhì)微粒發(fā)生相互作用時(shí),不僅遵循能量守恒,還遵循動(dòng)量守恒C.光具有粒子性又具有波動(dòng)性,這種波不是電磁波D.宏觀物體也有波動(dòng)性,這種波就是機(jī)械波答案:B解析:光子是光,光電子是金屬表面在光的照耀下放射出來的電子,兩者并不是同一種粒子,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;能量守恒和動(dòng)量守恒是自然界的基本規(guī)律,光子與物質(zhì)微粒發(fā)生相互作用時(shí)也要遵循,故選項(xiàng)B正確;光子既具有粒子性又具有波動(dòng)性,這種波是電磁波,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;宏觀物體是物質(zhì)波,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。2.下圖是新型冠狀病毒的電子顯微鏡照片,依據(jù)所學(xué)學(xué)問分析圖中“100”的單位是()A.nm B.mmC D.m答案:A解析:電子顯微鏡是利用電子束代替光束,利用電子的波動(dòng)性進(jìn)行觀測(cè)的工具,辨別率大約是0.2nm,故題圖中100的單位應(yīng)當(dāng)是nm,選項(xiàng)A正確,B、C、D錯(cuò)誤。3.法國(guó)物理學(xué)家德布羅意認(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),都有一種波與它對(duì)應(yīng),波長(zhǎng)λ=hp,人們把這種波稱為物質(zhì)波,也叫德布羅意波。假如有兩個(gè)電子的速度分別為v1和v2,且v1=2v2,則這兩個(gè)電子對(duì)應(yīng)的德布羅意波的波長(zhǎng)關(guān)系為(A.λ1∶λ2=1∶2 B.λ1∶λ2=4∶1C.λ1∶λ2=2∶1 D.λ1∶λ2=1∶4答案:A解析:兩個(gè)電子的速度之比v1∶v2=2∶1,則兩個(gè)電子的動(dòng)量之比p1∶p2=2∶1,故由λ=hp可得兩個(gè)電子的德布羅意波長(zhǎng)為λ1∶λ2=1∶二、選擇題Ⅱ(每小題列出的四個(gè)備選項(xiàng)中至少有一個(gè)是符合題目要求的)4.下列關(guān)于實(shí)物粒子、光的波粒二象性說法正確的是()A.對(duì)于同種金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí),照耀光的頻率越大,逸出光電子的最大初動(dòng)能也越大B.德布羅意首先提出了物質(zhì)波的猜想,而電子衍射試驗(yàn)證明白他的猜想C.人們常利用熱中子探討晶體的結(jié)構(gòu),因?yàn)闊嶂凶拥牡虏剂_意波長(zhǎng)與晶體中原子間距大致相同D.門鏡可以擴(kuò)大視野是利用光的衍射現(xiàn)象答案:ABC解析:照耀光的頻率越大,光電子的最大初動(dòng)能越大,選項(xiàng)A正確;德布羅意首先提出了物質(zhì)波的猜想,之后電子衍射試驗(yàn)證明白他的猜想,選項(xiàng)B正確;由德布羅意波長(zhǎng)公式λ=hmv5.關(guān)于微觀粒子波粒二象性,下列說法正確的是()A.因?qū)嵨锪Ｗ泳哂胁▌?dòng)性,故其軌跡是波浪線B.微觀粒子的運(yùn)動(dòng)沒有確定的軌跡C.只有光子具有波粒二象性,其他運(yùn)動(dòng)的微粒不具有波粒二象性D.光的干涉、衍射現(xiàn)象說明光具有波動(dòng)性,光電效應(yīng)說明光具有粒子性答案:BD解析:實(shí)物粒子具有波動(dòng)性,并不是其軌跡是波浪線,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;微觀粒子的運(yùn)動(dòng)沒有確定的軌跡,故選項(xiàng)B正確;光具有波粒二象性,實(shí)物粒子同樣具有波粒二象性,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;光具有波粒二象性,光的干涉、衍射現(xiàn)象說明光具有波動(dòng)性,光電效應(yīng)說明光具有粒子性,故選項(xiàng)D正確。6.影響顯微鏡辨別率的一個(gè)因素是波的衍射,衍射現(xiàn)象越明顯,辨別本事越低。運(yùn)用電子束工作的電子顯微鏡有較高的辨別本事,它利用高壓對(duì)電子束加速后打在感光膠片上來視察顯微圖像。下列說法正確的是()A.加速電壓越高,電子的波長(zhǎng)越短,顯微鏡的辨別本事越強(qiáng)B.加速電壓越高,電子的波長(zhǎng)越長(zhǎng),顯微鏡的辨別本事越弱C.假如加速電壓相同,則用質(zhì)子流工作的顯微鏡比用電子流工作的顯微鏡辨別本事強(qiáng)D.假如加速電壓相同,則用質(zhì)子流工作的顯微鏡比用電子流工作的顯微鏡辨別本事弱答案:AC解析:設(shè)加速電壓為U,電子電荷量為e、質(zhì)量為m,依據(jù)動(dòng)能定理及波長(zhǎng)與動(dòng)量的關(guān)系得eU=12mv2=p22m三、非選擇題7.德布羅意認(rèn)為,任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體,都有一種波與它對(duì)應(yīng),波長(zhǎng)λ=hp,式中p是運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)量,h是普朗克常量,且h=6.6×10-34J·s。已知某種紫光的波長(zhǎng)是440nm,若將電子加速,使它的德布羅意波長(zhǎng)是這種紫光波長(zhǎng)的萬分之一。(電子質(zhì)量m=9.1×10-31kg,電子電荷量e=1.6×10-19(1)求電子的動(dòng)量的大小。(2)試推導(dǎo)加速電壓跟德布羅意波長(zhǎng)的關(guān)系,并計(jì)算加速電壓的大小。答案:(1)1.5×10-23kg·m/s(2)U=h22解析:(1)電子的波長(zhǎng)λ=440nm×110000=4.4×10-11由λ=hp得,電子的動(dòng)量p=h6.6×(2)電子在電場(chǎng)中加速,由動(dòng)能定理有eU=12mv解得U=mv2實(shí)力提升一、選擇題Ⅰ(每小題列出的四個(gè)備選項(xiàng)中只有一個(gè)是符合題目要求的)1.下列說法不正確的是()A.光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的粒子性B.德布羅意最先提出了物質(zhì)波,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.光波不同于宏觀概念中那種連續(xù)的波,大量光子表現(xiàn)出波動(dòng)性,少量光子表現(xiàn)出粒子性答案:C解析:光電效應(yīng)現(xiàn)象說明白光是一份一份的,因此揭示了光的粒子性,選項(xiàng)A正確;德布羅意最先提出了物質(zhì)波,他認(rèn)為既然波具有粒子性,粒子也應(yīng)當(dāng)具有波的性質(zhì),而且給出波長(zhǎng)與動(dòng)量的關(guān)系為λ=hp2.關(guān)于波粒二象性,下列說法正確的是()A.普朗克通過對(duì)黑體輻射的探討,提出光子的概念B.愛因斯坦通過對(duì)光電效應(yīng)的探討,提出了能量子的概念C.德布羅意運(yùn)用類比、對(duì)稱的思想,提出了物質(zhì)波的概念D.大量電子通過雙縫后到達(dá)屏上,不會(huì)出現(xiàn)干涉條紋答案:C解析:普朗克通過對(duì)黑體輻射的探討,提出能量的量子化,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;愛因斯坦通過對(duì)光電效應(yīng)的探討,提出了光子的概念,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;德布羅意留意到波不僅具有干涉、衍射等波的性質(zhì),還能產(chǎn)生光電效應(yīng)等粒子的性質(zhì),他運(yùn)用類比、對(duì)稱的思想,提出了微觀粒子應(yīng)當(dāng)不僅具有粒子的性質(zhì),也應(yīng)當(dāng)具有波的性質(zhì),因此提出了物質(zhì)波的概念,選項(xiàng)C正確;大量電子通過雙縫后到達(dá)屏上,表現(xiàn)出波的性質(zhì),會(huì)出現(xiàn)干涉條紋,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。3.關(guān)于近代物理學(xué)史,下列說法正確的是()A.湯姆孫發(fā)覺電子后,揣測(cè)原子具有核式結(jié)構(gòu)模型B.盧瑟福通過α粒子的散射試驗(yàn)發(fā)覺了電子的存在C.德布羅意提出實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性D.愛因斯坦在玻爾原子模型的基礎(chǔ)上,提出了光子說答案:C解析:核式結(jié)構(gòu)模型是盧瑟福通過α粒子的散射試驗(yàn)提出的,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;電子的存在是湯姆孫發(fā)覺的,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;1924年德布羅意提出實(shí)物粒子也有波動(dòng)性,選項(xiàng)C正確;愛因斯坦在探討光電效應(yīng)的過程中提出了光子說,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。4.1927年戴維孫和湯姆孫分別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。下圖是該試驗(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)性答案:C解析:由題意可知,亮條紋是電子到達(dá)概率大的地方,暗條紋是粒子到達(dá)的概率小,故選項(xiàng)A正確;電子是實(shí)物粒子,能發(fā)生衍射現(xiàn)象,該試驗(yàn)說明物質(zhì)波理論是正確的,不能說明光子的波動(dòng)性,故選項(xiàng)B、D正確,C錯(cuò)誤。5.一個(gè)靜止的自由電子假如完全汲取一個(gè)γ光子,會(huì)發(fā)生下列狀況:設(shè)光子頻率為ν,則ε=hν,p=hλ=hνc,被靜止的自由電子汲取后有hν=mev22,A.因?yàn)樵谖⒂^世界中動(dòng)量守恒定律不適用,上述論證錯(cuò)誤,所以電子可能完全汲取一個(gè)γ光子B.因?yàn)樵谖⒂^世界中能量守恒定律不適用,上述論證錯(cuò)誤,所以電子可能完全汲取一個(gè)γ光子C.動(dòng)量守恒定律、能量守恒定律是自然界中普遍適用規(guī)律,所以唯一結(jié)論是電子不行能完全汲取一個(gè)γ光子D.若γ光子與一個(gè)靜止的自由電子發(fā)生作用,則γ光子被電子散射后頻率不變答案:C解析:動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律是自然界中普遍適用的規(guī)律,因此在微觀世界中動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律仍適用,在光電效應(yīng)試驗(yàn)中金屬內(nèi)部電子在汲取肯定能量的光子后克服逸出功從而成為自由電子,因此電子可以汲取光子,故得出的唯一結(jié)論是靜止的自由電子不行能完全汲取一個(gè)γ光子,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤,C正確;γ光子與靜止的自由電子發(fā)生作用,被電子散射后因能量變小從而頻率降低,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。二、選擇題Ⅱ(每小題列出的四個(gè)備選項(xiàng)中至少有一個(gè)是符合題目要求的)6.下列說法正確的是()A.光電效應(yīng)試驗(yàn)說明白光具有粒子性B.電子束通過鋁箔時(shí)的衍射圖樣證明白電子具有粒子性C.α粒子散射試驗(yàn)說明原子質(zhì)量勻稱分布在整個(gè)原子中D.氫原子的能級(jí)圖說明氫原子只能處于一系列分立的能量狀態(tài)中答案:AD解析:光電效應(yīng)說明光具有粒子性,故選項(xiàng)A正確;電子束通過鋁箔時(shí)的衍射圖樣證明白電子具有波動(dòng)性,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;少數(shù)α粒子發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn),說明原子的幾乎全部質(zhì)量和全部正電荷主要集中在很小的核上,否則不行能發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn),故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;氫原子能級(jí)圖反映出氫原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài),故選項(xiàng)D正確。7.運(yùn)動(dòng)的微觀粒子具有波粒二象性,有能量E、動(dòng)量p,也對(duì)應(yīng)著肯定的波長(zhǎng)λ,m表示粒子的質(zhì)量,下列圖像正確的是()答案:AC解析:能量E表達(dá)式為E=mc2=hν=hcλ,E-m圖像是一個(gè)正比例函數(shù),故選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;動(dòng)量p表達(dá)式p=mc=hνc=h三、非選擇題8.波長(zhǎng)為λ=0.071nm的倫琴射線能使金箔放射光電子,電子在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的最大半徑為r。已知r·B=1.88×10-4T·m,普朗克常量h=6.626×10-34J·s,電子電荷量e=1.6×10-19C,電子的質(zhì)量me=9.1×10-31kg。求:(1)光電子的最大初動(dòng)能;(2)金箔的逸出功;(3)該電子的物質(zhì)波的波長(zhǎng)。答案:(1)3.1×103eV(2)1.44×104eV(3)