2022年高中物理同步講義（人教版選修性必修第3冊）：第18講 粒子的波動性和量子力學(xué)的建立（解析版）

第18講粒子的波動性和量子力學(xué)的建立目標(biāo)導(dǎo)航目標(biāo)導(dǎo)航課程標(biāo)準(zhǔn)課標(biāo)解讀1.知道實物粒子具有波動性，了解微觀世界的量子化特征。2.體會量子論的建立對人們認(rèn)識物質(zhì)世界的影響。1.了解粒子的波動性，知道物質(zhì)波的概念。2.了解什么是德布羅意波，會解釋有關(guān)現(xiàn)象。3.了解量子力學(xué)的建立過程及其在具體物理系統(tǒng)中的應(yīng)用。知識精講知識精講知識點01粒子的波動性與物質(zhì)波的實驗驗證（一）粒子的波動性1．德布羅意波：每一個運動的粒子都與一個對應(yīng)的波相聯(lián)系，這種與實物粒子相聯(lián)系的波稱為德布羅意波，也叫物質(zhì)波。2．粒子的能量ε和動量p跟它所對應(yīng)的波的頻率ν和波長λ之間的關(guān)系：ν＝eq\f(ε,h)，λ＝eq\f(h,p)。（二）物質(zhì)波的實驗驗證1．實驗探究思路：干涉、衍射是波特有的現(xiàn)象，如果實物粒子具有波動性，則在一定條件下，也應(yīng)該發(fā)生干涉或衍射現(xiàn)象。2．實驗驗證：1927年戴維孫和湯姆孫分別用單晶和多晶晶體做了電子束衍射的實驗，得到了電子的衍射圖樣，證實了電子的波動性。3．說明：除了電子以外，人們陸續(xù)證實了中子、質(zhì)子以及原子、分子的波動性，對于這些粒子，德布羅意給出的ν＝eq\f(ε,h)和λ＝eq\f(h,p)關(guān)系同樣正確。4．電子、質(zhì)子、原子等粒子和光一樣，也具有波粒二象性?！局R拓展】1．對物質(zhì)波的理解(1)任何物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽都存在波動性，這種波叫物質(zhì)波，其波長λ＝eq\f(h,p).我們之所以觀察不到宏觀物體的波動性，是因為宏觀物體對應(yīng)的波長太小。(2)德布羅意假說是光的波粒二象性的一種推廣，使之包括了所有的物質(zhì)粒子，即光子與實物粒子都具有粒子性，又都具有波動性，與光子對應(yīng)的波是電磁波，與實物粒子對應(yīng)的波是物質(zhì)波。2．計算物質(zhì)波波長的方法(1)根據(jù)已知條件，寫出宏觀物體或微觀粒子動量的表達(dá)式p＝mv。(2)根據(jù)波長公式λ＝eq\f(h,p)求解。(3)注意區(qū)分光子和微觀粒子的能量和動量的不同表達(dá)式．如光子的能量：ε＝hν，動量p＝eq\f(h,λ)；微觀粒子的動能：Ek＝eq\f(1,2)mv2，動量p＝mv。【即學(xué)即練1】從光的波粒二象性出發(fā)，下列說法正確的是（）A．光是高速運動的微觀粒子，每個光子都具有波粒二象性B．光的頻率越高，光子的能量越大C．在光的干涉中，暗條紋的地方是光子不會到達(dá)的地方D．在光的干涉中，光子一定到達(dá)亮條紋的地方【答案】B【分析】A．光是高速運動的微觀粒子，光的波動性是對大量光子集體行為的一種描述，所以不能說每個光子都具有波粒二象性，故A錯誤；B．光的頻率越高，光子的能量越大，故B正確；CD．在光的干涉中，亮條紋是光子出現(xiàn)概率高的位置，暗條紋是光子出現(xiàn)概率低的位置，光子并不是一定到達(dá)亮條紋的地方，也并不一定就不出現(xiàn)在暗條紋的地方，故CD錯誤。故選B?！炯磳W(xué)即練2】影響顯微鏡分辨率本領(lǐng)的一個因素是衍射，衍射現(xiàn)象越明顯，分辨本領(lǐng)越低。使用電子束工作的電子顯微鏡與傳統(tǒng)的光學(xué)顯微鏡相比有更高的分辨本領(lǐng)，它利用高壓對電子束加速，最后打在感光膠片上來觀察顯微圖像，以下說法正確的是（）A．加速電壓越高，電子的波長越短，衍射現(xiàn)象越明顯B．加速電壓越高，電子的波長越長，分辨本領(lǐng)越強C．如果加速電壓相同，則用質(zhì)子流工作的顯微鏡比用電子流工作的顯微鏡分辨本領(lǐng)弱D．如果加速電壓相同，則用質(zhì)子流工作的顯微鏡比用電子流工作的顯微鏡分辨本領(lǐng)強【答案】D【分析】AB．光的波長越大，則波動性越強，越容易發(fā)生明顯衍射；根據(jù)知加速電壓越大，電子束的速度越大，電子的波長越小，越不容易發(fā)生明顯的衍射，顯微鏡的分辨本領(lǐng)越強，AB錯誤；CD．根據(jù)得由于質(zhì)子和電子的電荷量的絕對值相等，而質(zhì)子的質(zhì)量遠(yuǎn)大于電子的質(zhì)量，故經(jīng)相同電壓加速后的質(zhì)子動量更大，波長更小，更不容易發(fā)生明顯的衍射，顯微鏡的分辨本領(lǐng)更強，C錯誤D正確。故選D。知識點02量子力學(xué)的建立與應(yīng)用（一）量子力學(xué)的建立（二）量子力學(xué)的應(yīng)用借助量子力學(xué)，人們深入認(rèn)識了微觀(填“宏觀”或“微觀”)世界的組成、結(jié)構(gòu)和屬性。1．推動了核物理和粒子物理的發(fā)展．人們認(rèn)識了原子、原子核、基本粒子等各個微觀(填“宏觀”或“微觀”)層次的物質(zhì)結(jié)構(gòu)，又促進(jìn)了天文學(xué)和宇宙學(xué)的研究。2．推動了原子、分子物理和光學(xué)的發(fā)展人們認(rèn)識了原子的結(jié)構(gòu)，以及原子、分子和電磁場相互作用的方式，發(fā)展了各式各樣的對原子和電磁場進(jìn)行精確操控和測量的技術(shù)。3．推動了固體物理的發(fā)展：人們了解了固體中電子運行的規(guī)律，并弄清了為什么固體有導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體之分?！炯磳W(xué)即練3】太陽帆（英文名：Solarsails）是利用太陽光的光壓進(jìn)行宇宙航行的一種航天器?？茖W(xué)家設(shè)想未來的宇航事業(yè)中，可以在沒有空氣阻力存在的太空利用太陽帆，為星際飛船提供加速度。假設(shè)該飛船所在地，太陽光垂直射到太陽帆上，太陽光子會連續(xù)撞擊太陽帆并以原速率反射。若太陽帆面積為S，每秒鐘每單位面積接收到的光子數(shù)為n，光子的平均波長為。飛船總質(zhì)量為m，光速為c。則下列說法中正確的是（）A．每個光子被反射前后動量的變化量為B．飛船加速度的大小為C．飛船加速度的大小為D．每秒鐘太陽帆接收到的光子所具有的總平均能量為【答案】B【分析】A．每個光子被反射前后動量的變化量為選項A錯誤；BC．對飛船由動量定理解得飛船加速度的大小為選項B正確，C錯誤；D．每秒鐘太陽帆接收到的光子所具有的總平均能量為選項D錯誤。故選B?！炯磳W(xué)即練4】下列說法正確的是（）A．兩支相同的激光筆發(fā)射出來的光可以產(chǎn)生干涉現(xiàn)象B．光的偏振現(xiàn)象說明光是縱波C．盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型可以很好的解釋原子光譜是線狀的D．電子顯微鏡分辨本領(lǐng)比光學(xué)顯微鏡分辨高主要是因為電子的物質(zhì)波波長比可見光更短【答案】D【分析】A．兩支相同的激光筆發(fā)射出來的光頻率也不可能相同，不一定產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，選項A錯誤；B．光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波，選項B錯誤；C．盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型不能解釋原子光譜是線狀的，選項C錯誤；D．電子顯微鏡分辨率比光學(xué)顯微鏡更高，是因為它利用了電子物質(zhì)波的波長比可見光短，因此不容易發(fā)生明顯衍射。故D正確。故選D。能力拓展能力拓展考法01光的波粒二象性【典例1】如圖為氫原子光譜在可見光區(qū)域內(nèi)的四條譜線Hα、Hβ、Hγ和，都是氫原子中電子從量子數(shù)n＞2的能級躍遷到n=2的能級發(fā)出的光，根據(jù)此圖判定錯誤的是（）A．Hα對應(yīng)的原子前后能級之差最小B．同一介質(zhì)對Hα的傳播速度最大C．光子的動量最大D．用Hγ照射某一金屬能發(fā)生光電效應(yīng)，則用Hβ照射同一金屬一定不能產(chǎn)生光電效應(yīng)【答案】D【分析】A．由題圖可知，Hα對應(yīng)的光波波長最大，頻率最小，能量最小，因此能級差最小，A正確，不符合題意；B．Hα頻率最小，折射率最小，由可知，因此在同一介質(zhì)對Hα的傳播速度最大，B正確，不符合題意；C．對應(yīng)光的波長最小，根據(jù)德布羅意波長可知則動量最大，C正確，不符合題意；D．Hγ對應(yīng)光的頻率比Hβ對應(yīng)光的頻率大，因此用Hγ照射某一金屬能發(fā)生光電效應(yīng)，則用Hβ照射同一金屬不一定能產(chǎn)生光電效應(yīng)，D錯誤，符合題意。故選D?？挤?2實物粒子的波動性【典例2】關(guān)于下列四幅圖說法正確的是（）A．玻爾原子理論的基本假設(shè)認(rèn)為，電子繞核運行軌道的半徑是任意的B．光電效應(yīng)產(chǎn)生的條件為：光照強度大于臨界值C．電子束通過鋁箔時的衍射圖樣證實了運動電子具有波動性D．發(fā)現(xiàn)少數(shù)粒子發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)，說明金原子質(zhì)量大而且很堅硬【答案】C【分析】A．根據(jù)玻爾理論知道，電子的軌道不是任意的，電子有確定的軌道，且軌道是量子化的，故A錯誤；B．光電效應(yīng)實驗產(chǎn)生的條件為：光的頻率大于極限頻率，故B錯誤；C．電子束通過鋁箔時的衍射圖樣證實了電子具有波動性，故C正確；D．發(fā)現(xiàn)少數(shù)粒子發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)，說明原子的質(zhì)量絕大部分集中在很小空間范圍，故D錯誤。故選C。分層提分分層提分題組A基礎(chǔ)過關(guān)練1．使用電子束工作的顯微鏡叫做電子顯微鏡，它比一般的光學(xué)顯微鏡具有更高的分辨率，這是因為電子相比光子（）A．具有電荷 B．速度大 C．動量大 D．沒有波動性【答案】C【分析】與光子相比，電子的動量大，根據(jù)動量與波長的關(guān)系，有可知，電子的波長短，根據(jù)衍射現(xiàn)象的規(guī)律，波長越短衍射現(xiàn)象越不明顯，則顯微鏡的分辨本領(lǐng)越強。故選C。2．在中子衍射技術(shù)中，常利用熱中子研究晶體的結(jié)構(gòu)，因為熱中子的德布羅意波長與晶體中原子間距相近。已知中子質(zhì)量，普朗克常量，可以估算德布羅意波長的熱中子動量的數(shù)量級為（）A． B．C． D．【答案】D【分析】由德布羅意波公式所以因此熱中子的動量的數(shù)量級。故選D。3．下列說法中正確的是（）A．光子不但具有能量，也具有動量，所以光子只具有粒子性B．原子核結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定C．半衰期不隨地球環(huán)境的變化而改變D．發(fā)生光電效應(yīng)時，照射光強度越大，逸出的光電子的最大初動能越大【答案】C【分析】A．光子不僅具有粒子性，也具有波動性，即波粒二象性，A錯誤；B．原子核的比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定，B錯誤；C．半衰期是放射性元素的固有屬性，不隨地球環(huán)境的變化而改變，C正確；D．發(fā)生光電效應(yīng)時，照射光頻率越高，逸出的光電子的最大初動能越大，D錯誤。故選C。4．下列哪組現(xiàn)象能說明光具有波粒二象性（）A．光的色散和光的干涉 B．光的干涉和光的衍射C．光的反射和光電效應(yīng) D．光的干涉和光電效應(yīng)【答案】D【分析】光的色散表明不同顏色的光在同一介質(zhì)中折射率不同，光的干涉、衍射現(xiàn)象只說明了光的波動性，光的反射說明光具有類似于實物粒子的特性，光電效應(yīng)說明光具有粒子性。故選D。5．下列各種波不是概率波的是（）A．聲波 B．無線電波 C．光波 D．物質(zhì)波【答案】A【分析】概率波包括了物質(zhì)波、電磁波等，無線電波和光波是電磁波中的某一段范圍，所以也屬于概率波，聲波屬于機械波，故A符合題意。故選A。6．根據(jù)物質(zhì)波理論，以下說法中正確的是（）A．微觀粒子有波動性，宏觀物體沒有波動性B．微觀粒子沒有波動性，宏觀物體有波動性C．宏觀物體的波動性不易被人觀察到是因為它的波長太短D．速度相同的質(zhì)子和電子相比，質(zhì)子的波動性更為明顯【答案】C【分析】AB．任何一個運動著的物體，小到電子質(zhì)子大到行星太陽，都有一種波與之對應(yīng)這種波稱為物質(zhì)波，所以要物體運動時才有物質(zhì)波，故AB錯誤；C．宏觀物體的波動性不易被人觀察到是因為它的波長太短，故C正確；D．質(zhì)子和電子都有波動性，由，可知，相同速度的電子和質(zhì)子，由于質(zhì)子的質(zhì)量較大，所以其物質(zhì)波波長較短，所以電子的波動性更為明顯，故D錯誤。故選C。7．在中子衍射技術(shù)中，常利用熱中子研究晶體的結(jié)構(gòu)，因為熱中子的德布羅意波波長與晶體中原子間距相近。已知中子質(zhì)量m，普朗克常量h，可以估算出熱中子的德布羅意波波長為λ，它所對應(yīng)的波的頻率v，則熱中子的動量的表達(dá)式（）A．hv B．mv C． D．【答案】D【分析】根據(jù)德布羅意波長公式則熱中子的動量的表達(dá)式故選D。8．以下說法正確的有（）A．黑體輻射中，隨著溫度的升高，輻射強度的極大值向波長較長的方向移動B．熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動性C．動能相等的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波長也相等D．湯姆孫證實了陰極射線就是電子流，并測出了電子所帶的電荷量【答案】B【分析】A．黑體輻射的強度，隨著溫度的升高，各種波長的輻射強度都增加且極大值向波長較短的方向移動，故A錯誤；B．衍射是波所具有的特性，熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣，可以說明中子具有波動性，故B正確；C．根據(jù)可知，動能相等的質(zhì)子和電子，由于質(zhì)子質(zhì)量比電子質(zhì)量大，所以質(zhì)子的動量p比電子的大，又根據(jù)可知，質(zhì)子的德布羅意波長比電子的小，故C錯誤；D．湯姆孫證實了陰極射線就是電子流，但電子所帶的電荷量是密立根通過“油滴實驗”測定的，故D錯誤。故選B。9．關(guān)于近代物理學(xué)史，下列說法正確的是（）A．湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子后，猜測原子具有核式結(jié)構(gòu)模型B．盧瑟福通過α粒子的散射實驗發(fā)現(xiàn)了電子的存在C．德布羅意提出：實物粒子也具有波動性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【分析】A．核式結(jié)構(gòu)模型是盧瑟福通過α粒子的散射實驗后提出的，選項A錯誤；B．電子的存在是湯姆孫發(fā)現(xiàn)的，選項B錯誤；C．1924年德布羅意提出實物粒子像光一樣也有波粒二象性，故實物粒子也有波動性，選項C正確；D．愛因斯坦在研究光電效應(yīng)的過程中提出了光子說，選項D錯誤。故選C。10．任何一個運動著的物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽，都有一種波與之對應(yīng)，波長是，式中p是運動物體的動量，h是普朗克常量，人們把這種波叫德布羅意波，現(xiàn)有一個德布羅意波長為的物體1和一個德布羅意波長為的物體2相向正碰后粘在一起，已知，則粘在一起的物體的德布羅意波長為（）A． B． C． D．【答案】D【分析】由動量守恒知，所以故D正確。題組B能力提升練1．下列關(guān)于波粒二象性的說法不正確的是（）A．只有光具有波粒二象性，其他微粒都沒有波粒二象性B．隨著電磁波頻率的增大其粒子性越來越顯著C．大量光子的行為顯示波動性，個別光子的行為顯示粒子性D．光電效應(yīng)揭示了光的粒子性，光的衍射和干涉揭示了光的波動性【答案】A【分析】A．德布羅意在愛因斯坦光子說的基礎(chǔ)上提出物質(zhì)波的概念，認(rèn)為一切運動的物體都具有玻璃二象性，故A錯誤；B．在光的波粒二象性中，頻率越大的光，光子能量越大，粒子性越顯著，頻率越小的光，其波動性越顯著，故B正確；C．光即具有粒子性，又具有波動性，大量光子的行為顯示波動性，個別光子的行為顯示粒子性，故C正確；D．光電效應(yīng)揭示了光的粒子性，干涉和衍射是波特有的性質(zhì)，光的衍射和干涉揭示了光的波動性，故D正確。本題選錯誤項，故選A。2．如圖所示，、、、分別是不同的單色光通過相同的雙縫或單縫形成的干涉或衍射圖樣，分析各圖樣的特點，可以得出的正確結(jié)論是（）A．、是光的衍射圖樣，、d是光的干涉圖樣B．形成圖樣光的光子能量比形成圖樣光的光子能量小C．形成圖樣光的光子動量比形成圖樣光的光子動量大D．形成圖樣的光在同一種玻璃介質(zhì)中傳播的速度比形成圖樣的光大【答案】B【分析】A．雙縫干涉圖樣的條紋是等間距的，衍射條紋間距不等，故a、b是干涉條紋，c、d是衍射條紋，故A錯誤；B．根據(jù)可知，a光的波長長，則頻率低，由可知，形成圖樣光的光子能量比形成圖樣光的光子能量小，故B正確；C．由圖樣可知，光的波長長，由德布羅意波公式可知，形成圖樣光的光子動量比形成圖樣光的光子動量小，故C錯誤；D．d光的波長短，頻率高，所以在同種玻璃中折射率大，由可知形成d圖樣的光在同一種玻璃介質(zhì)中傳播的速度比形成圖樣的光小，故D錯誤。故選B。3．下列關(guān)于光的本性說法正確的是（）A．在其他條件相同時，光的頻率越高，衍射現(xiàn)象越明顯B．頻率越低的光粒子性越明顯C．大量光子往往表現(xiàn)波動性，少量光子往往表現(xiàn)粒子性D．若讓光子一個一個地通過狹縫，它們將嚴(yán)格按照相同的軌道做極有規(guī)律的勻速直線運動【答案】C【分析】A．光雖然具有波粒二象性，但是，在具體情況下，有時波動性明顯，有時粒子性明顯，這是微觀粒子的特征要想觀察到明顯的衍射現(xiàn)象滿足的條件是：障礙物或孔的尺寸與光的波長差不多或比光的波長小很多，所以頻率越高的光，波長越小，衍射現(xiàn)象越不明顯，A錯誤；B．頻率越低波長越長，波動性越顯著，粒子性越不顯著，B錯誤；C．大量光子的效果往往表現(xiàn)出波動性，個別光子的行為往往表現(xiàn)出粒子性，C正確；D．如果讓光子一個一個地通過狹縫，體現(xiàn)光的粒子性，他們將沒有規(guī)律的打到光屏上，D錯誤。故選C。4．波粒二象性是微觀世界的基本特征，以下說法正確的是（）A．粒子的動量越小，其波動性越易觀察B．速率相同的質(zhì)子和電子，質(zhì)子的德布羅意波長比電子長C．康普頓效應(yīng)進(jìn)一步證實了光的波動說的正確性D．電子的衍射現(xiàn)象可以證明光具有粒子性【答案】A【分析】A．由知，p越小，λ越大，其波動性越易觀察，A正確；B．由則質(zhì)子的質(zhì)量大于電子的質(zhì)量，質(zhì)子的德布羅意波長比電子短，B錯誤；C．康普頓效應(yīng)進(jìn)一步證實了光的粒子特性，C錯誤；D．電子的衍射說明實物粒子也具有波動性，D錯誤。故選A。5．在通往量子論的道路上，許多物理學(xué)家做出了卓越的貢獻(xiàn)，下列有關(guān)說法正確的是（）A．普朗克把光的波粒二象性推廣到實物粒子，預(yù)言實物粒子也具有波動性B．德布羅意第一次將量子觀念引入原子領(lǐng)域，提出了定態(tài)和躍遷的概念C．玻爾把能量子引入物理學(xué)，破除了“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念D．愛因斯坦提出光子說，并成功地解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象【答案】D【分析】A．德布羅意把光的波粒二象性推廣到實物粒子，預(yù)言實物粒子也具有波動性，故A錯誤；B．玻爾第一次將量子觀念引入原子領(lǐng)域，提出了定態(tài)和躍遷的概念，故B錯誤；C．普朗克把能量子引入物理學(xué)，破除了“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念，故C錯誤；D．愛因斯坦提出在空間傳播的光是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個光子，并成功地解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象，故D正確。故選D。6．下列說法正確的是（）A．光電效應(yīng)揭示了光的粒子性，證明了光子除了能量之外還具有動量B．動能相等的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波長相等C．若氫原子從能級向能級躍遷時輻射出的光不能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則氫原子從能級向能級躍遷時輻射出的光有可能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)D．釙是氡的衰變產(chǎn)物之一，故釙的比結(jié)合能大于氡的比結(jié)合能【答案】D【分析】A．光電效應(yīng)揭示了光的粒子性，但是不能證明光子除了能量之外還具有動量，康普頓效應(yīng)揭示了光子還具有動量，故選項A錯誤；B．根據(jù)可知，動能相等的質(zhì)子和電子，由于質(zhì)量不等，因此動量也不等，根據(jù)德布羅意波長公式可知，質(zhì)子和電子的德布羅意波長不相等，故選項B錯誤；C．氫原子從能級躍遷至?xí)r輻射的光子能量大于從躍遷至輻射的光子能量，故選項C錯誤；D．衰變產(chǎn)物新核更穩(wěn)定，比結(jié)合能更大，故選項D正確。故選D。7．德布羅意認(rèn)為任何一個運動的物體，小到電子、質(zhì)子、中子，大到行星、太陽都有一種波與之相對應(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．實物粒子與光子一樣都具有波粒二象性，所以實物粒子與光子是本質(zhì)相同的物體C．動能相等的電子和質(zhì)子，電子的波長短D．動量相等的電子和中子，中子的波長短【答案】A【分析】A．物質(zhì)波和光波都是概率波，選項A正確；B．實物粒子與光子一樣都具有波粒二象性，但實物粒子與光子不是同一種物質(zhì)，選項B錯誤；C．電子與質(zhì)子動能相等時，由動量與動能的關(guān)系式可知，電子的動量小，由可知，動量小的波長長，選項C錯誤；D．由可知，動量相等的電子和中子，波長一樣長，選項D錯誤。故選A。8．下列說法正確的是（）A．黑體輻射強度與溫度、材料種類、表面狀況有關(guān)B．電子衍射實驗證明電子具有波動性，這種波叫物質(zhì)波或德布羅意波C．單縫衍射中央亮條紋最寬，圓孔衍射中會出現(xiàn)泊松亮斑D．自然光通過一偏振片a后得到偏振光，該偏振光再通過另一偏振片b，兩偏振片的透振方向成45°，則沒有光透過b【答案】B【分析】A．黑體輻射強度與溫度有關(guān)，隨著溫度的升高，輻射的強度增加，而與材料種類、表面狀況無關(guān)，A錯誤；B．電子衍射實驗證明電子具有波動性，這種波叫物質(zhì)波或德布羅意波，B正確；C．單縫衍射中央亮條紋最寬，小的圓形障礙物衍射中會出現(xiàn)泊松亮斑，C錯誤；D．自然光通過一偏振片a后得到偏振光，該偏振光再通過另一偏振片b，兩偏振片的透振方向成45°時，仍有光透過b，當(dāng)兩偏振片的透振方向成90°時，沒有光透過b，D錯誤。故選B。9．現(xiàn)用電子顯微鏡觀測線度為d的某生物大分子的結(jié)構(gòu)。為滿足測量要求，將顯微鏡工作時電子的德布羅意波長設(shè)定為，其中n>1。已知普朗克常量h、電子質(zhì)量m和電子電荷量e，電子的初速度不計，則顯微鏡工作時電子的加速電壓應(yīng)為（）A． B． C． D．【答案】D【分析】物質(zhì)波的波長則得由動能定理可得解得故選D。10．影響顯微鏡分辨本領(lǐng)的一個因素是波的衍射，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高的分辨本領(lǐng)，它是用高壓對電子束加速，最后打在感光膠片上來觀察顯微圖像。以下說法正確的是（）A．加速電壓越高，電子的波長越長，分辨本領(lǐng)越高B．加速電壓越高，電子的波長越短，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)高D．如果加速電壓相同，則用質(zhì)子束工作的顯微鏡和用電子束工作的顯微鏡分辨本領(lǐng)相同【答案】C【分析】AB.設(shè)加速電壓為U，電子電荷量為e，質(zhì)量為m，則又，故可得對電子來說，加速電壓越高，λ越小，衍射現(xiàn)象越不明顯，分辨本領(lǐng)越高，故AB錯誤；CD.電子與質(zhì)子比較，質(zhì)子質(zhì)量遠(yuǎn)大于電子質(zhì)量，可知質(zhì)子加速后的波長要小得多，衍射不明顯，分辨本領(lǐng)強，故C正確，D錯誤；故選C。題組C培優(yōu)拔尖練1．2021年開始實行的“十四五”規(guī)劃提出，把量子技術(shù)與人工智能和半導(dǎo)體一起列為重點研發(fā)對象，在量子通信技術(shù)方面，中國已有量子通信專利數(shù)超3000項，領(lǐng)先美國。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)變化”的傳統(tǒng)觀念B．動能相同的一個質(zhì)子和電子，質(zhì)子的德布羅意波長比電子短C．康普頓效應(yīng)表明光子不僅具有能量，還具有動量D．普朗克大膽地把光的波粒二象性推廣到實物粒子，預(yù)言實物粒子也具有波動性【答案】BC【分析】A．普朗克在1900年把能量子引入物理學(xué)，破除了“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念，A錯誤；B．根據(jù)p=因為質(zhì)子質(zhì)量大于電子質(zhì)量，所以質(zhì)子動量大于電子的動量，由λ=知質(zhì)子的德布羅意波長比電子的短，B正確；C．康普頓根據(jù)p=對康普頓效應(yīng)進(jìn)行解釋，其基本思想是光子不僅具有能量，而且具有動量，C正確；D．德布羅意大膽地把光的波粒二象性推廣到實物粒子，預(yù)言實物粒子也具有波動性，D錯誤。故選BC。2．1927年，戴維孫和湯姆孫分別完成了電子衍射實驗，該實驗是榮獲諾貝爾獎的重大近代物理實驗之一、如圖甲所示是該實驗裝置的簡化圖，如圖乙所示為電子束的衍射圖樣，下列說法正確的是（）A．亮條紋是電子到達(dá)概率大的地方 B．該實驗說明物質(zhì)波理論是正確的C．該實驗再次說明光子具有波動性 D．該實驗說明實物粒子具有波動性【答案】ABD【分析】BCD．電子屬于實物粒子，電子衍射實驗說明電子具有波動性，說明物質(zhì)波理論是正確的，與光的波動性無關(guān)，B、D正確，C錯誤；A．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。故選ABD。3．下列說法正確的是（）A．在康普頓效應(yīng)中，入射光子一部分能量轉(zhuǎn)移給被碰電子，光子散射后波長變長B．光子和電子、質(zhì)子等實物粒子都具有波粒二象性C．大量的電子通過雙縫后在屏上能形成明暗相間的條紋，這表明所有的電子都落在明條紋處D．光波是一種概率波，光的波動性是由于光子之間的相互作用引起的，這是光子自身的固有性質(zhì)【答案】AB【分析】A．在康普頓效應(yīng)中，入射光子一部分能量轉(zhuǎn)移給被碰電子，光子散射后波長變長，A正確；B．現(xiàn)代物理學(xué)已經(jīng)證實，光子和電子、質(zhì)子等實物粒子都具有波粒二象性，B正確；C．大量的電子通過雙縫后在屏上能形成明暗相間的條紋，這表明落在明條紋處的電子較多、落在暗條紋出的電子較少，C錯誤；D．光波是一種概率波，光的波粒二象性是光的根本屬性，與光子之間的相互作用無關(guān)，D錯誤。故選AB。4．下列說法中正確的是（）A．黑體輻射強度與溫度有關(guān)，溫度升高，各種波長的輻射都有增加，且輻射強度的極大值向波長較短的方向移動B．光電效應(yīng)揭示了光的粒子性，而康普頓效應(yīng)則反映了光的波動性C．電子和其他微觀粒子，都具有波粒二象性D．光波是一種概率波，光的波動性是由于光子之間的相互作用引起的，這是光子自身的固有性質(zhì)【答案】AC【分析】A．根據(jù)黑體輻射的規(guī)律可知，隨溫度的升高，相同波長的光輻射強度都會增加，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動，故A正確；B．光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)都揭示了光的粒子性，故B錯誤；C．任何一個運動著的物體，小到電子質(zhì)子大到行星太陽，都有一種波與之對應(yīng)這種波稱為物質(zhì)波，故電子和其他微觀粒子，都具有波粒二象性，故C正確；D．波粒二象性是光的根本屬性，與光子之間的相互作用無關(guān)，故D錯誤；故選AC。5．利用金屬晶格(大小約10－10m)作為障礙物觀察電子的衍射圖樣，方法是讓電子通過電場加速后，讓電子束照射到金屬晶格上，從而得到電子的衍射圖樣，已知電子質(zhì)量為m，電荷量為e，初速度為0，加速電壓為U，普朗克常量為h，則下列說法中正確的是（）A．該實驗說明了電子具有波動性B．實驗中電子束的德布羅意波波長為C．加速電壓U越大，電子的衍射現(xiàn)象越明顯D．若用相同動能的質(zhì)子替代電子，衍射現(xiàn)象將更加明顯E.若用相同動能的中子代替電子，衍射現(xiàn)象將不如電子明顯【答案】ABE【分析】A．實驗?zāi)艿玫诫娮拥难苌鋱D樣，說明電子具有波動性，A正確；B．由德布羅意波波長公式，而動量，兩式聯(lián)立得，B正確；C．從公式可知，加速電壓越大，電子的波長越小，衍射現(xiàn)象就越不明顯，C錯誤；DE．用相同動能的質(zhì)子或中子替代電子，質(zhì)子或中子的波長變小，衍射現(xiàn)象與電子相比更不明顯，故D錯誤、E正確。故選ABE。6．對光的認(rèn)識，下列說法正確的是（）A．少量光子的行為易表現(xiàn)為粒子性，大量光子的行為易表現(xiàn)為波動性B．光的波動性是光子本身的一種屬性C．光表現(xiàn)出波動性時，就不具有粒子性了；光表現(xiàn)出粒子性時，就不具有波動性了D．光的波粒二象性可以理解為在某種場合下光的波動性表現(xiàn)明顯，在某種場合下，光的粒子性表現(xiàn)明顯【答案】ABD【分析】少量光子的行為易表現(xiàn)為粒子性，大量光子的行為易表現(xiàn)為波動性；光的波動性與粒子性都是光的本質(zhì)屬性，光的粒子性表現(xiàn)明顯時仍具有波動性。故選ABD。7．光電效應(yīng)實驗中，某金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率的關(guān)系如圖所示，圖中、和U1均已知，電子的電荷量為e，則