2025人教高中物理同步講義練習(xí)選擇性必修三4.5粒子的波動性和量子力學(xué)的建立（含答案）

2025人教高中物理同步講義練習(xí)選擇性必修三4.5粒子的波動性和量子力學(xué)的建立（含答案）4.5粒子的波動性和量子力學(xué)的建立知識點一、粒子的波動性1．德布羅意波：每一個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).知識點二、物質(zhì)波的實驗驗證1．實驗探究思路：、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，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，也具有性．知識點三、量子力學(xué)的建立對物質(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?。?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.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性 C．德布羅意認(rèn)為，任何一個運動著的物體，都具有一種波和它對應(yīng) D．宏觀物體運動時，看不到它的衍射或干涉現(xiàn)象，所以宏觀物體運動時不具有波動性實物粒子和光都具有波粒二象性．下列事實中不能突出體現(xiàn)波動性的是（）A．電子束通過雙縫實驗裝置后可以形成干涉圖樣 B．人們利用慢中子衍射來研究晶體的結(jié)構(gòu) C．人們利用電子顯微鏡觀測物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu) D．光電效應(yīng)實驗中，光電子的最大初動能與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強度無關(guān)（多選）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，然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、電量為e、初速度為零，加速電壓為U，普朗克常量為h，則下列說法中正確的是（）A．該實驗說明電子具有波動性 B．實驗中電子束的德布羅意波長為λ=hC．加速電壓U越大，電子的衍射現(xiàn)象越不明顯 D．若用相同動能的質(zhì)子代替電子，衍射現(xiàn)象將更加明顯宏觀物體和微觀粒子都具有波動性和粒子性，試計算下面兩種情況下的德布羅意波波長，并比較其波動性哪個更明顯。（1）奧運會百米飛人大戰(zhàn)中，某運動員跑出9秒81的好成績，設(shè)該運動員質(zhì)量約為74kg，普朗克常量h＝6.63×10﹣34J?s．（2）一個靜止的電子經(jīng)U＝1×104V電壓加速。已知電子質(zhì)量m＝0.91×10﹣30kg，電子電荷量e＝1.6×10﹣19C。如圖所示為證實電子波存在的實驗裝置，從F上漂出來的熱電子可認(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。電子被加速后通過小孔K1和K2后入射到薄的金箔上，發(fā)生衍射現(xiàn)象，結(jié)果在照相底片上形成同心圓明暗條紋。試計算電子的德布羅意波長。（已知普朗克常量h＝6.63×10﹣34J?s）關(guān)于物質(zhì)波，下列說法正確的是（）A．物質(zhì)波就是光波 B．物質(zhì)波是一種概率波 C．動量越大的粒子波動性越明顯 D．愛因斯坦首先提出了物質(zhì)波的假說下列敘述中，符合物理學(xué)史實的是（）A．X射線衍射實驗，證實德布羅意波的假設(shè)是正確的 B．楞次總結(jié)出了電磁感應(yīng)定律 C．愛因斯坦的光子說否定了光的電磁說 D．奧斯特最先發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)下列說法中正確的是（）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性 C．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 D．宏觀物體運動時不具有波動性物理學(xué)的發(fā)展帶來了社會的巨大變革，近300年物理學(xué)經(jīng)歷了三次重大突破，每一次突破都給科學(xué)技術(shù)帶來革命性的發(fā)展變化，下面敘述中不屬于這三次突破的內(nèi)容是（）A．牛頓力學(xué)的建立和熱力學(xué)的發(fā)展 B．麥克斯韋創(chuàng)立了電磁理論 C．相對論、量子力學(xué)的創(chuàng)立 D．計算機(jī)的發(fā)明和發(fā)展一個德布羅意波波長為λ1的中子和另一個德布羅意波波長為λ2的氘核同向正碰后結(jié)合成一個氚核，該氚核的德布羅意波波長為（）A．λ1λ2λC．λ1+λ（多選）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．宏觀物體和微觀粒子都具有波動性 C．宏觀物體的波動性不易被人觀察到是因為它的波長太長 D．速度相同的質(zhì)子和電子相比，電子的波動性更為明顯（多選）頻率為ν的光子，德布羅意波長為λ=hA．Eλh B．pE C．Ep （多選）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，然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、電量為e、初速度為零，加速電壓為U，普朗克常量為h，則下列說法中正確的是（）A．該實驗說明電子具有波動性 B．實驗中電子束的德布羅意波長為λ=hC．加速電壓U越大，電子的德布羅意波長越大 D．若用相同動能的質(zhì)子代替電子，德布羅意波長越大（2022?蘇州模擬）一顆質(zhì)量為5.0kg的炮彈（普朗克常量h＝6.63×10﹣34J?s，光在真空中的速度c＝3×108m/s）（1）以200m/s的速度運動時，它的德布羅意波長多大？（2）假設(shè)它以光速運動，它的德布羅意波長多大？（3）若要使它的德布羅意波波長與波長是400nm的紫光波長相等，則它必須以多大的速度運動？（2022?南京模擬）德布羅意認(rèn)為：任何一個運動著的物體，都有一種波與它對應(yīng)，波長是λ=hp，式中p是運動物體的動量，h是普朗克常量。已知某種紫光的波長是440nm，若將電子加速，使它的德布羅意波長是這種紫光波長的10（1）電子的動量的大小；（2）試推導(dǎo)加速電壓跟德布羅意波長的關(guān)系，并計算加速電壓的大小。（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＝6.6×10﹣34J?s，加速電壓的計算結(jié)果取一位有效數(shù)字）根據(jù)量子理論，光子不但有能量，還有動量，光子動量p=hλ，其中h是普朗克常量，λ是光子的波長。光子有動量，光照到物體表面，對物體表面產(chǎn)生壓力。某同學(xué)設(shè)計了一種以光壓為動力的宇宙飛船。給飛船裝上面積為s＝4×104m2反射率極高的帆板，并讓它正對太陽，軌道位置每秒鐘每平方米面積上得到的太陽光能為E0＝1.35kJ，航天器質(zhì)量為M＝50kg，忽略除光壓力以外其他力的作用，不考慮因為位置變化導(dǎo)致的單位面積功率變化，c＝3.0×10（1）1s向照射到帆板上光子的總動量；（2）飛船的加速度大??；1小時內(nèi)飛船的速度變化大小（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）。4.5粒子的波動性和量子力學(xué)的建立知識點一、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).知識點二、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．知識點三、量子力學(xué)的建立對物質(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.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性 C．德布羅意認(rèn)為，任何一個運動著的物體，都具有一種波和它對應(yīng) D．宏觀物體運動時，看不到它的衍射或干涉現(xiàn)象，所以宏觀物體運動時不具有波動性【解答】解：A、物質(zhì)波與機(jī)械波是兩個不同的概念，二者的本質(zhì)不同。故A錯誤；B、C、德布羅意認(rèn)為，任何一個運動著的物體，都具有一種波和它對應(yīng)，即物質(zhì)波。故B錯誤，C正確；D、宏觀物體運動時，看不到它的衍射或干涉現(xiàn)象，是由于宏觀物體的波長非常小，并不是宏觀物體運動時不具有波動性。故D錯誤。故選：C。實物粒子和光都具有波粒二象性．下列事實中不能突出體現(xiàn)波動性的是（）A．電子束通過雙縫實驗裝置后可以形成干涉圖樣 B．人們利用慢中子衍射來研究晶體的結(jié)構(gòu) C．人們利用電子顯微鏡觀測物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu) D．光電效應(yīng)實驗中，光電子的最大初動能與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強度無關(guān)【解答】解：A、干涉是波具有的特性，電子束通過雙縫實驗裝置后可以形成干涉圖樣，說明電子具有波動性，所以A不符合題意；B、可以利用慢中子衍射來研究晶體的結(jié)構(gòu)，說明中子可以產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，說明具有波動性，所以B不符合題意；C、人們利用電子顯微鏡觀測物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，說明電子可以產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，說明具有波動性，所以C不符合題意；D、光電效應(yīng)實驗，說明的是能夠從金屬中打出光電子，說明的是光的粒子性，不能突出說明光的波動性，所以D符合題意本題選擇不能突出體現(xiàn)波動性的，故選：D。（多選）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，然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、電量為e、初速度為零，加速電壓為U，普朗克常量為h，則下列說法中正確的是（）A．該實驗說明電子具有波動性 B．實驗中電子束的德布羅意波長為λ=hC．加速電壓U越大，電子的衍射現(xiàn)象越不明顯 D．若用相同動能的質(zhì)子代替電子，衍射現(xiàn)象將更加明顯【解答】解：A、實驗得到了電子的衍射圖樣，說明電子這種實物粒子發(fā)生了衍射，說明電子具有波動性，故A正確；B、由動能定理可得，eU=12mv2﹣0，電子加速后的速度v=2eUmC、由電子的德布羅意波波長公式λ=hD、物體動能與動量的關(guān)系是P=2mEk，由于質(zhì)子的質(zhì)量遠(yuǎn)大于電子的質(zhì)量，所以動能相同的質(zhì)子的動量遠(yuǎn)大于電子的動量，由λ故選：ABC。宏觀物體和微觀粒子都具有波動性和粒子性，試計算下面兩種情況下的德布羅意波波長，并比較其波動性哪個更明顯。（1）奧運會百米飛人大戰(zhàn)中，某運動員跑出9秒81的好成績，設(shè)該運動員質(zhì)量約為74kg，普朗克常量h＝6.63×10﹣34J?s．（2）一個靜止的電子經(jīng)U＝1×104V電壓加速。已知電子質(zhì)量m＝0.91×10﹣30kg，電子電荷量e＝1.6×10﹣19C。【解答】解：根據(jù)德布羅意波的波長的公式有：λ=運動員跑出9秒81的好成績，其速度接近于：v=x其德布羅意波的波長為：λ1=6.63×1一個靜止的電子經(jīng)U＝1×104V電壓加速后：1所以：ve=2eU電子的德布羅意波的波長為：λ由以上的分析可知，電子的德布羅意波的波長比運動員的波長長得多，故波動性更明顯；運動員的波動性非常小。答：運動員的德布羅意波的波長為8.96×10﹣37m；電子的德布羅意波的波長為1.23×10﹣11m；電子的德布羅意波的波長比運動員的波長長得多，故波動性更明顯。如圖所示為證實電子波存在的實驗裝置，從F上漂出來的熱電子可認(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。電子被加速后通過小孔K1和K2后入射到薄的金箔上，發(fā)生衍射現(xiàn)象，結(jié)果在照相底片上形成同心圓明暗條紋。試計算電子的德布羅意波長。（已知普朗克常量h＝6.63×10﹣34J?s）【解答】解：電子加速過程，根據(jù)動能定理得：eU=12根據(jù)動量的定義式得：p＝mv根據(jù)物質(zhì)波公式λ=聯(lián)立可得電子的德布羅意波長為：λ=h2meU=答：電子的德布羅意波長為1.23×10﹣11m。關(guān)于物質(zhì)波，下列說法正確的是（）A．物質(zhì)波就是光波 B．物質(zhì)波是一種概率波 C．動量越大的粒子波動性越明顯 D．愛因斯坦首先提出了物質(zhì)波的假說【解答】解：A、物質(zhì)波是物質(zhì)具有的一種波動；現(xiàn)象，不是專指光波；故A錯誤；B、物質(zhì)波一定是一種概率波；故B正確；C、由λ=hD、布羅意在愛因斯坦光子說的基礎(chǔ)上提出物質(zhì)波的假說，認(rèn)為一切運動物體都具有波動性；故D錯誤；故選：B。下列敘述中，符合物理學(xué)史實的是（）A．X射線衍射實驗，證實德布羅意波的假設(shè)是正確的 B．楞次總結(jié)出了電磁感應(yīng)定律 C．愛因斯坦的光子說否定了光的電磁說 D．奧斯特最先發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)【解答】解：A、電子束照射到金屬晶體上得到了電子束的衍射圖樣，從而證實了德布羅意的假設(shè)是正確的。故A錯誤；B、紐曼和韋伯總結(jié)出了電磁感應(yīng)定律。故B錯誤；C、愛因斯坦的光子說不僅沒有否定了光的電磁說，而且是光的電磁說的發(fā)展與補充。故C錯誤；D、1820年，奧斯特最先發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)。故D正確。故選：D。下列說法中正確的是（）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性 C．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 D．宏觀物體運動時不具有波動性【解答】解：A、物質(zhì)波與機(jī)械波是兩個不同的概念，二者的本質(zhì)不同。故A錯誤；B、C、德布羅意認(rèn)為，任何一個運動著的物體，都具有一種波和它對應(yīng)，即物質(zhì)波。故B錯誤，C正確；D、宏觀物體運動時，看不到它的衍射或干涉現(xiàn)象，是由于宏觀物體的波長非常小，并不是宏觀物體運動時不具有波動性。故D錯誤。故選：C。物理學(xué)的發(fā)展帶來了社會的巨大變革，近300年物理學(xué)經(jīng)歷了三次重大突破，每一次突破都給科學(xué)技術(shù)帶來革命性的發(fā)展變化，下面敘述中不屬于這三次突破的內(nèi)容是（）A．牛頓力學(xué)的建立和熱力學(xué)的發(fā)展 B．麥克斯韋創(chuàng)立了電磁理論 C．相對論、量子力學(xué)的創(chuàng)立 D．計算機(jī)的發(fā)明和發(fā)展【解答】解：A、B、C近300年物理學(xué)經(jīng)歷了三次重大突破：1、是牛頓力學(xué)的建立和熱力學(xué)的發(fā)展；2、麥克斯韋創(chuàng)立了電磁理論；3、相對論、量子力學(xué)的創(chuàng)立。不符合題意。故ABC均錯誤。D、計算機(jī)的發(fā)明和發(fā)展不屬于物理學(xué)三次突破之一。故D正確。故選：D。一個德布羅意波波長為λ1的中子和另一個德布羅意波波長為λ2的氘核同向正碰后結(jié)合成一個氚核，該氚核的德布羅意波波長為（）A．λ1λ2λC．λ1+λ【解答】解：中子的動量P1=hλ1對撞后形成的氚核的動量P3＝P2+P1所以氚核的德布羅意波波長為λ3=故選：A。（多選）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．宏觀物體和微觀粒子都具有波動性 C．宏觀物體的波動性不易被人觀察到是因為它的波長太長 D．速度相同的質(zhì)子和電子相比，電子的波動性更為明顯【解答】解：A、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A錯誤、B正確。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錯誤；D、質(zhì)子和電子都有波動性，由λ=h故選：BD。（多選）頻率為ν的光子，德布羅意波長為λ=hA．Eλh B．pE C．Ep 【解答】解：波長為：λ=v波的能量為：E＝hf，波長為：λ=v光速為：v=hf又因為：λ=h代入v=Ep故AC正確，BD錯誤；故選：AC。（多選）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，然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、電量為e、初速度為零，加速電壓為U，普朗克常量為h，則下列說法中正確的是（）A．該實驗說明電子具有波動性 B．實驗中電子束的德布羅意波長為λ=hC．加速電壓U越大，電子的德布羅意波長越大 D．若用相同動能的質(zhì)子代替電子，德布羅意波長越大【解答】解：A、實驗得到了電子的衍射圖樣，說明電子這種實物粒子發(fā)生了衍射，說明電子具有波動性，故A正確；B、由動能定理可得，eU=12mv2﹣0，電子加速后的速度v=2eUmC、由電子的德布羅意波波長公式λ=hD、物體動能與動量的關(guān)系是P=2mEk，由于質(zhì)子的質(zhì)量遠(yuǎn)大于電子的質(zhì)量，所以動能相同的質(zhì)子的動量遠(yuǎn)大于電子的動量，由故選：AB。（2022?蘇州模擬）一顆質(zhì)量為5.0kg的炮彈（普朗克常量h＝6.63×10﹣34J?s，光在真空中的速度c＝3×108m/s）（1）以200m/s的速度運動時，它的德布羅意波長多大？（2）假設(shè)它以光速運動，它的德布羅意波長多大？（3）若要使它的德布羅意波波長與波長是400nm的紫光波長相等，則它必須以多大的速度運動？【解答】解：（1）炮彈以200m/s的速度運動時其德布羅意波波長λ1=hp1=（2）炮彈以光速運動時的德布羅意波波長λ2=hp2=（3）根據(jù)λ=可得v=hmλ=（2022?南京模擬）德布羅意認(rèn)為：任何一個運動著的物體，都有一種波與它對應(yīng)，波長是λ=hp，式中p是運動物體的動量，h是普朗克常量。已知某種紫光的波長是440nm，若將電子加速，使它的德布羅意波長是這種紫光波長的10（1）電子的動量的大小；（2）試推導(dǎo)加速電壓跟德布羅意波長的關(guān)系，并計算加速電壓的大小。（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＝6.6×10﹣34J?s，加速電壓的計算結(jié)果取一位有效數(shù)字）【解答】解：（1）根據(jù)德布羅意波波長公式，則有λ=電子的動量為：P=代入數(shù)據(jù)解得P=6.6×10-34（2）電子在電場中加速，根據(jù)動能定理，則有：eU=12即加速電壓為U=代入數(shù)據(jù)得：U＝8×102V根據(jù)量子理論，光子不但有能量，還有動量，光子動量p=hλ，其中h是普朗克常量，λ是光子的波長。光子有動量，光照到物體表面，對物體表面產(chǎn)生壓力。某同學(xué)設(shè)計了一種以光壓為動力的宇宙飛船。給飛船裝上面積為s＝4×104m2反射率極高的帆板，并讓它正對太陽，軌道位置每秒鐘每平方米面積上得到的太陽光能為E0＝1.35kJ，航天器質(zhì)量為M＝50kg，忽略除光壓力以外其他力的作用，不考慮因為位置變化導(dǎo)致的單位面積功率變化，c＝3.0×10（1）1s向照射到帆板上光子的總動量；（2）飛船的加速度大??；1小時內(nèi)飛船的速度變化大?。ńY(jié)果保留2位有效數(shù)字）。【解答】解：（1）光子能量E＝hν光子動量p=所以E＝pc單位時間接收到的能量與光子數(shù)n的關(guān)系E0s＝nEP總＝np所以P總=E（2）對撞上帆板光子分析，由動量定理2P總＝F壓t，其中t＝1s由牛頓第二定律a=F壓M=Δv＝at＝7.2×10﹣3×3600m/s＝26m/s。5.1原子核的組成知識點一、天然放射現(xiàn)象1．1896年，法國物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)鈾和含鈾的礦物能夠發(fā)出看不見的射線．2．物質(zhì)發(fā)出的性質(zhì)稱為放射性，具有的元素稱為放射性元素，放射性元素自發(fā)地發(fā)出的現(xiàn)象，叫作天然放射現(xiàn)象．3原子序數(shù)83的元素，都能自發(fā)地發(fā)出射線，原子序數(shù)83的元素，有的也能發(fā)出射線．知識點二、射線的本質(zhì)1．α射線：(1)是高速粒子流，其組成與原子核相同．(2)速度可達(dá)到光速的eq\f(1,10).(3)作用強，穿透能力較弱，在空氣中只能前進(jìn)幾厘米，用一張紙就能把它擋?。?．β射線：(1)是高速(2)它的速度更大，可達(dá)光速的99%.(3)電離作用較弱，穿透能力較強，很容易穿透黑紙，也能穿透幾毫米厚的3．γ射線：(1)是能量很高的，波長很短，在10－10m以下．(2)電離作用更弱，穿透能力更強，甚至能穿透幾厘米厚的和幾十厘米厚的混凝土．知識點三、原子核的組成1．質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)：1919年，盧瑟福用轟擊氮原子核發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子.2．中子的發(fā)現(xiàn)：猜想，原子核內(nèi)可能還存在著一種質(zhì)量與質(zhì)子相同，但不帶電的粒子，稱為中子，通過實驗證實了中子的存在，中子是原子核的組成部分.3．原子核的組成：原子核由和組成，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為.4．原子核的符號5．同位素：具有相同而不同的原子核組成的元素，在元素周期表中處于，它們互稱為同位素．例如，氫有三種同位素eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H.α、β、γ三種射線的比較種類α射線β射線γ射線組成高速氦核流高速電子流光子流(高頻電磁波)質(zhì)量4mp(mp＝1.67×10－27kg)eq\f(mp,1836)靜止質(zhì)量為零帶電荷量2e－e0速率0.1c0.99cc穿透能力最弱，用一張紙就能擋住較強，能穿透幾毫米最強，能穿透幾厘米厚的鉛板和幾十厘米厚的混凝土厚的鋁板電離作用很強較弱很弱在磁場中偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)不偏轉(zhuǎn)下列現(xiàn)象中，與原子核內(nèi)部變化有關(guān)的是（）A．α粒子散射現(xiàn)象 B．光電效應(yīng)現(xiàn)象 C．天然放射現(xiàn)象 D．原子發(fā)光現(xiàn)象天然放射現(xiàn)象顯示出（）A．原子不是單一的基本粒子 B．原子核不是單一的基本粒子 C．原子內(nèi)部大部分是空的 D．原子有一定的能級如圖所示，x為未知的放射源，L為薄鋁片．若在放射源和計數(shù)器之間加上L后，計數(shù)器的計數(shù)率大幅度減小，在L和計數(shù)器之間再加豎直向下的勻強磁場，計數(shù)器的計數(shù)率不變，則放射源x可能是（）A．α和β的混合放射源 B．只可能是純α放射源 C．α和γ的混合放射源 D．純γ放射源如圖所示，x為未知的放射源，L為薄鋁片．若在放射源和計數(shù)器之間加上L后，計數(shù)器的計數(shù)率大幅度減小，L和計數(shù)器之間再加豎直向下的勻強磁場，計數(shù)器的計數(shù)率不變，則x可能是（）A．α和β的混合放射源 B．純α放射源 C．α和γ的混合放射源 D．純γ放射源如圖所示，一天然放射性物質(zhì)射出三種射線，經(jīng)過一個勻強電場和勻強磁場共存的區(qū)域，調(diào)整電場強度E和磁感應(yīng)強度B的大小，使得在MN上只有兩個點受到射線照射．下面的哪種判斷是正確的（）A．射到b點的可能是α射線或β射線 B．射到b點的一定是α射線 C．射到b點的一定是β射線 D．射到b點的一定是γ射線（多選）下列說法正確的是（）A．mnX與B．mnX與C．mnX與D．92（多選）（2020?浙江模擬）“嫦娥二號”的任務(wù)之一是利用經(jīng)技術(shù)改進(jìn)的γ射線譜儀探測月球表面多種元素的含量與分布特征。月球表面一些元素（如釷、鈾）本身就有放射性，發(fā)出γ射線；另外一些元素（如硅、鎂、鋁）在宇宙射線轟擊下會發(fā)出γ射線。而γ射線譜儀可以探測到這些射線，從而證明某種元素的存在。下列關(guān)于γ射線的說法正確的是（）A．γ射線經(jīng)常伴隨α射線和β射線產(chǎn)生 B．γ射線來自原子核 C．如果元素以單質(zhì)存在其有放射性，那么元素以化合物形式存在不一定其有放射性 D．γ射線的穿透能力比α射線、β射線都要強（2022?蘇州模擬）質(zhì)譜儀是一種測定帶電粒子的質(zhì)量及分析同位素的重要工具，它的構(gòu)造原理如圖所示，離子源S產(chǎn)生的各種不同正離子束（速度可看成為零），經(jīng)加速電場加速后垂直進(jìn)入有界勻強磁場，到達(dá)記錄它的照相底片P上，設(shè)離子在P上的位置到入口處S1的距離為x。（1）設(shè)離子質(zhì)量為m、電荷量為q、加速電壓為U、磁感應(yīng)強度大小為B，求x的大??；（2）氫的三種同位素11H、12H、13H從離子源S出發(fā)，到達(dá)照相底片的位置距入口處S1的距離之比x（2022?南京模擬）下列現(xiàn)象中，說明原子核具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的是（）A．光電效應(yīng) B．α粒子的散射 C．天然放射現(xiàn)象 D．康普頓效應(yīng)放射性同位素鈥67166Ho可有效治療肝癌，下列關(guān)于A．電子數(shù)是166 B．中子數(shù)是99 γ射線暴是來自天空中某一方向的γ射線強度在短時間內(nèi)突然增強，隨后又迅速減弱的現(xiàn)象，它是僅次于宇宙大爆炸的爆發(fā)現(xiàn)象。下列關(guān)于γ射線的論述中正確的是（）A．γ射線同α、β射線一樣，都是高速帶電粒子流 B．γ射線的穿透能力比α射線強，但比β射線弱 C．γ射線是原子核能級躍遷時產(chǎn)生的 D．利用γ射線可以使空氣電離，消除靜電（多選）氫有三種同位素，分別是氕（11H）、氘（1A．它們的質(zhì)子數(shù)相等 B．若為中性原子，它們的核外電子數(shù)相等 C．它們的核子數(shù)相等 D．它們的化學(xué)性質(zhì)相同（多選）目前，在居室裝修中經(jīng)常用到花崗巖、大理石等裝飾材料，這些巖石都不同程度地含有放射性元素，放射出的α、β、γ射線會導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生癌變及呼吸道等方面的疾病。根據(jù)有關(guān)放射性知識可知，下列說法正確的是（）A．將α、β、γ射線垂直射入勻強電場中，可以通過偏轉(zhuǎn)的情況將它們分辨出來 B．放射出的β射線的速度等于光速 C．γ射線一般伴隨著α射線或β射線產(chǎn)生，在這三種射線中，y射線的穿透能力最強，電離能力最弱 D．三種射線中，電離能力和穿透能力最強的是α射線據(jù)報道，俄科學(xué)家成功合成了具有極強放射性的117號新元素，該元素目前尚未被命名，是在實驗室人工創(chuàng)造的最新的超重元素。新元素有兩種同位素，其中一種有176個中子，而另一種有177個中子，則：（1）該元素兩種同位素的原子核的核電荷數(shù)各為多少？原子的核外電子數(shù)各為多少？（2）該元素兩種同位素的原子核的質(zhì)量數(shù)各為多少？（3）若用X表示117號元素的元素符號，該元素的兩種同位素用原子核符號如何表示？5.1原子核的組成知識點一、天然放射現(xiàn)象1．1896年，法國物理學(xué)家貝可勒爾發(fā)現(xiàn)鈾和含鈾的礦物能夠發(fā)出看不見的射線．2．物質(zhì)發(fā)出射線的性質(zhì)稱為放射性，具有放射性的元素稱為放射性元素，放射性元素自發(fā)地發(fā)出射線的現(xiàn)象，叫作天然放射現(xiàn)象．3原子序數(shù)大于83的元素，都能自發(fā)地發(fā)出射線，原子序數(shù)小于或等于83的元素，有的也能發(fā)出射線．知識點二、射線的本質(zhì)1．α射線：(1)是高速粒子流，其組成與氦原子核相同．(2)速度可達(dá)到光速的eq\f(1,10).(3)電離作用強，穿透能力較弱，在空氣中只能前進(jìn)幾厘米，用一張紙就能把它擋?。?．β射線：(1)是高速電子流．(2)它的速度更大，可達(dá)光速的99%.(3)電離作用較弱，穿透能力較強，很容易穿透黑紙，也能穿透幾毫米厚的鋁板．3．γ射線：(1)是能量很高的電磁波，波長很短，在10－10m以下．(2)電離作用更弱，穿透能力更強，甚至能穿透幾厘米厚的鉛板和幾十厘米厚的混凝土．知識點三、原子核的組成1．質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)：1919年，盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子.2．中子的發(fā)現(xiàn)：盧瑟福猜想，原子核內(nèi)可能還存在著一種質(zhì)量與質(zhì)子相同，但不帶電的粒子，稱為中子，查德威克通過實驗證實了中子的存在，中子是原子核的組成部分.3．原子核的組成：原子核由質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子.4．原子核的符號5．同位素：具有相同質(zhì)子數(shù)而中子數(shù)不同的原子核組成的元素，在元素周期表中處于同一位置，它們互稱為同位素．例如，氫有三種同位素eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H.α、β、γ三種射線的比較種類α射線β射線γ射線組成高速氦核流高速電子流光子流(高頻電磁波)質(zhì)量4mp(mp＝1.67×10－27kg)eq\f(mp,1836)靜止質(zhì)量為零帶電荷量2e－e0速率0.1c0.99cc穿透能力最弱，用一張紙就能擋住較強，能穿透幾毫米最強，能穿透幾厘米厚的鉛板和幾十厘米厚的混凝土厚的鋁板電離作用很強較弱很弱在磁場中偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)不偏轉(zhuǎn)下列現(xiàn)象中，與原子核內(nèi)部變化有關(guān)的是（）A．α粒子散射現(xiàn)象 B．光電效應(yīng)現(xiàn)象 C．天然放射現(xiàn)象 D．原子發(fā)光現(xiàn)象【解答】解：A、α粒子散射實驗表明了原子內(nèi)部有一個很小的核，并沒有涉及到核內(nèi)部的變化，故A錯誤；B、光電效應(yīng)是原子核外層電子脫離原子核的束縛而逸出，沒有涉及到原子核的變化，故B錯誤；C、天然放射現(xiàn)象是原子核內(nèi)部發(fā)生變化自發(fā)的放射出α粒子或電子，從而發(fā)生α衰變或β衰變，反應(yīng)的過程中核內(nèi)核子數(shù)，質(zhì)子數(shù)，中子數(shù)發(fā)生變化，故C正確；D、原子發(fā)光是原子躍遷形成的，即電子從高能級向低能級躍遷，釋放的能量以光子形式輻射出去，沒有涉及到原子核的變化，故D錯誤。故選：C。天然放射現(xiàn)象顯示出（）A．原子不是單一的基本粒子 B．原子核不是單一的基本粒子 C．原子內(nèi)部大部分是空的 D．原子有一定的能級【解答】解：天然放射現(xiàn)象中，原子核發(fā)生衰變，生成新核，同時有其它粒子產(chǎn)生，因此說明了原子核可以再分，具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)，故B正確，ACD錯誤；故選：B。如圖所示，x為未知的放射源，L為薄鋁片．若在放射源和計數(shù)器之間加上L后，計數(shù)器的計數(shù)率大幅度減小，在L和計數(shù)器之間再加豎直向下的勻強磁場，計數(shù)器的計數(shù)率不變，則放射源x可能是（）A．α和β的混合放射源 B．只可能是純α放射源 C．α和γ的混合放射源 D．純γ放射源【解答】解：在放射源和計數(shù)器之間加薄鋁片l后，發(fā)現(xiàn)計數(shù)器的計數(shù)率大幅度減小，說明射線中含有穿透能力弱的粒子，在l和計數(shù)器之間再加豎直向下的勻強磁場B，計數(shù)器的計數(shù)率不變，說明剩下的粒子不帶電，即為γ射線，因此放射源x可能是α和γ的混合放射源，故ABD錯誤，C正確。故選：C。如圖所示，x為未知的放射源，L為薄鋁片．若在放射源和計數(shù)器之間加上L后，計數(shù)器的計數(shù)率大幅度減小，L和計數(shù)器之間再加豎直向下的勻強磁場，計數(shù)器的計數(shù)率不變，則x可能是（）A．α和β的混合放射源 B．純α放射源 C．α和γ的混合放射源 D．純γ放射源【解答】解：在放射源和計數(shù)器之間加薄鋁片L后，發(fā)現(xiàn)計數(shù)器的計數(shù)率大幅度減小，說明射線中含有穿透能力弱的粒子，在L和計數(shù)器之間再加豎直向下的勻強磁場B，計數(shù)器的計數(shù)率不變，說明剩下的粒子不帶電，即為γ射線，因此放射源x可能是α和γ的混合放射源，故ABD錯誤，C正確。故選：C。如圖所示，一天然放射性物質(zhì)射出三種射線，經(jīng)過一個勻強電場和勻強磁場共存的區(qū)域，調(diào)整電場強度E和磁感應(yīng)強度B的大小，使得在MN上只有兩個點受到射線照射．下面的哪種判斷是正確的（）A．射到b點的可能是α射線或β射線 B．射到b點的一定是α射線 C．射到b點的一定是β射線 D．射到b點的一定是γ射線【解答】解：因為γ射線不帶電，所以射到b點的一定不是γ射線；αβ射線在電磁場中受到電場力和洛倫茲力：若電場力大于洛倫茲力，說明射線是α；若洛倫茲力大于電場力說明是β射線。故A正確，BCD錯誤。故選：A。（多選）下列說法正確的是（）A．mnX與B．mnX與C．mnX與D．92【解答】解：A、mnX與B、mnX與C、mnX中子數(shù)是n﹣m，D、92故選：BC。（多選）（2020?浙江模擬）“嫦娥二號”的任務(wù)之一是利用經(jīng)技術(shù)改進(jìn)的γ射線譜儀探測月球表面多種元素的含量與分布特征。月球表面一些元素（如釷、鈾）本身就有放射性，發(fā)出γ射線；另外一些元素（如硅、鎂、鋁）在宇宙射線轟擊下會發(fā)出γ射線。而γ射線譜儀可以探測到這些射線，從而證明某種元素的存在。下列關(guān)于γ射線的說法正確的是（）A．γ射線經(jīng)常伴隨α射線和β射線產(chǎn)生 B．γ射線來自原子核 C．如果元素以單質(zhì)存在其有放射性，那么元素以化合物形式存在不一定其有放射性 D．γ射線的穿透能力比α射線、β射線都要強【解答】解：AB、γ射線是原子核發(fā)生變化時伴隨α射線和β射線放出來的，故AB正確；C、元素的放射性與其是為單質(zhì)，還是化合物無關(guān)，故C錯誤；D、γ射線穿透能力比α射線、β射線都要強，故D正確。故選：ABD。（2022?蘇州模擬）質(zhì)譜儀是一種測定帶電粒子的質(zhì)量及分析同位素的重要工具，它的構(gòu)造原理如圖所示，離子源S產(chǎn)生的各種不同正離子束（速度可看成為零），經(jīng)加速電場加速后垂直進(jìn)入有界勻強磁場，到達(dá)記錄它的照相底片P上，設(shè)離子在P上的位置到入口處S1的距離為x。（1）設(shè)離子質(zhì)量為m、電荷量為q、加速電壓為U、磁感應(yīng)強度大小為B，求x的大??；（2）氫的三種同位素11H、12H、13H從離子源S出發(fā)，到達(dá)照相底片的位置距入口處S1的距離之比x【解答】解：（1）離子在電場中被加速時，由動能定理qU=12mv進(jìn)入磁場時洛倫茲力提供向心力，qvB=mv2由以上三式得x=2（2）氫的三種同位素的質(zhì)量數(shù)分別為1、2、3，由（1）結(jié)果知，xH：xD：xT=mH：mD：mT=（2022?南京模擬）下列現(xiàn)象中，說明原子核具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的是（）A．光電效應(yīng) B．α粒子的散射 C．天然放射現(xiàn)象 D．康普頓效應(yīng)【解答】解：A、光電效應(yīng)實驗是光具有粒子性的有力證據(jù)，故A錯誤；B、α粒子散射實驗是盧瑟福提出原子核式結(jié)構(gòu)的實驗基礎(chǔ)，故B錯誤；