2019年人教版高中物理选修3-5《第十七章第3节 粒子的波动性》随堂随练（含答案）

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1、第十七章第 3 节 粒子的波动性随堂检测 1(2017哈尔滨高二检测)下列各组现象能说明光具有波粒二象性的是( )A光的色散和光的干涉 B光的干涉和光的衍射C泊松亮斑和光电效应 D光的反射和光电效应解析：选 C光的干涉、衍射、泊松亮斑是光的波动性的证据，光电效应说明光具有粒子性，光的反射和色散不能说明光具有波动性或粒子性，故选项 C 正确2下列说法中正确的是( )A物质波属于机械波B只有像电子、质子、中子这样的微观粒子才具有波动性C德布罗意认为，任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳都具有一种波和它对应，这种波叫做物质波D宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，所以宏观物体运动

2、时不具有波动性解析：选 C物质波是一切运动着的物体所具有的波 ，与机械波性质不同，宏观物体也具有波动性，只是干涉、衍射现象不明显，只有选项 C 正确3现用电子显微镜观测线度为 d 的某生物大分子的结构，为满足测量要求，将显微镜工作时电子的德布罗意波长设定为 ，其中 n1，已知普朗克常量 h、电子质量 m 和电子电dn荷量 e，电子的初速度不计，则显微镜工作时电子的加速电压应为( )A Bn2h2med2 (md2h2n2e3)13C Dd2h22men2 n2h22med2解析：选 D由德布罗意波长 知，p 是电子的动量， 则 pmv ，而hp 2meU ，代入得 U .故正确选项为 Ddn

3、n2h22med24科学家设想未来的宇航事业中利用太阳帆来加速星际飞船，设该飞船所在地每秒每单位面积接收到的光子数为 n，光子平均波长为 ，太阳帆面积为 S，反射率 100%，设太阳光垂直射到太阳帆上，飞船总质量为 m.(1)求飞船加速度的表达式 ；(光 子 动 量 p h)(2)若太阳帆是黑色的，飞船的加速度又为多少？解析：(1)光子垂直射到太阳帆上再反射，动量变化量为 2p，设光对太阳帆的压力为F，单位时间打到太阳帆上的光子数为 N，则 NnS，由动量定理得 FtN t2p，所以FN 2p，而光子动量 p ，所以 F .h 2nSh由牛顿第二定律可得飞船加速度的表达式为a .Fm 2nSh

4、m(2)若太阳帆是黑色的，光子垂直打到太阳帆上不再反射(被太阳帆吸收)，光子动量变化量为 p，故太阳帆上受到的光压力为 F ，飞船的加速度 a .nSh nShm答案：(1) (2)2nShm nShm课时作业一、单项选择题1关于光的波动性与粒子性，以下说法正确的是( )A爱因斯坦的光子说否定了光的电磁说B光电效应现象说明了光的粒子性C光的波动性和粒子性是相互矛盾的，无法统一D以上说法均错误解析：选 B爱因斯坦的光子说并没有否定电磁说 ，只是在一定条件下光是体现粒子性的，A 错；光电效应说明光具有粒子性 ，说明光的能量是一份一份的，B 对；光的波动性和粒子性不是孤立的，而是有机的统一体，C 错

5、2下列说法正确的是( )A光的波动性类似于机械波，光的粒子性类似于质点B光不具有波动性C由于光既具有波动性，又具有粒子性，无法只用其中一种去说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性D实物粒子和光子一样都具有波粒二象性，所以实物粒子与光子是相同本质的物质解析：选 C光的波动性和光的粒子性不同于宏观的机械波和粒子，属于微观世界，A 错误；光既具有波动性又具有粒子性 ，B 错误；光的波动性和粒子性是光的行为，即光具有波粒二象性，C 正确；实物粒子虽然与光子具有某些相同的现象，但粒子是实物，而光则是传播着的电磁波，其本质不同，D 错误3如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们也相等的是(

6、)A速度 B动能C动量 D总能量解析：选 C根据德布罗意波的波长公式 可知，如果电子的德布罗意波长与中子hp相等，则电子与中子一定具有相同的动量，故 C 项正确4(2017昆明高二检测)X 射线是一种高频电磁波，若 X 射线在真空中的波长为 ，以 h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速，以 E 和 p 分别表示 X 射线每个光子的能量和动量，则( )AE ，p0 BE ，phc hc hc2CE ，p 0 DE ，phc hc h解析：选 D根据 Eh，且 ，c 可得 X 射线每个光子的能量为 E ，每hp hc个光子的动量为 p ，故选 Dh5影响显微镜分辨率本领的一个因素是衍射，衍射现象

7、越明显，分辨本领越低使用电子束工作的电子显微镜有较高的分辨本领，它利用高压对电子束加速，最后打在感光胶片上来观察显微图象以下说法正确的是( )A加速电压越高，电子的波长越长，分辨本领越强B加速电压越高，电子的波长越短，衍射现象越明显C如果加速电压相同，则用质子流工作的显微镜比用电子流工作的显微镜分辨本领强D如果加速电压相同，则用质子流工作的显微镜比用电子流工作的显微镜分辨本领弱解析：选 C设加速电压为 U，电子电荷量为 e，质量为 m，则有Ek mv2eU ，又 p ，故 eU ，可得 .对电子来说，加速电压越高，12 p22m h h22m2 h22emU 越小，衍射现象越不明显 ，故选项

8、A、B 错误；电子与质子比较，因质子质量比电子质量大得多，可知质子加速后的波长要小得多，衍射现象不明显，分辨本领强，故选项 C 正确，选项 D 错误6质量为 m 的粒子原来的速度为 v，现将粒子的速度增大到 2v，则描写该粒子的物质波的波长将(粒子的质量保持不变 )( )A保持不变 B变为原来波长的两倍C变为原来波长的一半 D变为原来波长的 倍2解析：选 C根据公式 可以判断选项 C 正确hp hmv二、多项选择题7下列说法中不正确的是( )A质量大的物体，其德布罗意波波长短B速度大的物体，其德布罗意波波长短C动量大的物体，其德布罗意波波长短D动能大的物体，其德布罗意波波长短解析：选 ABD根

9、据公式 可以判断选项 C 正确，其余均错误hp8下列说法中正确的是( )A光的干涉和衍射说明光具有波动性B光的频率越大，波长越长C光的波长越长，光子的能量越大D光在真空中的传播速度为 3.0108 m/s解析：选 AD干涉和衍射现象是波的特性，说明光具有波动性 ，选项 A 正确；光的频率越大，波长越短，光子能量越大，故选项 B、C 错误；光在真空中的传播速度为3108 m/s，故选项 D 正确9频率为 的光子，德布罗意波波长为 ，能量为 E，则光的速度为( )hpA BpEEhC DEp h2Ep解析：选 AC根据 c， Eh， ，即可解得光的速度为 或 ，故选 A、C hp Eh Ep10(

10、2015高考江苏卷)波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有( )A光电效应现象揭示了光的粒子性B热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性C黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等解析：选 AB光电效应现象、黑体辐射的实验规律都可以用光的粒子性解释，选项A 正确，选项 C 错误；热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性，选项 B 正确；由德布罗意波长公式 和 p22mE k 知动能相等的质子和电子动量不同 ，德布罗意hp波长不相等，选项 D 错误三、非选择题11电子经电势差为 U220 V 的电场加速，在 vc 的情况下，求此

11、电子的德布罗意波长( 已知：电子质量为 9.111031 kg，电子电荷量为 1.61019 C)解析：在电场作用下 mv2eU，得 v ，根据德布罗意波长 得 12 2eUm hp hmv nm，由于电压 U220 V，代入上式得 nm8.2910 2 h2meU 1.23U 1.23220nm8.2910 11 m.答案：8.2910 11 m12金属晶体中晶格大小的数量级是 1010 m电子经电场加速，形成一电子束，电子束照射该金属晶体时，获得明显的衍射图样问这个加速电场的电压约为多少？(已知电子的电荷量 e 1.61019 C，质量 m0.9010 30 kg)解析：据波长发生明显衍射的条件可知，当运动电子的德布罗意波波长与晶格大小差不多时，可以得到明显的衍射现象设加速电场的电压为 U，电子经电场加速后获得的速度为 v，对加速过程由动能定理得 eU mv212据德布罗意物质波理论知，电子的德布罗意波长 ，hp其中 pmv，解方程组可得 U 153 V.h22em2答案：153 V