2018年人教版物理选修3-5 第17章 3 粒子的波动性学业分层测评7

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人教版高中物理选修3-5学业分层测评17.docx

高中物理学习材料唐玲收集整理学业分层测评(十七)(建议用时：45分钟)[学业达标]1．当一个重核裂变时，它能产生的两个核( )A．一定是稳定的B．含有的中子数较裂变前重核的中子数少C．裂变时释放的能量等于俘获中子时得到的能量D．可以是多种形式的两个核的组合E．含有的质子数与裂变前重核的质子数相等【解析】重核裂变为两个中等质量的核时平均要放出2个或3个中子，裂变释放的能量比俘获中子的能量大，C错误．质子数不变，中子数会减少，故B、E正确．重核裂变的产物是多种多样的，故A错误，D正确．【答案】BDE2．在下列四个方程中，X1、X2、X3、X4各代表某种粒子，判断正确的是( )①23592U＋1n→9538Sr＋13854Xe＋3X1②21H＋X2→32He＋1n③23892U→234 90Th＋X3④2412Mg＋42He→2713Al＋X4A．X1是中子B．X2是质子C．X3是α粒子D．X4是氚核E．X4是质子【解析】根据电荷数和质量数守恒可得X1的电荷数为0，质量数为1，因此确定X1为中子，A对；根据电荷数和质量数守恒可得X2的电荷数为1，质量数为2，因此确定X2为氘核，B错；根据电荷数和质量数守恒可得X3的电荷数为2，质量数为4，因此确定X3为α粒子，C对；根据电荷数和质量数守恒可得X4的电荷数为1，质量数为1，因此确定X4为质子，D错E正确．【答案】ACE3．关于铀核裂变，下列说法正确的是( )A．铀核裂变的产物是多种多样的，但只能裂变成两种不同的核B．铀核裂变时还能同时释放2～3个中子C．为了使裂变的链式反应容易进行，最好用铀235而不用铀238D．铀块的体积对产生链式反应无影响E．要产生链式反应，应使铀块的体积达到或超过临界体积【解析】铀核受到中子的轰击，会引起裂变，放出2～3个中子，裂变的产物是各种各样的，具有极大的偶然性，只是裂变成两块的情况多，也有的分裂成多块，A错误，B正确．铀235受慢中子的轰击时，裂变的概率大，而铀238只有俘获能量在1 MeV以上的中子才能引起裂变，且裂变的几率小，C正确．而要引起链式反应，需使铀块体积超过临界体积，故D错误E正确．【答案】BCE4．一个原子核23592U在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为235 92U＋1n→X＋9438Sr＋21n，则下列叙述正确的是( )A．X原子核中含有140个核子B．X原子核中含有86个中子C．因为裂变时释放能量，所以裂变后粒子的总质量数增加D．因为裂变时释放能量，所以裂变后粒子的总质量数减少E．因为裂变时释放能量，所以裂变过程一定有质量亏损【解析】由核反应方程的质量数守恒和电荷数守恒可知：X原子核中含有92－38＝54个质子，235＋1－94－2－54＝86个中子.86＋54＝140个核子；故A 正确，B正确；据爱因斯坦的质能方程可知，质量亏损时释放能量不是质量变成了能量，而是亏损的质量以能量的形式释放，但质量数依然守恒，故C错误，D 错误E正确．【答案】ABE5．链式反应中，重核裂变时放出的可使裂变不断进行下去的粒子是________．【解析】重核的裂变需要中子的轰击，在链式反应中，不断放出高速的中子使裂变可以不断进行下去．【答案】中子6．1个铀235核吸收1个中子发生核反应时，大约放出196 MeV的能量，则1 g纯铀235完全发生核反应放出的能量为________MeV.【解析】 1 g纯铀235有1235×N A个铀235核．因此1 g纯铀235吸收中子完全发生核反应可以释放出NA235×196 MeV能量＝5.0×1023 MeV.【答案】 5.0×10237．(2015·江苏高考)核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电，235 92U是核电站常用的核燃料.23592U受一个中子轰击后裂变成14456Ba和8936Kr两部分，并产生________个中子．要使链式反应发生，裂变物质的体积要________(选填“大于”或“小于”)它的临界体积．【解析】核反应方程遵守质量数守恒和电荷数守恒，且该核反应方程为：235 92U＋1n―→14456Ba＋8936Kr＋31n，即产生3个中子．临界体积是发生链式反应的最小体积，要使链式反应发生，裂变物质的体积要大于它的临界体积．【答案】 3 大于8．在核反应中，控制铀235核裂变反应速度的方法是什么？【解析】控制铀235核裂变反应速度的方法是控制中子的数量，其有效方法是用吸收中子能力很强的镉棒插入铀燃料周围，镉棒插入的深度不同，就会控制中子的数目，达到控制核反应的目的．【答案】通过自动控制装置，改变镉棒插入的深度，以改变中子数[能力提升]9．1938年哈恩用中子轰击铀核，发现产物中有原子核钡(Ba)、氪(Kr)、中子和一些γ射线．下列关于这个实验的说法中正确的是( )A．这个实验的核反应方程是23592U＋1n→14456Ba＋8936Kr＋31nB．这是一个核裂变过程，反应后粒子质量之和大于反应前粒子质量之和C．这个反应中释放出的能量可以用爱因斯坦的光电效应方程来计算D．实验中产生的γ射线，其穿透能力极强E．实验中产生的γ射线的频率很高【解析】根据质量数守恒、电荷数守恒，铀核裂变的核反应方程应为：23592U＋10n→14456Ba＋8936Kr＋31n，选项A正确；铀核裂变过程中，产生γ射线，放出能量，发生质量亏损，释放的能量根据爱因斯坦的质能方程计算，选项B、C不正确；核反应中产生的γ射线频率很高，穿透能力极强，是能量极高的光子，选项D、E正确．【答案】ADE10．我国秦山核电站第三期工程中有两组60万千瓦的发电机组，发电站的核能来源于23592U的裂变，下列说法正确的是( )A.23592U原子核中有92个质子，143个中子；B.23592U的一种可能裂变是变成两个中等质量的原子核，反应方程为23592U＋1 0n→13954Xe＋9538Sr＋21n；C.23592U是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，升高温度半衰期缩短；D．一个23592U裂变能放出200 MeV的能量，合3.2×10－11 J.E．通过改变半衰期来控制链式反应的速度【解析】由23592U的质量数和电荷数关系易知A正确；由核反应方程中电荷数守恒和质量数守恒知B正确；半衰期不受外界因素干扰，故C、E错误；因为200 MeV＝200×106×1.6×10－19 J＝3.2×10－11 J，所以D正确．【答案】ABD11．已知23592U(质量为235.043 9 u)裂变后生成14156Ba(质量为140.913 9 u)和9236Kr(质量为91.897 3 u)，同时放出3个中子(每个中子质量为1.008 7 u)，则1 kg铀全部裂变所放出的能量相当于多少千克优质煤完全燃烧时放出的能量？(1 kg优质煤完全燃烧时产生3.36×107 J的热量) 【导学号：66390057】【解析】核反应方程为23592U＋1n→14156Ba＋9236Kr＋31n质量亏损为Δm＝(m U＋m n)－(m Ba＋m Kr＋3m n)＝(235.043 9＋1.008 7)u－(140.913 9＋91.897 3＋3×1.008 7)u＝0.215 3 u.释放的核能为ΔE＝Δmc2＝0.215 3×931.5 MeV≈200 MeV，已知235 g铀有6.02×1023个铀核，那么1 kg铀内大约有10.235×6.02×1023＝2.56×1024个铀核，由此可知1 kg铀全部裂变放出的能量为ΔE＝2.56×1024×200 MeV＝5.12×1026 MeV＝5.12×1032 eV＝8.2×1013 J，则相当于优质煤的质量为M＝8.2×10133.36×107kg＝2.44×106 kg.【答案】 2.44×106 kg12．裂变反应是目前核能利用中常用的反应，以原子核23592U为燃料的反应堆中，23592U俘获一个慢中子后发生裂变反应可以有多种方式，其中一种方式可表示为：235 92U ＋1n―→13954Xe ＋9438Sr＋31n235．043 9 1.008 7 138.917 8 93.915 4反应方程下方的数字是中子及有关原子核静止时的质量(以原子质量单位u 为单位)，已知1 u的质量对应的能量为931.5 MeV，求：(1)该反应中放出的能量是多少MeV?(2)1 kg铀235大约产生多少能量？(保留两位有效数字) 【导学号：66390058】【解析】(1)裂变前后的质量亏损为：Δm＝m U＋m n－m Xe－m Sr－3m n.由质能方程ΔE＝Δm×931.5 MeV，得：ΔE＝(235.043 9－138.917 8－93.915 4－2×1.008 7)×931.5 MeV≈1.8×102 MeV.(2)1 kg铀235的铀核数为：n＝1 000235×6.02×1023≈2.56×1024(个)．故1 kg铀235完全裂变产生的能量约为：E＝n·ΔE＝2.56×1024×1.8×102 MeV≈4.6×1026MeV.【答案】(1)1.8×102 MeV (2)4.6×1026MeV。

人教版高中物理选修3-5第17章《波粒二象性》检测题(包含答案解析版)

第17章《波粒二象性》检测题一、单选题(每小题只有一个正确答案)1.用蓝光照射一光电管，能产生光电流，则下列一定可以使光电管发生光电效应的有( )A．红光 B．黄光 C．绿光 D．紫光2.当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，这时( )A．锌板带负电 B．有正离子从锌板逸出C．有电子从锌板逸出 D．锌板会吸附空气中的正离子3.下列关于光的波粒二象性的说法中正确的是( )A．光的波动性和粒子性是相互矛盾的，不能统一B．在衍射现象中，暗条纹的地方是光子永远不能到达的地方C．大量光子表现出的波动性强，少量光子表现出的粒子性强D．频率低的光子表现出的粒子性强，频率高的光子表现出的波动性强4.关于电子云，下列说法正确的是( )A．电子云是真实存在的实体B．电子云周围的小黑点就是电子的真实位置C．电子云上的小黑点表示的是电子的概率分布D．电子云说明电子在绕原子核运动时有固定轨道5.关于对黑体的认识，下列说法正确的是( )A．黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，看上去是黑的B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与材料的种类及表面状况无关D．如果在一个空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收，最终不能从小孔射出，这个空腔就成了一个黑体6.关于物质波，下列说法正确的是( )A．速度相等的电子和质子，电子的波长长B．动能相等的电子和质子，电子的波长短C．动量相等的电子和中子，中子的波长短D．甲电子的速度是乙电子的3倍，甲电子的波长也是乙电子的3倍7.现有a、b、c三束单色光，其波长关系为λa>λb>λc，用b光束照射某种金属时，恰能发生光电效应．若分别用a光束和c光束照射该金属，则可以断定( )A．a光束照射时，不能发生光电效应B．c光束照射时，不能发生光电效应C．a光束照射时，释放出的光电子数目最多D．c光束照射时，释放出的光电子的最大初动能最小8.关于光的本性，下列说法中正确的是( )A．关于光的本性，牛顿提出“微粒说”，惠更斯提出“波动说”，爱因斯坦提出“光子说”，它们都说明了光的本性B．光具有波粒二象性是指：既可以把光看成宏观概念上的波，也可以看成微观概念上的粒子C．光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性D．光的波粒二象性是将牛顿的粒子说和惠更斯的波动说真正有机地统一起来9.在做双缝干涉实验时，在观察屏的某处是亮纹，则对某一光子到达观察屏的位置，下列说法正确的是( )A．一定到达亮纹位置 B．一定到达暗纹位置C．该光子可能到达观察屏的任意位置 D．以上说法均不可能10.以下宏观概念中，哪些是“量子化”的 ( )A．物体的长度 B．物体所受的重力 C．物体的动能 D．人的个数11.如图所示，用波长为λ1和λ2的单色光A和B分别照射两种金属C和D的表面．单色光A照射两种金属时都能产生光电效应现象；单色光B照射时，只能使金属C产生光电效应现象，不能使金属D产生光电效应现象．设两种金属的逸出功分别为W C和WD，则下列选项正确的是( )A．λ1＞λ2，WC＞WD B．λ1＞λ2，WC＜WDC．λ1＜λ2，WC＞WD D．λ1＜λ2，WC＜WD12.研究光电效应时，用不同频率的紫外线照射金属锌，得到光电子最大初动能E k随入射光频率变化的E k－ν图象，应是下列四个图中的( )A．B． C． D．二、多选题(每小题至少有两个正确答案)13.已知能使某金属产生光电效应的极限频率为νc，则( )A．当用频率为2νc的单色光照射该金属时，一定能产生光电子B．当用频率为2νc的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为hνcC．当入射光的频率ν大于νc时，若ν增大，则逸出功增大D．当入射光的频率ν大于νc时，若ν增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍14.关于光的本性，下列说法中正确的是( )A．光子的能量由光的强度所决定B．光的本性是：光既具有波动性，又具有粒子性C．光子的能量与光的频率成正比D．光电效应和康普顿效应深入地揭示了光的粒子性的一面15.频率为ν的光照射某金属时，产生光电子的最大初动能为E km，则( )A．若改用频率为2ν的光照射，该金属产生光电子的最大初动能为2E kmB．若改用频率为2ν的光照射，该金属产生光电子的最大初动能为E km＋hνC．若改用频率为ν的光照射，该金属产生光电子的最大初动能为E km＋hνD．若改用频率为ν的光照射，该金属可能不发生光电效应三、实验题16.如图所示，这是工业生产中大部分光电控制设备用到的光控继电器的示意图，它由电源、光电管、放大器、电磁继电器等几部分组成．(1)示意图中，a端应是电源________极．(2)光控继电器的原理是：当光照射光电管时，________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(3)当用绿光照射光电管阴极K时，可以发生光电效应，则________说法正确．A．增大绿光照射强度，光电子的最大初动能增大B．增大绿光照射强度，电路中光电流增大四、计算题17.如图所示为证实电子波存在的实验装置，从F上漂出来的热电子可认为初速度为零，所加的加速电压U＝104V，电子质量为m＝9.1×10－31kg.电子被加速后通过小孔K1和K2后入射到薄的金箔上，发生衍射现象，结果在照相底片上形成同心圆明暗条纹．试计算电子的德布罗意波长．18.对应于3.4×10—19J的能量子，其电磁辐射的频率和波长各是多少？它是什么颜色？答案解析1.【答案】D【解析】紫光的频率大于蓝光的频率，一定能够使光电管发生光电效应，红光的频率、黄光的频率、绿光的频率都小于蓝光的频率，不一定能使光电管发生光电效应．2.【答案】C【解析】当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，有电子从锌板逸出，锌板带正电，选项C 正确，A、B、D错误．3.【答案】C【解析】光的波粒二象性是指光有时表现为波动性，有时表现为粒子性，二者是统一的，所以A 错误；在衍射现象中，暗条纹是指振动减弱的地方，并非光子不能到达的地方， B错误；光既具有粒子性，又具有波动性，大量的光子波动性比较明显，个别光子粒子性比较明显， C正确；光的粒子性和波动性与光子频率高低无关， D错误．4.【答案】C【解析】由电子云的定义我们知道，电子云不是一种稳定的概率分布，人们常用小黑点表示这种概率，小黑点的密疏代表电子在这一位置出现的概率大小，故只有C正确．5.【答案】C【解析】黑体自身辐射电磁波，不一定是黑的，故A错误；黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，故B错，C对；小孔只吸收电磁波，不反射电磁波，因此是小孔成了一个黑体，而不是空腔，故D错误．6.【答案】A【解析】由λ＝可知，动量大的波长短，电子与质子的速度相等时，电子动量小，波长长，A正确；电子与质子动能相等时，由动量与动能的关系p＝可知，电子的动量小，波长长，B错误；动量相等的电子和中子，其波长应相等，C错误；如果甲、乙两电子的速度远小于光速，甲的速度是乙的3倍，甲的动量也是乙的3倍，则甲的波长应是乙的，D错误．7.【答案】A【解析】由a、b、c三束单色光的波长关系λa>λb>λc，及波长、频率的关系知：三束单色光的频率关系为：νa<νb<νc.故当b光恰能使金属发生光电效应时，a光必然不能使该金属发生光电效应，c 光必然能使该金属发生光电效应，A对，B、C错；光电子的最大初动能与入射光频率有关，频率越高，最大初动能越大，所以c光照射时释放出的光电子的最大初动能最大，D错，故正确答案为A.8.【答案】C【解析】光的波动性指大量光子在空间各点出现的可能性的大小可以用波动规律来描述，不是惠更斯的波动说中宏观意义下的机械波．光的粒子性是指光的能量是一份一份的，每一份是一个光子，不是牛顿微粒说中的经典微粒．某现象说明光具有波动性，是指波动理论能解释这一现象．某现象说明光具有粒子性，是指能用粒子说解释这个现象．要区分题中说法和物理史实与波粒二象性之间的关系．C正确，A、B、D错误．9.【答案】C【解析】光波是一种概率波，大量光子将到达亮纹位置，但也有极少数光子到达暗纹位置，因此对某一光子到达屏上的位置不确定，故A、B、D均错误，C正确．10.【答案】D【解析】所谓量子化是指数据是分立的、不连续的，根据量子的定义可做出选择，人的个数只能取正整数，不能取分数或小数，因而是不连续的，是量子化的．其它三个物理量的数值都可以取小数或分数，甚至取无理数也可以，因而是连续的，非量子化的，故只有D正确．11.【答案】D【解析】单色光A照射两种金属时都能产生光电效应现象，单色光B照射时，只能使金属C产生光电效应现象，根据光电效应条件知，单色光A的频率大于单色光B的频率，则λ1＜λ2，单色光B照射时，只能使金属C产生光电效应现象，不能使金属D产生光电效应现象．知金属C的逸出功小于金属D的逸出功，即WC＜WD.故D正确，A，B，C错误．12.【答案】C【解析】根据光电效应方程有：E k＝hν－W，其中W为金属的逸出功：W＝hν0.由此可知E k－ν图象是一条直线，横截距大于零，故C正确．13.【答案】AB【解析】因入射光的频率大于或等于极限频率时会产生光电效应，所以A正确；因为金属的极限频率为νc，所以逸出功W0＝hνc，再由E k＝hν－W0得，E k＝2hνc－hνc＝hνc，B正确；因为逸出功是光电子恰好逸出时需要做的功，对于同种金属是恒定的，故C错误；由E k＝hν－W0＝hν－hνc＝h(ν－νc)可得，当ν增大一倍时：＝≠2，故D错误．14.【答案】BCD【解析】根据E＝hν，可知：光子的能量与光的频率成正比，A错误，C正确；光既具有波动性，又具有粒子性，B正确，光电效应和康普顿效应反映光的粒子性，D正确．15.【答案】BD【解析】频率为ν(频率)的光照射某金属时，产生光电子的最大初动能为E km，根据光电效应方程知，逸出功W0＝hν－E km.改用频率为2ν的光照射，则最大初动能E km′＝h2ν－W0＝hν＋E km，即A错误，B正确．若改用频率为ν的光照射，若能发生光电效应，则最大初动能E km′′＝h－W0＝E km－hν，C 错误．若改用频率为ν的光照射，可能光的频率小于金属的截止频率，不能发生光电效应，D正确．16.【答案】(1)正 (2)阴极K发射电子，电路中产生电流，经放大器放大的电流产生的磁场使铁芯M磁化，将衔铁N吸住．无光照射光电管时，电路中无电流，N自动离开M(3)B【解析】17.【答案】1.23×10－11m【解析】将eU＝E k＝mv2，p＝，λ＝联立，得λ＝，代入数据可得λ≈1.23×10－11m.18.【答案】5.13×10－14Hz 5.85×10－7m 黄色【解析】根据公式ɛ＝hν和ν＝得ν＝5.13×1014Hzλ＝5.85×10－7m频率属于黄光的频率范围，它是黄光，其波长为5.85×10－7m。

人教版选修3-5课后作业第十七章粒子的波动性

人教版选修3-5课后作业第十七章粒子的波动性一、选择题1.(多选)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具有粒子性C.光波不同于机械波,它具有物质性D.光的波动性和粒子性是相互矛盾的,无法统一2.(多选)光通过各种不同的障碍物后会产生各种不同的衍射条纹,衍射条纹的图样与障碍物的形状相对应。

这一现象说明( )A.光是电磁波B.光具有波动性C.光可以携带信息D.光具有波粒二象性3.关于光的波粒二象性,下列说法中不正确的是( )A.波粒二象性指光有时突出表现为波动性,有时突出表现为粒子性B.光的频率越高,粒子性越明显C.能量越大的光子其波动性越显著D.光的波粒二象性应理解为,在某种场合下光的粒子性表现明显,在另外某种场合下光的波动性表现明显4.(多选)下列关于光的波粒二象性的说法中,正确的是( )A.光既有波动性,又有粒子性B.光表现出波动性时就不具有粒子性,表现出粒子性时就不具有波动性C.大量光子产生的效果往往显示出波动性,个别光子产生的效果往往显示出粒子性D.光有粒子性,但不能把光子等同于质点,光有波动性,但不能把光等同于宏观的机械波5.(多选)实物粒子和光都具有波粒二象性,下列事实中突出体现波动性的是( )A.电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样B.人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构C.人们利用电子显微镜观测物质的微观结构D.光电效应实验中,光电子的最大初动能与入射光的频率有关,与入射光的强度无关6.(多选)关于物质波,下列认识中错误的是( )A.任何运动的物体(质点)都伴随一种波,这种波叫物质波B.X射线的衍射实验,证实了物质波的假设是正确的C.电子的衍射实验,证实了物质波的假设是正确的D.宏观物体尽管可以看做物质波,但它们不具有干涉、衍射现象7.(多选)波粒二象性是微观世界的基本特征,以下说法正确的是( )A.光电效应现象揭示了光具有粒子性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8.质量为m 的粒子原来的速度为v,现将粒子的速度增大为2v,则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√2倍9.美国科学家卡尔多·贾科尼由于发现宇宙X 射线源而获得诺贝尔物理学奖。

人教版高中物理选修3-5第17章波粒二象性章末检测题A卷.docx

高中物理学习材料（鼎尚**整理制作）第十七章波粒二象性检测题A卷一、选择题（本题共40小题，每题4分，共40分）1.关于热辐射下列说法中正确的是A．物体在室温时辐射的主要成分是波短较长的电磁波B．随这温度的升高热辐射中较短波长的成分越来越多C．给一块铁块加热依次呈现暗红、赤红、橘红等颜色D．辐射强度俺波长的分布情况随物体的温度而有所不同，这是热辐射的一种特性2.下列宏观概念中，是量子化的有：A．物体的质量B．弹簧振子的能量C．汽车的个数D．卫星绕地球运行的轨道3.关于康普顿效应下列说法中正确的是A．石墨对X射线散射时，部分射线的波长变长B．康普顿效应仅出现在石墨对X射线的散射中C．康普顿效应证明了光的粒子性D．光子有动量4．一束绿光照射某金属发生了光电效应，对此，以下说法中正确的是[] A．若增加绿光的照射强度，则单位时间内逸出的光电子数目不变B．若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子最大初动能增加C．若改用紫光照射，则逸出光电子的最大初动能增加D．若改用紫光照射，则单位时间内逸出的光电子数目一定增加5.（改编题）关于光的波粒二象性的说法中正确的是A．有的光是粒子，有的光是波B．光子和光电子都是一种粒子C．射线有显著的粒子性，而没有波动性D．光的波长越长，其波动性越明显；波长越短，其粒子性越显著6．下列关于光子的说法中，正确的是A．在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子B．光子的能量由光强决定，光强大，每份光子的能量一定大C．光子的能量由光频率决定，其能量与它的频率成正比D．光子可以被电7．某金属在一束绿光的照射下发生了光电效应（）A ．若增加绿光的照射强度，则单位时间内逸出的光电子数不变B ．若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子最大初动能增加C ．若改用紫光照射，则逸出的光电子的最大初动能增加D ．若改用紫光照射，则单位时间内逸出的光电子数目一定增加8．关于光的波粒二象性的叙述中正确的是A.光有波动性，又有粒子性，这是相互矛盾、不统一的B.任何光现象都能明显地显示波动性与粒子性C.大量光子产生的效果往往显示波动性，个别光子产生的效果往往显示粒子性D.频率较低的光子往往显示波动性，频率较高的光子往往显示粒子性9．用红光照射光电管发生光电效应时，光电子的最大初动能为E k ，光电流的强度为I ．若改用强度与红光相同的紫光照射同一光电管，则产生的光电子的最大初动能和光电流的强度正确的是（）A ．E k 增大，I 增大B ．E k 增大，I 减小C ．E k 增大，I 不变D ．E k 减小，I 不变10. 如图所示，当电键K 断开时，用光子能量为2.5 eV 的一束光照射阴极P ，发现电流表读数不为零。

【人教版】物理选修3-5：17.3《粒子的波动性》(附答案)

一、光的波粒二象性 1．光的波粒二象性光既具有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性。
2．光子的能量和动量 (1)能量：ε＝ hv 。
h (2)动量：p＝ λ 。 (3)意义：能量 ε 和动量 p 是描述物质的粒子性的重要物理量；波长 λ 和频率 ν 是描述物质的波动性的典型物理量。
因此 ε＝ hv 和 p＝hλ揭示了光的粒子性和波动性之间的密切关系，普朗克常量 h 架起了粒子性与波动性之间的桥梁。
C．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性
越显著
D．光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明
光具有粒子性
[思路点拨] 解答本题应注意以下三个方面：
(1)光子与实物粒子的区别。
(2)光的波粒二象性是光的本性。
(3)光显示波动性或粒子性是有条件对应的。
[解析] 一切光都具有波粒二象性，光的有些行为(如干涉、衍射)表现出波动性，光的有些行为(如光电效应)表现出粒子性，所以不能说有的光是波，有的光是粒子，A 错误；虽然光子和电子都是微观粒子，都具有波粒二象性，但电子是实物粒子，有静止质量，光子不是实物粒子，没有静止质量，电子是以实物形式存在的物质，光子是以场形式存在的物质，所以不能说光子和电子是同样的一种粒子，B 错误；波长长，容易发生干涉、衍射，波动性强，反之，波长短，光子能量大，粒子性强，C 正确；干涉、衍射是波特有的现象，光电效应说明光具有粒子性，D 正确。
对光的波粒二象性的理解
1．对光的本性认识史人类对光的认识经历了漫长的历程，从牛顿的光的微粒说、托马斯·杨和菲涅耳的波动说，从麦克斯韦的光的电磁说到爱因斯坦的光子说。直到二十世纪初，对于光的本性的认识才提升到一个更高层次，即光具有波粒二象性。

2018版高中物理选修3-5学业分层测评：第17章 3 粒子的波动性含解析精品

学业分层测评(七)(建议用时：45分钟)[学业达标]1．(多选)能说明光具有波粒二象性的实验是()【导学号：54472029】A．光的干涉和衍射B．光的干涉和光电效应C．光的衍射和康普顿效应D．光电效应和康普顿效应【解析】光的干涉和光的衍射只说明光具有波动性，光电效应和康普顿效应只说明光具有粒子性，B、C正确．【答案】BC2．(多选)关于物质波，下列认识正确的是()A．任何运动的物体(质点)都对应一种波，这种波叫物质波B．X射线的衍射实验证实了物质波假说是正确的C．电子的衍射实验证实了物质波假说是正确的D．宏观物体尽管可以看成物质波，但无法观察到其干涉、衍射等现象【解析】由德布罗意假说可判断选项A正确；X射线的衍射实验证实了X 射线是波长很短的电磁波，故选项B错误；电子的衍射实验证实了电子具有波动性，故选项C正确；宏观物体对应的物质波的波长极短，实验室无法进行实验，选项D正确．【答案】ACD3．(多选)下列关于实物粒子的说法中正确的是()【导学号：54472180】A．向前飞行的子弹不具有波动性B．射击运动员之所以很难射中靶子，是因为子弹具有波动性C．子弹既具有粒子性，又具有波动性D．子弹具有波动性，但波长很短表现不出来【解析】运动的实物粒子具有波粒二象性，对子弹来说，其德布罗意波长很短，很难表现出波动性，子弹的波动性对射击的准确性没有任何影响，故C、D正确，A、B错误．【答案】CD4．(多选)对光的认识，以下说法中正确的是()【导学号：54472181】A．个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性B．光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的C．光表现出波动性时，就不具有粒子性了，光表现出粒子性时，就不具有波动性了D．光的波粒二象性应理解为在某种情景下光的波动性表现明显，在另外某种情景下，光的粒子性表现明显【解析】个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性；光与物质相互作用，表现为粒子性，光的传播表现为波动性，光的波动性与粒子性都是光的本质属性．因为波动性表现为粒子分布概率，光的粒子性表现明显时仍具有波动性，因为大量粒子的行为呈现出波动规律，故正确选项有A、B、D.【答案】ABD5．(多选)关于光的波粒二象性的说法中，正确的是()A．一束传播的光，有的光是波，有的光是粒子B．光子与电子是同样的一种粒子，光波与机械波是同样的一种波C．当光和物质相互作用时表现出粒子性D．光在传播过程中表现出波动性【解析】光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性，A错误；当光和物质作用时，是“一份一份”的，表现出粒子性，光的干涉、衍射又说明光是一种波，光既不同于宏观的粒子，也不同于宏观的波，B错误，C、D正确．【答案】CD6．下列说法中正确的是()【导学号：54472182】A．质量大的物体，其德布罗意波长较短B．速度大的物体，其德布罗意波长较短C．动量大的物体，其德布罗意波长较短D．动能大的物体，其德布罗意波长较短【解析】根据公式λ＝hp可以判断动量大的物体德布罗意波长较短，故C正确．【答案】 C7．(多选)利用X射线或中子束得到晶体的衍射图样，进而分析出晶体的原子排列．则下列分析中正确的是()【导学号：54472183】A．电子显微镜所利用的是电子的物质波的波长比原子尺寸小得多B．电子显微镜中电子束运动的速度应很小C．要获得晶体的X射线衍射图样，X射线波长要远小于原子的尺寸D．中子的物质波的波长可以与原子尺寸相当【解析】电子的物质波的波长比原子尺寸小得多，它的动量应很大，即速度应很大，A正确，B错误；由题中信息“利用X射线或中子束得到晶体的衍射图样”及发生衍射现象的条件可知，中子的物质波或X射线的波长与原子尺寸相当，C错误，D正确．【答案】AD8．任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与之对应，波长是λ＝hp，式中p是运动物体的动量，h是普朗克常量，人们把这种波叫德布罗意波，现有一个德布罗意波长为λ1的物体1和一个德布罗意波长为λ2的物体2相向正碰后粘在一起，已知|p1|<|p2|，则粘在一起的物体的德布罗意波长为________．【解析】由动量守恒p2－p1＝(m1＋m2)v知，即hλ2－hλ1＝hλ，所以λ＝λ1λ2λ1－λ2.【答案】λ1λ2λ1－λ2[能力提升]6．2002年诺贝尔物理学奖中的一项是奖励美国科学家贾科尼和日本科学家小柴昌俊发现了宇宙X射线源．X射线是一种高频电磁波，若X射线在真空中的波长为λ，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()【导学号：54472184】A．E＝hλc，p＝0B．E＝hλc，p＝hλc2C．E＝hcλ，p＝0 D．E＝hcλ，p＝hλ【解析】根据E＝hν，且λ＝hp，c＝λν可得X射线每个光子的能量为E＝hcλ，每个光子的动量为p＝h λ.【答案】 D7．利用金属晶格(大小约10－10 m)作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子通过电场加速后，让电子束照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样．已知电子质量为m，电荷量为e，初速度为0，加速电压为U，普朗克常量为h，则下列说法中正确的是()A．该实验说明了电子具有粒子性B．实验中电子束的德布罗意波波长为λ＝h2meUC．加速电压U越大，电子的衍射现象越明显D．若用相同动能的质子替代电子，衍射现象将更加明显【解析】得到电子的衍射图样，说明电子具有波动性，A错误；由德布罗意波波长公式λ＝hp，而动量p＝2mE k＝2meU，两式联立得λ＝h2meU，B正确；从公式λ＝h2meU可知，加速电压越大，电子的波长越小，衍射现象就越不明显，C错误；用相同动能的质子替代电子，质子的波长变小，衍射现象相比电子不明显，故D错误．【答案】 B11．如图17-3-2所示为证实电子波存在的实验装置，从F上出来的热电子可认为初速度为零，所加的加速电压U＝118 V，电子质量为m＝9.1×10－31 kg，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s.电子被加速后通过小孔K1和K2后入射到薄的金箔上，发生衍射作用，结果在照相底片上形成同心圆明暗条纹．试计算电子的德布罗意波长.【导学号：54472221】图17-3-2【解析】根据动能定理有eU ＝12m v 2根据动能和动量的定义式有E k ＝12m v 2＝(m v )22m ＝p 22m 以上两式与λ＝h p 联立，得λ＝h 2meU ，代入数据可得λ≈1.23×10－11 m.【答案】 1.23×10－11 m8．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λ，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 λ)；(2)若太阳帆是黑色的，飞船的加速度又为多少？【导学号：54472222】【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N ＝nS由动量定理有F Δt ＝N Δt ·2p所以F ＝N ·2p而光子动量p ＝h λ，所以F ＝2nSh λ 由牛顿第二定律可得飞船加速度的表达式为a ＝F m ＝2nSh mλ.(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 ′＝nSh λ，飞船的加速度a ′＝nShmλ.【答案】 (1)2nSh mλ (2)nSh mλ。

2018年人教版物理选修3-5 第17章 3 粒子的波动性

2．光子的能量和动量 (1)能量：ε＝___. hν h (2)动量：p＝__. λ 3．意义能量ε和动量p是描述物质的____ 粒子性的重要物理量；波长λ和频率ν是描述物 h hν 和p＝__ 波动性的典型物理量．因此ε＝___ 质的____ λ 揭示了光的粒子性和波动性之间的密切关系．
[再判断] 1．光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有波动性．(√) 2．光子数量越大，其粒子性越明显．(×) 3．光具有粒子性，但光子又不同于宏观观念的粒子．(√)
【答案】 CD
2．下列关于光的波粒二象性的说法中，正确的是(
) 【导学号：54472028】
A．有的光是波，有的光是粒子 B．光子与电子是同样的一种粒子 C．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著 D．大量光子的行为往往显示出粒子性
【解析】
一切光都具有波粒二象性，光的有些行为(如干涉、衍射)表现
出波动性，有些行为(如光电效应)表现出粒子性，所以，不能说有的光是波，有的光是粒子．虽然光子与电子都是微观粒子，都具有波粒二象性，但电子是实物粒子，有静止质量，光子不是实物粒子，没有静止质量，电子是以实物形式存在的物质，光子是以场形式存在的物质，所以，不能说光子与电子是同样的一种粒子．光的波粒二象性的理论和实验表明，大量光子的行为表现出波动性，个别光子的行为表现出粒子性．光的波长越长，衍射性越好，即波动性越显著，光的波长越短，其光子能量越大，个别或少数光子的作用就足以引起光接收装置的反应，所以其粒子性就很显著，故C正确，A、B、D错误．
ε h 德布罗意给出的ν＝h和λ＝p关系同样正确．
动量很大，对应的德布罗 ②宏观物体的质量比微观粒子大得多，运动时的____
【提示】不正确．光具有波粒二象性，只是有时表现为波动性，有时表现为粒子性，并不是有的光是波，有的光是粒子．

人教版高二物理选修3-5 第17章第3节粒子的波动性同步测试(含解析)

人教版高二物理选修3-5 第17章第3节粒子的波动性同步测试一、单选题（本大题共10小题，共40.0分）1.关于光的波粒二象性，下列说法正确的是()A. 有的光是粒子,有的光是波B. 大量光子的行为表现为粒子性C. 光电效应揭示了光具有粒子性,康普顿效应揭示了光具有波动性D. 光的波长越长,其波动性越明显；波长越短,其粒子性越显著2.一个质量为m、电荷量为q的带电粒子，由静止开始经加速电场加速后（加速电压为U），该粒子的德布罗意波长为（）A. B. C.3.关于物质波，以下观点不正确的是（）A. 只要是运动着的物体,不论是宏观物体还是微观粒子,都有相应的波与之对应,这就是物质波B. 只有运动着的微观粒子才有物质波,对于宏观物体,不论其是否运动,都没有相对应的物质波C. 由于宏观物体的德布罗意波长太小,所以无法观察到它们的波动性D. 电子束照射到金属晶体上得到了电子束的衍射图样,从而证实了德布罗意的假设是正确的4.下列关于光的波粒二象性的说法中，正确的是（）A. 有的光是波,有的光是粒子B. 光子在电场中可以被加速C. 光的波长越长,其波动性越显著,频率越高,其粒子性越显著D. 大量光子产生的效果往往表现为粒子性5.下列说法正确的是（）A. 爱因斯坦在光的粒子性的基础上,建立了光电效应方程B. 康普顿效应表明光子只具有能量,不具有动量C. 实物的运动有特定的轨道,所以实物不具有波粒二象性D. 德布罗意指出微观粒子的动量越大,其对应的波长就越长6.下列关于光的波粒二象性的说法中，正确的是（）A. 一束传播的光,有的光是波,有的光是粒子B. 光子与电子是同一种粒子,光波与机械波是同样一种波C. 光的波动性是由于光子间的相互作用而形成的D. 光是一种波,同时也是一种粒子,光子说并未否定波动说,在光子的能量中,频率v表示的仍是波的特性7.下列说法中正确的是（）A. 光电效应说明光具有粒子性,而且光电子的最大初动能与入射光的强度有关,单位时间内逸出的光电子数目与入射光的频率有关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. 动能相等的质子和电子,它们的物质波波长也相等D. 研究表明：随着温度的升高,黑体辐射强度的最大值向波长较长的方向移动8.关于物质波下列说法中正确的是（）A. 实物粒子与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B. 物质波和光波都不是概率波C. 粒子的动量越小,其波动性越易观察D. 粒子的动量越大,其波动性越易观察9.关于光的波动性与粒子性，下列说法错误的是( )A. 大量光子的行为能明显地表现出波动性,而个别光子的行为往往表现出粒子性B. 光在传播时往往表现出粒子性,而光在与物质相互作用时往往表现出波动性C. 频率越低、波长越长的光子波动性越明显,而频率越高、波长越短的光子粒子性越明显D. 光子的能量与光的频率成正比,这说明光的波动性与光的粒子性是统一的10.下列说法正确的是( )A. 在关于物质波的表达式和中,能量和动量p是描述物质的粒子性的重要物理量,波长和频率v是描述物质的波动性的典型物理量B. 钍核衰变为镤核时,衰变前Th核质量等于衰变后Pa核与粒子的总质量C. 根据玻尔理论,氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时,要释放一定频率的光子,同时电子的动能减少D. 光电效应的实验结论是：对于某种金属,超过极限频率的入射光的频率越高,所产生的光电流就越强二、填空题（本大题共5小题，共20.0分）11.人类在对光的本性认识过程中，通过________实验现象认识到光是一种波动；通过________实验现象认识到光也具有粒子性。

高二物理人教版选修3-5第十七章过关检测含解析

答案:B
6.下列关于微观粒子波粒二象性的认识,正确的是( )
A.因实物粒子具有波动性,故其轨迹是波浪线
B.由概率波的知识可知,因微观粒子落在哪个位置不能确定,所以粒子没有确定的轨迹
C.由概率波的知识可知,因微观粒子落在哪个位置不能确定,再由不确定性关系知粒子动量将完全确定
D.大量光子表现出波动性,此时光子仍具有粒子性
答案:BC
二、填空题(每小题10分,共20分。把答案填在相应的横线上)
9.有一种实验装置可以逐个地释放可见光子。在一次实验中,释放的光子频率为6×1014 Hz,光屏每秒钟接收到的光子能量为5×10-13 J,光子释放处到光屏的距离足够远,则根据以上数据可计算出空气中相邻两个光子间的平均距离约为 m。(普朗克常量h=6.626×10-34 J·s,保留两位有效数字)
解析:实物粒子的波动性指实物粒子是概率波,与经典的波不同,选项A错误;微观粒子落点位置不能确定,与经典粒子有确定轨迹不同,选项B正确;单缝衍射中,微观粒子通过狭缝,其位置的不确定量等于缝宽,其动量也有一定的不确定量,选项C错误;波动性和粒子性是微观粒子的固有特性,无论何时二者都同时存在,选项D正确。
U==8×102V。
答案:(1)1.5×10-23 kg·m/s
(2)8×102 V
——教学资料参考参考范本——
高二物理人教版选修3-5第十七章过关检测含解析
______年______月______日
__满分:100分)
一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。在每小题给出的四个选项中,第1~5题只有一项符合题目要求,第6~8题有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
解析:设每秒释放光子数为n,有nhν=E,则相邻两个光子间的平均距离Δl=,联立解得Δl=2.4×102m。

2017-2018学年高中物理选修3-5检测：第十七章第3节粒

[随堂达标]1．(2016·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．对光的认识，以下说法正确的是( )A ．光波和声波的本质相同，都具有波粒二象性B ．光既具有波动性，又具有粒子性，两种性质是不相容的C ．光表现出波动性时，就不具有粒子性了，光表现出粒子性时，就不具有波动性了D ．光的波粒二象性应理解为：在某种场合下光的波动性表现明显，在另外某种场合下，光的粒子性表现明显解析：选D.光波是电磁波，具有波粒二象性，声波是机械波，是振动在介质中的传播，二者本质不同，A 错；光的干涉、衍射现象，这属于波的特征，微粒说无法解释．光电效应现象用波动说无法解释，而用光子说可以完美地进行解释，证实光具有粒子性．因此，光既具有波动性，又具有粒子性，B 错；光的波动性与粒子性都是光的本质属性，只是表现明显与否，不容易观察并不说明不具有，C 错；波动性和粒子性是光在不同情况下的不同表现，是同一客体的两个不同侧面、不同属性，我们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 对．3．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．4．电子经电势差为U ＝220 V 的电场加速，在v <c 的情况下，求此电子的德布罗意波长．(已知：电子质量为9.11×10－31 kg ，电子电荷量为1.6×10－19 C)解析：在电场作用下12mv 2＝eU ，得v ＝2eU m ，根据德布罗意波长λ＝h p 得λ＝h mv ＝h 2meU＝1.23U nm ，由于电压U ＝220 V ，代入上式得λ＝1.23220nm ＝8.29×10－2 nm ＝8.29×10－11 m. 答案：8.29×10－11 m[课时作业] [学生用书P82(独立成册)]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．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( )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λ＝h p可知，如果电子的德布罗意波长与中子相等，则电子与中子一定具有相同的动量，故C 项正确．4．(2016·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λ，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( )A ．E ＝h λc，p ＝0 B ．E ＝h λc ，h λc 2 C ．E ＝hc λ，p ＝0 D ．E ＝hc λ，p ＝h λ解析：选D.根据E ＝hν，且λ＝h p ，c ＝λν可得X 射线每个光子的能量为E ＝hc λ，每个光子的动量为p ＝h λ，故选D. 5．影响显微镜分辨率本领的一个因素是衍射，衍射现象越明显，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像．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E k ＝12mv 2＝eU ＝p 22m ，又p ＝h λ，故eU ＝h 22m λ2，可得λ＝h 22emU.对电子来说，加速电压越高，λ越小，衍射现象越不明显，故选项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．二、多项选择题6．(2016·山西临汾高二检测)关于光的波粒二象性的理解正确的是( )A ．大量光子的行为往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性B ．光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子C ．高频光是粒子，低频光是波D ．波粒二象性是光的根本属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著解析：选AD.光的波粒二象性指光有时候表现出的粒子性较明显，有时候表现出的波动性较明显，D 正确；大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性，A 正确；光在传播时波动性显著，光与物质相互作用时粒子性显著，B 错误；频率高的光粒子性显著，频率低的光波动性显著，C 错误．7．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3.0×108 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3×108 m/s ，故选项D 正确．8．(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λ＝h p和p 2＝2mE k 知动能相等的质子和电子动量不同，德布罗意波长不相等，选项D 错误．9．频率为ν的光子，德布罗意波波长为λ＝h p，能量为E ，则光的速度为( ) A.E λhB ．pE C.E p D.h 2Ep解析：选AC.根据c ＝λν，E ＝h ν，λ＝h p ，即可解得光的速度为E λh 或E p，故选A 、C. 10．根据物质波的理论，下列说法正确的是( )A ．微观粒子有波动性，宏观物体没有波动性B ．微观粒子和宏观物体都具有波动性C ．宏观物体的波动性不易被察觉，因为它的波长太长D ．速度相同的质子和电子，电子的波动性更为明显解析：选BD.一切运动物体都有一种波与它相对应，所以宏观物体也具有波动性，选项A 错误，选项B 正确；物质波的波长与其动量成反比，因宏观物体的动量较大，所以其德布罗意波长非常短，不易观察到其衍射现象，选项C 错误；速度相同的质子和电子，电子的质量较小，动量较小，物质波的波长较长，故波动性明显，选项D 正确．三、非选择题11．金属晶体中晶格大小的数量级是10－10 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 ＝1.6×10－19 C ，质量m ＝0.90×10－30 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 ＝12mv 2① 据德布罗意物质波理论知，电子的德布罗意波长λ＝h p，② 其中p ＝mv ，③解①②③方程组可得U ＝h 22em λ2＝153 V. 答案：153 V12．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λ，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 λ)； (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N ＝nS ，由动量定理有F Δt ＝N Δt ·2p ，所以F ＝N ·2p ，而光子动量p ＝h λ，所以F ＝2nSh λ. 由牛顿第二定律可得飞船加速度的表达式为a ＝F m ＝2nSh m λ. (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 ′＝nSh λ，飞船的加速度a ′＝nSh mλ. 答案：(1)2nSh m λ (2)nSh m λ。

2018版高中物理选修3-5：第17章章末综合测评含解析精品

章末综合测评(二)(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(本题共9小题，每小题6分，共54分，在每小题给出的4个选项中，第1～6题只有一个选项符合要求，第7～9题有多个选项符合要求．全选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．)1．一个光子和一个电子具有相同的波长，则()A．光子具有较大的动量B．光子具有较大的能量C．电子与光子的动量相等D．电子和光子的动量大小关系不确定【解析】根据德布罗意波长公式λ＝hp，若一个光子的德布罗意波长和一个电子的波长相等，则光子和电子的动量一定相等故A、D错误，C正确；光子的能量E光＝hν＝hcλ，电子的能量E e＝mc2＝m v c2v＝pc2v＝hc2λv＝cv·E光，因电子的速度v＜c，故E e＞E光，B错误．【答案】 C2．光电效应实验中，下列表述正确的是()A．光照时间越长光电流越大B．入射光足够强就可以有光电流C．遏止电压与入射光的频率成正比D．入射光频率大于极限频率才能产生光电子【解析】在光电效应中，若照射光的频率小于极限频率，无论光照时间多长，光照强度多大，都无光电流，当照射光的频率大于极限频率时，立刻有光电子产生，故A、B错误，D正确．由－eU＝0－E k，E k＝hν－W，可知U＝(hν－W)/e，即遏止电压与入射光频率ν有关，但二者间不是正比关系，C错误．【答案】 D3．紫外线光子的动量为hνc，一个静止的O3吸收了一个紫外线光子后()【导学号：54472188】A．仍然静止B．沿着光子原来运动的方向运动C．沿光子运动相反方向运动D．可能向任何方向运动【解析】由动量守恒定律知，吸收了紫外线光子的O3分子与光子原来运动方向相同，故正确选项为B.【答案】 B4．用波长为λ1和λ2的单色光A和B分别照射两种金属C和D的表面．单色光A照射两种金属时都能产生光电效应现象；单色光B照射时，只能使金属C 产生光电效应现象，不能使金属D产生光电效应现象，设两种金属的逸出功分别为W C和W D，则下列选项正确的是()【导学号：54472189】A．λ1＞λ2，W C＞W D B．λ1＞λ2，W C＜W DC．λ1＜λ2，W C＞W D D．λ1＜λ2，W C＜W D【解析】由题意知，A光光子的能量大于B光光子的能量，根据E＝hν＝h cλ，得λ1＜λ2；又因为单色光B只能使金属C产生光电效应现象，不能使金属D产生光电效应现象，所以W C＜W D，故正确选项是D.【答案】 D5．光子有能量，也有动量p＝hλ，它也遵守有关动量的规律，真空中有一如图1所示装置可绕通过横杆中点的竖直轴OO′在水平面内灵活地转动，其中左边是圆形黑纸片，右边是和左边大小、质量均相同的圆形白纸片．当用平行白光垂直照射这两个圆面时，关于此装置开始时转动情况(俯视)的下列说法中正确的是()【导学号：54472180】图1A．顺时针方向转动B．逆时针方向转动C．都有可能D．不会转动【解析】光照射到黑纸片上时被吸收，照射到白纸片上时被反射，因此白纸片受到的冲量大，装置逆时针转动，故正确选项为B.【答案】 B6．研究光电效应规律的实验装置如图2所示，以频率为ν的光照射光电管阴极K时，有光电子产生．由于光电管K、A间加的是反向电压，光电子从阴极K发射后将向阳极A做减速运动．光电流i由图中电流计G测出，反向电压U 由电压表V测出．当电流计的示数恰好为零时，电压表的示数称为反向截止电压U c.在下列表示光电效应实验规律的图象中，错误的是()【导学号：54472181】图2A BC D【解析】当反向电压U与入射光频率ν一定时，光电流i与光强成正比，所以A正确；频率为ν的入射光照射阴极所发射出的光电子的最大初动能为E k ＝hν－W0，而遏止电压U c与最大初动能的关系为eU c＝E k，所以遏止电压U c与入射光频率ν的关系是eU c＝hν－W0，其函数图象不过原点，所以B错误；当光强与入射光频率一定时，单位时间内单位面积上逸出的光电子数及其最大初动能是一定的，所形成的光电流强度会随反向电压的增大而减小，所以C正确；根据光电效应的瞬时性规律知D正确．【答案】 B7．在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是()A．增大入射光的强度，光电流增大B．减小入射光的强度，光电效应现象消失C．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应D．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大【解析】增大入射光强度，单位时间内照射到单位面积的光电子数增加，则光电流将增大，故选项A正确；光电效应是否发生取决于照射光的频率，而与照射强度无关，故选项B错误．用频率为ν的光照射光电管阴极，发生光电效应，用频率较小的光照射时，若光的频率仍大于极限频率，则仍会发生光电效应，选项C错误；根据hν－W逸＝12m v2可知，增加照射光频率，光电子的最大初动能也增大，故选项D正确．【答案】AD8．下列叙述的情况中正确的是()A．光的粒子性说明每个光子就像一个极小的球体一样B．光是波，与橡皮绳上的波类似C．光是波，但与宏观概念的波有本质的区别D．光是一种粒子，它和物质作用是“一份一份”进行的【解析】光的粒子性说明光是一种粒子，但到达空间某位置的概率遵守波动规律，与宏观概念的粒子和波有着本质的不同，所以选项A、B错误，C正确．根据光电效应可知，光是一种粒子，光子与电子的作用是一对一的关系，所以选项D正确．【答案】CD9．电子的运动受波动性的支配，对于氢原子的核外电子，下列说法正确的是()A．氢原子的核外电子可以用确定的坐标描述它们在原子中的位置B．电子绕核运动时，可以运用牛顿运动定律确定它的轨道C．电子绕核运动时，不遵从牛顿运动定律D．电子绕核运动的“轨道”其实是没有意义的【解析】微观粒子的波动性是一种概率波，对于微观粒子的运动，牛顿运动定律已经不适用了，所以氢原子的核外电子不能用确定的坐标描述它们在原子中的位置，电子的“轨道”其实是没有意义的，电子轨道只不过是电子出现的概率比较大的位置，综上所述，C、D正确．【答案】CD二、非选择题(本题共4小题，共46分．按题目要求作答．)10．(10分)太阳能直接转换的基本原理是利用光电效应，将太阳能转换成电能．如图3所示是测定光电流的电路简图，光电管加正向电压．图3(1)标出电源和电流表的正负极；(2)入射光应照在________极上．(3)电流表读数是10 μA，则每秒钟从光电管阴极发射出的光电子至少是________个．【解析】(1)加正向电压，应该是在电子管中电子由B向A运动，即电流是由左向右．因此电源左端是正极，右端是负极，电流表上端是正极，下端是负极．(2)光应照在B极上．(3)设电子个数为n，则I＝ne，所以n＝10×10－61.6×10－19＝6.25×1013(个)．【答案】(1)电源左端是正极，右端是负极；电流表上端是正极，下端是负极(2)B(3)6.25×101311．(12分)深沉的夜色中，在大海上航行的船舶依靠航标灯指引航道．如图4所示是一个航标灯自动控制电路的示意图．电路中的光电管阴极K涂有可发生光电效应的金属．下表反映的是各种金属发生光电效应的极限频率和极限波长，又知可见光的波长在400～770 nm(1 nm＝10－9m)．图4各种金属发生光电效应的极限频率和极限波长：(1)光电管阴极K上应涂有金属________；(2)控制电路中的开关S应和________(填“a”和“b”)接触；(3)工人在锻压机、冲床、钻床等机器上劳动时，稍有不慎就会把手压在里面，造成工伤事故．如果将上述控制电路中的电灯换成驱动这些机器工作的电机，这时电路中开关S应和________接触，这样，当工人不慎将手伸入危险区域时，由于遮住了光线，光控继电器衔铁立即动作，使机床停止工作，避免事故发生．【导学号：54472225】【解析】(1)依题意知，可见光的波长范围为400×10－9～770×10－9m而金属铯的极限波长为λ＝0.660 0×10－6m＝660×10－9m，因此，光电管阴极K上应涂金属铯．(2)深沉的夜色中，线圈中无电流，衔铁与b接触，船舶依靠航标灯指引航道，所以控制电路中的开关S应和b接触．(3)若将上述控制电路中的电灯换成电机，在手遮住光线之前，电机应是正常工作的，此时衔铁与a接触，所以电路中的开关S应和a接触．【答案】(1)铯(2)b(3)a12．(12分)德布罗意认为：任何一个运动着的物体，都有着一种波与它对应，波长是λ＝hp，式中p是运动着的物体的动量，h是普朗克常量．已知某种紫光的波长是440 nm，若将电子加速，使它的德布罗意波长是这种紫光波长的10－4倍，求：(1)电子的动量的大小；(2)试推导加速电压跟德布罗意波波长的关系，并计算加速电压的大小．电子质量m＝9.1×10－31 kg，电子电荷量e＝1.6×10－19 C，普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，加速电压的计算结果取一位有效数字．【导学号：54472226】【解析】(1)由λ＝hp知电子的动量p＝hλ＝1.5×10－23 kg·m/s.(2)电子在电场中加速，有eU＝12m v2又12m v2＝p22m解得U＝m v22e＝h22meλ2≈8×102 V.【答案】(1)1.5×10－23 kg·m/s(2)U＝h2 2meλ28×102 V13．(12分)如图5所示，相距为d的两平行金属板A、B足够大，板间电压恒为U，有一波长为λ的细激光束照射到B板中央，使B板发生光电效应，已知普朗克常量为h，金属板B的逸出功为W0，电子质量为m，电荷量为e.求：图5(1)从B 板运动到A 板所需时间最短的光电子，到达A 板时的动能；(2)光电子从B 板运动到A 板时所需的最长时间．【导学号：54472227】【解析】 (1)根据爱因斯坦光电效应方程得E k ＝hν－W 0光子的频率为ν＝c λ所以光电子的最大初动能为E k ＝hc λ－W 0能以最短时间到达A 板的光电子，是初动能最大且垂直于板面离开B 板的电子，设到达A 板的动能为E k1，由动能定理，得eU ＝E k1－E k所以E k1＝eU ＋hc λ－W 0.(2)能以最长时间到达A 板的光电子，是离开B 板时的初速度为零或运动方向平行于B 板的光电子．则d ＝12at 2＝Uet 22dm解得t ＝d 2mUe .【答案】 (1)eU ＋hc λ－W 0 (2)d2mUe。

物理选修3-5课后训练：第十七章第3节粒子的波动性含解析精品

课后训练1．人类对光的本性的认识经历了曲折的过程。

下列关于光的本性的陈述符合科学规律或历史事实的是()A．牛顿的“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”本质上是一样的B．光的双缝干涉实验显示了光具有波动性C．麦克斯韦预言了光是一种电磁波D．光具有波粒二象性2．对光的认识，以下说法正确的是()A．个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性B．光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的C．光表现出波动性时，就不具有粒子性了，光表现出粒子性时，就不具有波动性了D．光的波粒二象性应理解为：在某种场合下光的波动性表现明显，在另外某种场合下，光的粒子性表现明显3．对光的波粒二象性的说法中，正确的是()A．一束传播的光，有的光是波，有的光是粒子B．光子与电子是同一种粒子，光波与机械波是同样一种波C．光的波动性是由于光子间的相互作用而形成的D．光是一种波，同时也是一种粒子，光子说并未否定波动说，在光子的能量ε＝hν中，频率ν表示的仍是波的特性4．关于物质波，下列认识中错误的是()A．任何运动的物体(质点)都伴随一种波，这种波叫物质波B．X射线的衍射实验，证实了物质波假设是正确的C．电子的衍射实验，证实了物质波假设是正确的D．宏观物体尽管可以看做物质波，但它们不具有干涉、衍射等现象5．用显微镜观看细微结构时，由于受到衍射现象的影响而观察不清，因此观察越细小的结构，就要求波长越短，波动性越弱，关于在加速电压值相同的情况下，电子显微镜与质子显微镜的分辨本领，下列判定正确的是()A．电子显微镜分辨本领较强B．质子显微镜分辨本领较强C．两种显微镜分辨本领相同D．两种显微镜分辨本领不便比较6．用高压加速后的电子的德布罗意波的波长可以小到10－12m数量级。

用它观察尺度在10－10 m数量级的微小物体时，其衍射就可以忽略不计，从而大大提高了显微镜的分辨能力。

一台电子显微镜用来加速电子的电压高达U＝106V，求用它加速后的电子束的德布罗意波的波长。

物理新课堂学案选修3-5人教版检测：第十七章3粒子的波动性

第十七章波粒二象性3 粒子的波动性1．(多选)关于微观粒子波粒二象性的认识，正确的是()A．因实物粒子具有波动性，故其轨迹是波浪线B．由概率波的知识可知，因微观粒子落在哪个位置不能确定，所以粒子没有确定的轨迹C．只有光子具有波粒二象性，其他运动的微粒不具有波粒二象性D．光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性解析：实物粒子具有波动性，并不是其轨迹是波浪线，故A错误；由概率波的知识可知，因微观粒子落在哪个位置不能确定，所以粒子没有确定的轨迹，故B正确；光具有波粒二象性，实物粒子同样具有波粒二象性，故C错误；光具有波粒二象性，光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性，故D正确．答案：BD2．一颗质量为10 g的子弹，以200 m/s的速度运动着，则由德布罗意理论计算，要使这颗子弹发生明显的衍射现象，那么障碍物的尺寸为()A．3.0×10－10 m B．1.8×10－11 mC．3.0×10－34 m D．无法确定解析：λ＝hp＝hm v＝6.63×10－3410×10－3×200m≈3.32×10－34 m，故能发生明显衍射的障碍物尺寸应为选项C.答案：C3．(多选)关于物质波，下列认识中错误的是( )A ．任何运动的物体(质点)都伴随一种波，这种波叫物质波B ．X 射线的衍射实验，证实了物质波假设是正确的C ．电子的衍射实验，证实了物质波假设是正确的D ．宏观物体尽管可以看作物质波，但它们不具有干涉、衍射等现象解析：由德布罗意物质波理论知，任何一个运动的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与之相对应，这种波就叫物质波，可见，A 选项是正确的；由于X 射线本身就是一种波，而不是实物粒子，故X 射线的衍射现象并不能证实物质波理论的正确性，即B 选项错误；电子是一种实物粒子，电子的衍射现象表明运动着的实物粒子具有波动性，故C 选项是正确的；由电子穿过铝箔的衍射实验知，少量电子穿过铝箔后所落位置是散乱的，无规律的，但大量电子穿过铝箔后落的位置则呈现出衍射图样，即大量电子的行为表现出电子的波动性，故C 选项正确．干涉、衍射是波的特有现象，只要是波，都会发生干涉、衍射现象，故选项D 错误．综合以上分析知，本题应选B 、D.答案：BD4．电子经电势差为U ＝220 V 的电场加速，在v ≪c 的情况下，求此电子的德布罗意波长(已知：电子质量为9.11×10－31 kg ，电子电荷量为1.6×10－19 C)．解析：在电场作用下12m v 2＝eU ，得v ＝ 2eU m，根据德布罗意波长λ＝hp得λ＝hm v＝h2meU＝1.23Unm.由于电压U＝220 V，代入上式得λ＝1.23220nm＝8.29×10－2 nm＝8.29×10－11 m.答案：8.29×10－11 mA级抓基础1．下列光的波粒二象性的说法中，正确的是()A．有的光是波，有的光是粒子B．光的波长越短，其波动性越显著；波长越长，其粒子性越显著C．光的粒子性说明每个光子就像极小的小球体一样D．光波不同于宏观概念中的那种连续的波，它是表明大量光子运动规律的一种概率波解析：任何光都是既有波动性又有粒子性，故A错误；光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著；故B错误；光的粒子性说明光是不连续的，但不同于宏观的小球，故C错误；光波不同于宏观概念中的那种连续的波，它是表明大量光子运动规律的一种概率波，故D正确．答案：D2．(多选)关于物质波，以下说法中正确的是()A．任何一个物体都有一种波与之对应B．抖动细绳一端，绳上的波就是物质波C．动能相等的质子和电子相比，质子的物质波波长短D．宏观物体不会发生明显的衍射或干涉现象，所以没有物质波解析：由德布罗意假设可知，任何一个运动着的物体都有一种波与之对应，故A 对；绳上的波是机械波，B 错；动能相等时，由p ＝2mE k 得质子动量大些，由λ＝h p知质子物质波波长短，C 对；宏观物质波波长太短，难以观测，但具有物质波，D 错．答案：AC3．2002年诺贝尔物理学奖中的一项是奖励美国科学家贾科尼和日本科学家小柴昌俊发现了宇宙X 射线源．X 射线是一种高频电磁波，若X 射线在真空中的波长为λ，以h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速，以ε和p 分别表示X 射线每个光子的能量和动量，则( )A ．ε＝h λc，p ＝0 B ．ε＝h λc ，p ＝h λc 2 C ．ε＝hc λ，p ＝0 D ．ε＝hc λ，p ＝h λ解析：根据ε＝hν，且λ＝h p，c ＝λν可得X 射线每个光子的能量为ε＝hc λ，每个光子的动量为p ＝h λ. 答案：D4．在下列各组所说的两个现象中，都表现出光具有粒子性的是( )A ．光的折射现象、偏振现象B ．光的反射现象、干涉现象C ．光的衍射现象、色散现象D ．光电效应现象、康普顿效应解析：本题考查光的性质．干涉、衍射、偏振都是光的波动性的表现，只有光电效应现象和康普顿效应是光的粒子性的表现，D 正确．答案：DB级提能力5．人类对光的本性认识的过程中先后进行了一系列实验，如下所示的四个示意图表示的实验不能说明光具有波动性的是()解析：图中A、B、D分别是单缝衍射实验、双孔干涉实验和薄膜干涉的实验，干涉和衍射都是波的特有性质，因此单缝衍射实验、双孔干涉实验和薄膜干涉的实验都说明光具有波动性，故A、B、D 正确．C是光电效应实验，说明了光的粒子性，不能说明光的波动性．故选C.答案：C6．如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们的________也相等()A．速度B．动能C．动量D．总能量解析：根据德布罗意波的波长公式λ＝hp可知，如果电子的德布罗意波长与中子相等，则电子与中子一定具有相同的动量，故C项正确.答案：C7．如果一个中子和一个质量为10 g的子弹都以103m/s的速度运动，则它们的德布罗意波的波长分别是多长(中子的质量为1.67×10－27 kg)?解析：本题考查德布罗意波长的计算．任何物体的运动都对应着一个波长，根据公式λ＝h p不难求得结果．中子的动量为p 1＝m 1v ，子弹的动量为p 2＝m 2v ，据λ＝h p知中子和子弹的德布罗意波长分别为： λ1＝h p 1，λ2＝h p 2，联立以上各式解得：λ1＝h m 1v ，λ2＝h m 2v. 将m 1＝1.67×10－27 kg ，v ＝1×103 m/s ，h ＝6.63×10－34 J ·s ，m 2＝1.0×10－2 kg.代入上面两式可解得：λ1≈4.0×10－10 m ，λ2＝6. 63×10－35 m.答案：4.0×10－10 m 6.63×10－35 m精美句子1、善思则能“从无字句处读书”。

名师同步人教物理选修35课时分层训练：第十七章第3节粒子的波动性含解析

第十七章第3节粒子的波动性课时分层训练「基础达标练」1．人类对光的本性的认识经历了曲折的过程．下列关于光的本性的陈述不符合科学规律或历史事实的是()A．牛顿的“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”本质上是一样的B．光的双缝干涉实验显示了光具有波动性C．麦克斯韦预言了光是一种电磁波D．光具有波粒二象性解析：选A牛顿的“微粒说”认为光子是一个一个的实物粒子，爱因斯坦的“光子说”认为光子是一份一份的能量，两者有本质上的区别，A错误；干涉现象和衍射现象都能显示光的波动性，B正确；麦克斯韦预言了光是一种电磁波，后来赫兹用实验证实了光是一种电磁波，C正确；现代物理学认为光既具有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性，D正确．故选A.2．(2019·甘肃临夏中学高二期末)下面关于光的波粒二象性的说法中，不正确的是()A．大量光子产生的效果往往显示出波动性，个别光子产生的效果往往显示出粒子性B．频率越大的光其粒子性越显著，频率越小的光其波动性越显著C．光在传播时往往表现出波动性，光在跟物质相互作用时往往表现出粒子性D．光不可能同时既具有波动性，又具有粒子性解析：选D光既具有粒子性，又具有波动性，即光具有波粒二象性，D错误；大量光子产生的效果往往显示出波动性，个别光子产生的效果往往显示出粒子性，A正确；在光的波粒二象性中，频率越大的光其粒子性越显著，频率越小的光其波动性越显著，B正确；光在传播时往往表现出波动性，光在跟物质相互作用时往往表现出粒子性，C正确．故选D.3．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，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．4．通过学习波粒二象性的内容，你认为下列说法正确的是()A．能量较大的光子其波动性越显著B．速度相同的质子和电子相比，质子的波动性更为明显C．波粒二象性指光有时表现为波动性，有时表现为粒子性D．康普顿效应中光子与静止的电子发生相互作用后，光子的波长变短了解析：选C在光的波粒二象性中，频率越大的光，光子的能量越大，粒子性越显著，频率越小的光其波动性越显著，故A错误；速度相同的质子和电子可知，电子的波动性更为明相比，由于质子的质量更大，由p＝m v，以及λ＝hp显，故B错误；光的波粒二象性是指光波同时具有波和粒子的双重性质，但有时表现为波动性，有时表现为粒子性，大量的光子波动性比较明显，个别光子粒子性比较明显，故C正确；康普顿效应中光子与静止的电子发生相互作用后，光子的动量减小，所以波长变长了，故D错误．5．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 2 倍解析：选C根据公式λ＝hp＝hm v可以判断选项C正确．6．通过学习波粒二象性的内容，你认为下列说法符合事实的是()A．宏观物体的物质波波长非常短，极易观察到它的波动性B．光和电子、质子等实物粒子都具有波粒二象性C．康普顿效应中光子与静止的电子发生相互作用后，光子的波长变短了D．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须大于这个波长，才能产生光电效应解析：选B宏观物体的物质波波长非常短，非常不容易观察到它的波动性，故A错误；现代物理学已经证实，光和电子、质子等实物粒子都具有波粒二象性，故B正确；康普顿效应中光子与静止的电子发生相互作用后，光子的能量减小，波长变长了，康普顿效应证明光具有粒子性，故C错误；根据光电效应发生的条件可知，对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应，故D错误．7．(多选)为了观察晶体的原子排列，可以采用下列方法：①用分辨率比光学显微镜更高的电子显微镜成像(由于电子的物质波波长很短，能防止发生明显衍射现象，因此电子显微镜的分辨率高)；②利用X射线或中子束得到晶体的衍射图样，进而分析出晶体的原子排列．则下列分析中正确的是() A．电子显微镜所利用的是电子的物质波的波长比原子尺寸小得多B．电子显微镜中电子束运动的速度应很小C．要获得晶体的X射线衍射图样，X射线波长要远小于原子的尺寸D．中子的物质波的波长可以与原子尺寸相当解析：选AD由题目所给信息“电子的物质波波长很短，能防止发生明显衍射现象”及发生明显衍射现象的条件可知，电子的物质波的波长比原子尺寸小得多，由p＝hλ可知它的动量应很大，速度应很大，A正确，B错误；由题目所给信息“利用X射线或中子束得到晶体的衍射图样”及发生明显衍射现象的条件可知，中子的物质波波长及X射线的波长与原子尺寸相当，C错误，D正确．8．如果一个中子和一个质量为10 g的子弹都以103m/s的速度运动，则它们的德布罗意波的波长分别是多长？(中子的质量为1.67×10－27 kg) 解析：中子的动量为p1＝m1v，子弹的动量为p2＝m2v，据λ＝hp知中子和子弹的德布罗意波的波长分别为λ1＝hp1，λ2＝hp2联立以上各式解得λ1＝hm1v ，λ2＝hm2v将m1＝1.67×10－27kg，v＝103m/s，h＝6.63×10－34J·s，m2＝1×10－2kg 代入上面两式可解得λ1＝4.0×10－10 m，λ2＝6.63×10－35 m.答案：4.0×10－10 m 6.63×10－35 m「能力提升练」9．(多选)关于下列图象的描述和判断正确的是()A．图甲表示电子束通过铝箔时的衍射图样，证实了运动电子具有粒子性B．图甲表示电子束通过铝箔时的衍射图样，证实了运动电子具有波动性C ．图乙表示随着温度的升高，各种波长的辐射强度都会减小D ．图乙表示随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动解析：选BD 图甲是电子束通过铝箔时的衍射图样，证实了运动电子具有波动性，选项A 错误，B 正确；图乙是黑体辐射实验规律图线，从图线能够看出，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都会增大，且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，选项D 正确，C 错误．10．(2019·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λ，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( )A ．E ＝hλc ，p ＝0B ．E ＝hλc ，p ＝hλc 2C ．E ＝hc λ，p ＝0D ．E ＝hc λ，p ＝h λ解析：选D 根据E ＝hν，且λ＝h p ，c ＝λν可得X 射线每个光子的能量为E＝hc λ，每个光子的动量为p ＝h λ，故选D.11．关于物质波，下列说法正确的是( )A ．速度相等的电子和质子，电子的波长长B ．动能相等的电子和质子，电子的波长短C ．动量相等的电子和中子，中子的波长短D ．甲电子速度是乙电子的3倍，甲电子的波长也是乙电子的3倍解析：选A 速度相等的电子和质子相比，电子的质量小，电子的动量小，根据物质波的波长公式：λ＝h p 可知，电子的波长长，故A 正确；由动能与动量的关系式：p ＝2mE k 及物质波的波长公式：λ＝h p ，λ＝h 2mE k，动能相等的质子和电子相比，质子的质量大，所以质子的物质波波长短，故B 错误；根据物质波的波长公式：λ＝hp可知，动量相等的电子和中子的物质波的波长相等，故C 错误；甲电子的速度是乙电子的3倍，甲电子的动量也是乙电子的3倍，由λ＝h p ，可知甲电子的波长应是乙电子的13，故D错误．12.如图所示，光滑水平面上有A、B两球，开始时A球以一定的速度向右运动，B球处于静止状态．两球碰撞后均向右运动．设碰撞前A球的德布罗意波长为λ1，碰撞后A、B两球的德布罗意波长分别为λ2和λ3，则下列关系正确的是()A．λ1＝λ2＝λ3B．λ1＝λ2＋λ3C．λ1＝λ2λ3λ2－λ3D．λ1＝λ2λ3λ2＋λ3解析：选D由动量守恒定律p1＝p2＋p3，即hλ1＝hλ2＋hλ3，所以λ1＝λ2λ3λ2＋λ3.13．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dn，其中n>1.已知普朗克常量h、电子质量m和电子电荷量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多大？解析：电子在传播过程中形成物质波．物质波的波长λ＝h m v根据题意可知，dn ＝h m v解得v＝nhmd根据动能定理可知，eU＝12m v2－0解得U＝n2h22med2.答案：n2h2 2med214．高速电子流射到固体上，可产生X射线．产生X射线的最大频率由公式hνm＝E k确定，E k表示电子打到固体上时的动能．设电子经过U＝9 000 V高压加速，已知电子质量m e＝9.1×10－31 kg.电子电量e＝1.60×10－19 C．求：(1)加速后电子对应的德布罗意波长；(2)产生的X射线的最短波长及一个光子的最大动量．解析：(1)电子在电场中加速，根据动能定理，电子动能E k＝eU对应的德布罗意波波长λ＝h2m e E k＝h2m e eU≈1.3×10－11 m.电子的德布罗意波长约为1.3×10－11 m.(2)当电子与固体撞击后，其动能全部失去，其中光子能量E k＝hνmeU＝E k解得λmin＝hceU≈1.4×10－10 m，一个光子的最大动量p m＝hλmin＝4.7×10－24 kg·m/s. 答案：(1)1.3×10－11 m(2)1.4×10－10 m4.7×10－24 kg·m/s。

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高中物理学习材料桑水制作第三节粒子的波动性建议用时实际用时满分实际得分90分钟100分一、选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共40分）1.关于光的波粒二象性,正确的说法是( )A.光的频率愈高,光子的能量愈大,粒子性愈显著B.光的波长愈长,光子的能量愈小,波动性愈明显C.率高的光子不具有波动性,波长较长的光子不具有粒子性D.个别光子产生的效果往往显示粒子性,大量光子产生的效果往往显示波动性2.有关光的本性的说法正确的是( )A.关于光的本性,牛顿提出了“微粒说”,惠更斯提出了“波动说”,爱因斯坦提出了“光子说”,它们都圆满地说明了光的本性B.光具有波粒二象性是指:既可以把光看成宏观概念上的波,也可以看成微观概念上的粒子C.光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性D.在光的双缝干涉实验中，如果光通过双缝时显出波动性，如果光只通过一个缝时显出粒子性3.电子显微镜的最高分辨率高达0.2 nm，如果有人制造出质子显微镜，在加速到相同的速度情况下，质子显微镜的最高分辨率将（）A.小于0.2 nmB.大于0.2 nmC.等于0.2 nmD.以上说法均不正确4.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，都有一种波和它对应，这种波叫物质波D.宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，所以宏观物体运动时不具有波动性5.下列说法正确的是（）A.光子和电子一样，都是实物粒子B.光子和电子都能发生衍射现象C.光子和电子均是微观实物粒子，均具有波粒二象性D.光子具有波粒二象性，电子只具有粒子性6.下列现象中能说明光具有粒子性的是（）A.光的色散和光的干涉B.光的干涉和衍射C.光的反射和光的折射D.康普顿效应和光电效应7.（江苏高考）在中子衍射技术中，常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距相近.已知中子质量m=1.67×10-27 kg,普朗克常量ℎ=6.63×10-34 J·s,可以估算德布罗意波长λ=1.82×10-10m的热中子动能的数量级为（）A.10-17 JB.10-19 JC.10-21 JD.10-24 J8.硅光电池是利用光电效应将光辐射的能量转化为电能.若有N个频率为ν的光子打在光电池极板上，这些光子的总能量为（ℎ为普朗克常量）( )A.ℎνB.12NℎνC.NℎνD.2Nℎν9.关于物质波，以下说法正确的是（）A.任何运动物体都具有波动性B.湖面上形成的水波就是物质波C.通常情况下，质子比电子的波长长D.核外电子绕核运动时，并没有确定的轨道10.关于物质波，下列认识错误的是（）A.任何运动的物体（质点）都伴随一种波，这种波叫物质波B. X射线的衍射实验，证实了物质波假设是正确的C.电子的衍射实验，证实了物质波假设是正确的D.宏观物体尽管可以看做物质波，但它们不具有干涉、衍射等现象二、填空题（本题共2小题，每小题6分，共12分.请将正确的答案填到横线上）11.电子经电势差为U=200 V的电场加速，在v≪c的情况下，此电子的德布罗意波长为 . 12.质子甲的速度是质子乙速度的4倍，甲质子的德布罗意波波长是乙质子的，同样速度的质子和电子相比，的德布罗意波波长大.三、计算与简答题（本题共4小题，共48分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）13.（10分）质子和电子分别以速度v=4.0×107m/s运动,试比较它们的物质波的波长.14.（10分）一个带电荷量为元电荷的粒子，经206V的加速电压由静止加速后，它的德布罗意波长为0.002 nm，试求这个粒子的质量.15.（14分）根据光子说光子的能量E=ℎν,我们还知道物体能量E=mc2,频率ν=5×1014Hz的光子具有的动量是多少？一电子的动量与该光子相同，该电子的运动速度是多少？该电子物质波的波长λe是多少？16.（14分）质量为10 g ，速度为300 m/s在空中飞行的子弹，其德布罗意波波长是多少？为什么我们无法观察出其波动性？如果能够用特殊的方法观察子弹的波动性，我们是否能够看到子弹上下或左右颤动着前进，在空间中描绘出正弦曲线或其周期性曲线？为什么？第三节粒子的波动性答题纸得分：一、选择题二、填空题11． 12.三、计算与简答题1314.1516.第三节粒子的波动性参考答案一、选择题1. ABD 解析：干涉、衍射现象表明光具有波动性，光电效应现象表明光具有粒子性，因此任何光都具有波粒二象性，选项C错误.但波长越长、频率愈低的光波,干涉和衍射愈容易发生,波动性愈显著.频率愈高、光子的能量越大,愈容易发生光电效应,粒子性愈显著.故选项A、B正确.让光子一个一个的通过双缝,曝光时间短时,底片上呈现不规则分布的点子,曝光时间长时,底片上呈现清晰的干涉条纹,这个实验表明,个别光子的行为显示粒子性,大量光子产生的效果显示波动性,故选项D正确.2. C 解析：牛顿主张的微粒说中的微粒与实物粒子一样,惠更斯主张的波动说中的波动与宏观机械波等同,这两种观点是相互对立的,都不能说明光的本性,所以A、B错误,C正确.在双缝干涉实验中,双缝干涉出现明暗均匀的条纹,单缝出现中央亮而宽、周围暗而窄的条纹,都说明光的波动性.当让光子一个一个地通过单缝时,曝光时间短时表现出粒子性,曝光时间长时显出波动性,因此D错误.3. A 解析：显微镜的分辨能力与波长有关,波长越短其分辨能力越强,由λ=ℎp知,如果把质子加速到与电子相同的速度,质子的波长更短,分辨能力更高.4.C解析：实物粒子也具有波动性，这种与实物粒子相联系的波称为物质波，机械波是由于物体的振动在介质中传播形成的，物质波不是机械波，选项A错误；实物粒子也有波动性，故选项B错误； C.任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波和它对应，这种波叫物质波，选项C正确；宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，是因为宏观粒子的波长短，衍射或干涉现象不明显，选项D错误.5. B 解析：光子不是实物粒子,微观粒子也具有波动性,故B项正确,A、C、D项错误.6.D解析：光的折射、光的干涉和衍射说明光具有波动性，光的色散、康普顿效应和光电效应说明光具有粒子性，光的反射即能体现光的波动性也能体现光的粒子性，故选项A、B、 C错误，选项D正确.7. C 解析：据λ=ℎp ;E k=12mv2=12m(pm)2即E k=12m ·(ℎλ)2,代入数据可得动能数量级为10-21 J,故C项正确.8.C 解析：单个光子的能量为ε=ℎν,所以N个光子的总能量为E=Nε=Nℎν.9.AD 解析：任何运动物体都具有波动性，A正确.湖面上形成的水波是机械波不是物质波，B错.电子的动量比质子的动量往往要小一些，由λ＝ℎp知，电子的德布罗意波长要长，C错.由于电子的波动性，核外电子绕核运动不可能有确定的轨道，D正确.10.BD 解析：X射线衍射实验验证X射线是电磁波，B错误，宏观物体物质波也具有干涉、衍射现象，只不过现象不明显，D错误.二、填空题11. 8.70×10-2 nm解析：已知12m0v2=E k=eU所以v =√2eUm 0λ=ℎ√2m 0E k=ℎ√2em 0U=ℎ√2em 01√U＝1.23√Unm如U =200 V ，则λ=1.23√Unm=1.23√200nm=8.70×10-2nm.12. 14 电子解析：λ＝ℎp=ℎmv知波长与速度成反比，λ甲λ乙＝v 乙v 甲，λ甲＝14λ乙，由λ＝ℎmv知电子质量小波长长.三、计算与简答题13.电子的波长大于质子的波长解析：根据物质波公式λ=ℎp对于电子:p e =m e v e =9.1×10−31×4×107 kg ·m/s对于质子：p H =m H v H =1.67×10−27×4×107 kg ·m/s 可得λe =ℎp e=6.63×10−349.1×10−31×4×107m=1.8×10-11mλH =ℎp H= 6.63×10−341.67×10−27×4×107 m=1.0×10-14m由计算可知，电子的德布罗意波的波长大于质子的德布罗意波的波长.14.1.67×10-27kg 解析：粒子加速后获得的动能为E k =12mv 2=eU 粒子的物质波的波长λ=ℎp粒子的动量p =mv 以上各式联立得m =ℎ22eUλ2=(6.63×10−34)22×1.6×10−19×206×(0.02×10−9)2kg=1.67×10-27kg.15. 1.1×10-27kg ·m/s 1.2×103m/s 6.0×10-7m 解析：对光子，能量E =ℎν=mc 2,动量p =mc ,故得 p =mc =ℎνc=6.63×10−34×5×10143.0×108kg ·m/s≈1.1×10-27kg ·m/s.设电子质量为m e ,速度为v e ,动量为p e ,则p e =m e v e依题知p e =p .以上三式联立得到电子的速度大小为 v e =p e m e≈p m e=1.1×10−279.1×10−31m/s ≈1.2×103m/s.电子物质波的波长 λe =ℎp e＝6.63×10−341.1×10−27m ≈6.0×10-7m.16.2.2×10-34m 其他问题见解析解析：根据德布罗意的观点，任何运动着的物体都有一种波和它对应，飞行的子弹必有一种波与之对应.由于子弹的德布罗意波波长极短，我们不能观察到其衍射现象.即使采用特殊方法观察，由于德布罗意波是一种概率波，仅是粒子在空间出现的概率遵从波动规律，而非粒子的曲线运动.由波长公式可得λ＝ℎp = 6.63×10−341×10−2×3×102m=2.21×10-34 m.因子弹的德布罗意波波长太短，无法观察到其波动性.不会看到这种现象，因德布罗意波是一种概率波，粒子在空间出现的概率遵从波动规律，而非宏观的机械波，更不是粒子做曲线运动.。

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