成才之路2016_2017学年高中物理第17章波粒二象性第3节粒子的波动性课时作业新人教版选修3

第3节粒子的波动性基础夯实一、选择题(1～3题为单选题，4～6题为多选题)1．对于光的波粒二象性的说法中，正确的是导学号 96140166( )A．一束传播的光，有的光是波，有的光是粒子B．光波与机械波是同样的一种波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，光子说并未否定电磁说，在光子能量ε＝hν中，频率ν仍表示的是波的特性答案：D解析：光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性，当光和物质作用时，是“一份一份”的，表现出粒子性；单个光子通过双缝后在空间各点出现的可能性可以用波动规律描述，表现出波动性。

粒子性和波动性是光子本身的一种属性，光子说并未否定电磁说。

2．下列说法中正确的是导学号 96140167( )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答案：C解析：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、衍射现象不明显而已，故只有C对。

3．有关光的本性，下列说法中正确的是导学号 96140168( )A．光具有波动性，又具有粒子性，这是相互矛盾和对立的B．光的波动性类似于机械波，光的粒子性类似于质点C．大量光子才具有波动性，个别光子只具有粒子性D．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答案：D解析：光在不同条件下表现出不同的行为，其波动性和粒子性并不矛盾，A错、D对；光的波动性不同于机械波，其粒子性也不同于质点，B错；大量光子往往表现出波动性，个别光子往往表现出粒子性，C错。

4．频率为ν的光子，德布罗意波长为λ＝hp，能量为E ，则光的速度为导学号 96140169( )A ．E λhB ．pEC ．EpD ．h 2Ep答案：AC解析：根据c ＝λν，E ＝h ν，λ＝h p ，即可解得光的速度为E λh 或E p。

5．根据爱因斯坦“光子说”可知，下列说法错误的是导学号 96140170( ) A ．“光子说”本质就是牛顿的“微粒说” B ．光的波长越大，光子的能量越小 C ．一束单色光的能量可以连续变化 D ．只有光子数很多时，光才具有粒子性 答案：ACD解析：爱因斯坦的“光子说”与牛顿的“微粒说”本质不同，选项A 错误。

由E ＝h cλ可知选项B 正确。

一束单色光的能量不能是连续变化，只能是单个光子能量的整数倍，选项C 错误。

光子不但具有波动性，而且具有粒子性，选项D 错误。

6．(河北正定中学2015～2016学年高二下学期检测)波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有导学号 96140171( )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 答案：AB解析：黑体辐射是光的反射问题，选项C 错误；动能相等的质子和电子，质子的动量大，由德布罗意波长公式λ＝hp知，质子的波长小，选项D 错误。

二、非选择题7．如图所示为证实电子波存在的实验装置，从灯丝F 上漂出的热电子可认为初速度为零，所加加速电压U ＝104V ，电子质量为m ＝0.91×10－30kg 。

电子被加速后通过小孔K 1和K 2后入射到薄的金膜上，发生衍射，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 96140172答案：1.23×10－11m解析：电子加速后的动能E K ＝12mv 2＝eU ，电子的动量p ＝mv ＝2mE k ＝2meU 。

由λ＝h p知，λ＝h 2meU，代入数据得λ≈1.23×10－11m 。

能力提升一、选择题(1～3题为单选题，4、5题为多选题)1．电子显微镜的最高分辨率高达0.2nm ，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导学号 96140173( )A ．小于0.2nmB ．大于0.2nmC ．等于0.2nmD ．以上说法均不正确答案：A解析：显微镜的分辨能力与波长有关，波长越短其分辨率能力越强，由λ＝h p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。

2．如图所示，弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成亮暗相间的条纹，与锌板相连的验电器的铝箔有张角，则该实验不能证明导学号 96140174( )A ．光具有波动性B ．从锌板上逸出带正电的粒子C ．光能发生衍射D ．光具有波粒二象性答案：B解析：该题巧妙地把光的衍射和光电效应实验综合在一起，解题时应从光的衍射、光电效应、光的波粒二象性知识逐层分析，逸出的光电子应带负电。

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d n，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导学号 96140175( )A．n2h2med2B．(nd2h2n2e3)13C．d2h22men2D．n2h22med2答案：D解析：由德布罗意波长λ＝hp知，p是电子的动量，则p＝mv＝2meU，而λ＝dn，代入得U＝n2h22med2。

故正确选项为D。

4．为了观察晶体的原子排列，可以采用下列方法：导学号 96140176(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答案：AD解析：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，A项正确；由信息“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，D 项正确，C项错。

5．下表列出了几种不同物体在某种速度下的德布罗意波长和频率为1MHz的无线电波的波长，由表中数据可知导学号 96140177( )AB．无线电波通常情况下只能表现出波动性C．电子照射到金属晶体上能观察到它的波动性D．只有可见光才有波动性答案：ABC解析：由于弹子球德布罗意波长极短，故很难观察其波动性，而无线电波波长为3.0×102m ，所以通常表现出波动性，很容易发生衍射，而金属晶体的晶格线度大约是10－10m数量级，所以波长为1.2×10－10m 的电子可以观察到明显的衍射现象。

二、非选择题6．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＝h p，式中p 是运动物体的动量，h 是普朗克常量，人们把这种波叫做德布罗意波。

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2，二者相向正撞后粘在一起，已知|p 1|<|p 2|，则粘在一起的物体的德布罗意波长为是多少？导学号 96140178答案：λ1λ2λ1－λ2解析：由动量守理定律p 2－p 1＝(m 1＋m 2)v 及p ＝h λ，得h λ2－h λ1＝h λ，所以λ＝λ1λ2λ1－λ2。

7．已知铯的逸出功为 1.9eV ，现用波长为 4.3×10－7m 的入射光照射金属铯。

导学号 96140179(1)能否发生光电效应？(2)若能发生光电效应，求光电子的德布罗意波波长最短为多少。

(电子的质量为m ＝0.91×10－30kg)答案：(1)能 (2)1.2×10－9m解析：(1)入射光子的能量E ＝h ν＝hcλ＝6.626×10－34×3.0×1084.3×10－7×11.6×10－19eV≈2.9eV。

由于E ＝2.9eV>W 0，所以能发生光电效应。

(2)根据光电效应方程可得光电子的最大初动能E k ＝h ν－W 0＝1.6×10－19J而光电子的最大动量p ＝2mE k ，则光电子的德布罗意波波长的最小值λmin ＝h p ＝ 6.626×10－342×0.91×10－30×1.6×10－19m≈1.2×10－9m 。