课时跟踪检测(六) 粒子的波动性
精品推荐高中物理 17.3 粒子的波动性课时作业 新人教版选修3-5
17.3 粒子的波动性
基础达标
1．下列说法中正确的是()
A．质量大的物体，其德布罗意波波长短
．如图所示是一个粒子源，产生某种粒子，在其正前方安装只有两条狭缝的挡板，粒子穿过狭缝打在前方的荧光屏上使荧光屏发光．那么在荧光屏上将看到( )
由于粒子源产生的粒子是微观粒子，大量粒子的行为表现为波动性，即产生双缝干涉，在
用极微弱的红光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图
本题考查光是双缝干涉实验和光的波粒二象性．
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．图实验，说明了光的粒子性，不能说明光的波动性．故选C.【答案】 C
．如果一个中子和一个质量为10 g 的子弹都以103
m/s 的速度运动，则它们的德布罗意波的波长分
1.67×10－27
kg)
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波
：λ′＝：20. 【答案】(1)5.4×10
：20
5．光子的动量p与能量
，光在真空中传播的速度为(1)质量为。
19-20版：17.3 粒子的波动性（步步高）
3 粒子的波动性[学科素养与目标要求]物理观念：1.知道人类对光的本性的认识史；了解光的波粒二象性及其对立统一关系.2.了解粒子的波动性，知道物质波的概念.3.了解什么是德布罗意波，会解释有关现象． 科学态度与责任：学会用辩证的观点看待问题，认识到物理学各种观点的局限性．一、光的波粒二象性 1．光的本性光的干涉、衍射、偏振现象表明光具有波动性，光电效应和康普顿效应表明光具有粒子性，即光具有波粒二象性． 2．光子的能量和动量关系式 (1)关系式：ε＝hν，p ＝hλ.(2)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＝hν和p ＝hλ揭示了光的粒子性和波动性之间的密切关系．二、粒子的波动性 1．粒子的波动性(1)德布罗意波：任何运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与它相对应，这种波叫物质波，又叫德布罗意波． (2)物质波波长、频率的计算公式为λ＝h p ，ν＝εh.(3)我们之所以看不到宏观物体的波动性，是因为宏观物体的动量太大，德布罗意波长太小的缘故．2．物质波的实验验证(1)实验探究思路：干涉、衍射是波特有的现象，如果实物粒子具有波动性，则在一定条件下，也应该发生干涉或衍射现象．(2)实验验证：1927年戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射的实验，得到了电子的衍射图样，证实了电子的波动性． (3)说明人们陆续证实了质子、中子以及原子、分子的波动性，对于这些粒子，德布罗意给出的ν＝εh和λ＝hp关系同样正确．判断下列说法的正误．(1)光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有波动性．( √ ) (2)光具有粒子性，但光子又不同于宏观观念的粒子．( √ ) (3)光在传播过程中，有的光是波，有的光是粒子．( × ) (4)一切宏观物体都伴随一种波，即物质波．( × ) (5)电子的衍射现象证实了实物粒子具有波动性．( √ )一、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到托马斯·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．对于光的本性认识史，列表如下： 学说名称 微粒说波动说 电磁说光子说波粒二象性代表人物 牛顿 托马斯·杨 和菲涅耳 麦克斯韦 爱因斯坦实验依据 光的直线传播、光的反射 光的干涉、衍射能在真空中传播，是横波，光速等于电磁波的传播速度光电效应、康普顿效应 光既有波动现象，又有粒子特征 内容要点 光是一群弹性粒子光是一种机械波光是一种电磁波 光是由一份一份光子组成的光是具有电磁本性的物质，既有波动性又有粒子性2．对光的波粒二象性的理解 (1)光的波动性①实验基础：光的干涉和衍射．②表现：a.光子在空间各点出现的可能性大小可用波动规律来描述；b.足够能量的光在传播时，表现出波的性质．③说明：a.光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间相互作用产生的；b.光的波动性不同于宏观观念的波．(2)光的粒子性①实验基础：光电效应、康普顿效应．②表现：a.当光同物质发生作用时，这种作用是“一份一份”进行的，表现出粒子的性质；b.少量或个别光子容易显示出光的粒子性．③说明：a.粒子的含义是“不连续”“一份一份”的；b.光子不同于宏观观念的粒子．例1(多选)下列有关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．康普顿效应表明光具有粒子性答案CD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、康普顿效应)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．光的波长越长，衍射性越好，即波动性越显著，光的波长越短，粒子性就越显著，故选项C、D正确，A、B错误．二、粒子的波动性1．如图是电子束通过铝箔后的衍射图样，结合图样及课本内容回答下列问题：(1)德布罗意提出“实物粒子也具有波动性”假设的理论基础是什么？(2)电子束穿过铝箔的衍射图样说明了什么？答案(1)普朗克能量子假说和爱因斯坦光子理论．(2)电子具有波动性．2．德布罗意认为任何运动着的物体均具有波动性，可是我们观察运动着的汽车，并未感觉到它的波动性，你如何理解该问题？谈谈自己的认识．答案一切微观粒子都存在波动性，宏观物体(汽车)也存在波动性，只是因为宏观物体质量大，动量大，产生的物质波的波长短，难以观测．1．任何物体，小到电子、质子，大到行星、太阳都存在波动性，这种波叫物质波，其波长λ＝hp.我们之所以观察不到宏观物体的波动性，是因为宏观物体对应的波长太小． 2．德布罗意假说是光的波粒二象性的一种推广，使之包括了所有的物质粒子，即光子与实物粒子都具有粒子性，又都具有波动性，与光子对应的波是电磁波，与实物粒子对应的波是物质波．例2 (多选)根据物质波理论，以下说法中正确的是( ) A ．微观粒子有波动性，宏观物体没有波动性 B ．宏观物体和微观粒子都具有波动性C ．宏观物体的波动性不易被人观察到是因为它的波长太长D ．速度相同的质子和电子相比，电子的波动性更为明显 答案 BD解析 一切运动的物体都有一种物质波与它对应，所以宏观物体和微观粒子都具有波动性，A 错误，B 正确；宏观物体的物质波波长很短，不易观察到它的波动性，C 错误；由λ＝hp ，p＝m v 可知，速度相同的质子与电子相比，电子质量小，动量小，故其物质波波长更长，所以电子的波动性更明显，D 正确．例3 质量为1 000 kg 的小汽车以v ＝30 m/s 的速度在高速公路上行驶，试计算小汽车的德布罗意波的波长．为什么我们无法观察到其波动性？(普朗克常量h ＝6.63×10－34J·s)答案 见解析解析 小汽车的动量为p ＝m v ＝1 000×30 kg·m/s ＝3×104 kg·m/s ，故小汽车的德布罗意波的波长为λ＝h p ＝6.63×10－343×104m ＝2.21×10－38m因小汽车的德布罗意波的波长太短，故无法观察到其波动性．德布罗意波长的计算1．首先计算物体的速度，再计算其动量．如果知道物体动能也可以直接用p ＝2mE k 计算其动量．2．再根据λ＝hp计算德布罗意波长．3．需要注意的是：德布罗意波长一般都很短，比一般的光波波长还要短，可以根据结果的数量级大致判断结果是否合理．针对训练 (2019·石嘴山三中高二月考)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 ．如果甲、乙两电子的速度远小于光速，甲电子的速度是乙电子的3倍，则甲电子的波长也是乙电子的3倍 答案 A解析 由λ＝hp 可知，动量大的波长短，电子与质子的速度相等时，电子质量小，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 ＝2mE k 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13，D 错误.1．(波粒二象性的理解)有关光的本性，下列说法中正确的是( ) A ．光既具有波动性，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 ．光不具有波动性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．2．(物质波的理解)(多选)(2018·上饶中学高二月考)关于物质波，下列认识中错误的是( ) A ．任何运动的物体都伴随一种波，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 ．与宏观物体相联系的物质波不具有干涉、衍射等现象 答案 BD解析 任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有与其本身相联系的波，这就是物质波，故A 正确；X 射线的本质是电磁波，X 射线的衍射实验，证实了X 射线的波动性，故B 错误；电子的衍射实验，证实了物质波假设是正确的，故C 正确；物质波具有干涉、衍射等现象，故D 错误．3．(物质波的理解与计算)如果一个中子和一个质量为10 g 的子弹都以103 m/s 的速度运动，则它们的德布罗意波的波长分别是多大？(中子的质量为 1.67×10－27kg ，普朗克常量为6.63×10－34J·s ，结果保留三位有效数字)答案 3.97×10－10m 6.63×10－35m解析 中子的动量为p 1＝m 1v 子弹的动量为p 2＝m 2v由λ＝hp 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代入数据可解得 λ1≈3.97×10－10m ，λ2＝6.63×10－35m.。
17.3 粒子的波动性(原卷版)
1h17.3 粒子的波动性学习目标1．理解光的波粒二象性。
2．了解粒子的波动性。
3．理解物质波的概念，知道物质波的实验验证。
重点：1．认识光的波粒二象性。
2．德布罗意波长的计算。
难点：1．波粒二象性的理解。
2．物质波的理解。
知识点一、光的波粒二象性1．光的本性（2）19 世纪 60 年代和 80 年代，麦克斯韦和赫兹先后从理论上和实验上确认了光的电磁波本质。
（3）光电效应和康普顿效应揭示了光的粒子性。
（4）光的本性①大量光子产生的效果显示出光的波动性，如干涉、衍射、和偏振现象。
②个别光子产生的效果显示出粒子性，如光电效应、康普顿效应。
③光既有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性。
也就是光是一种波，同时也是一种粒子。
光的分立性和连续性是相对的，是不同条件下的表现，光子的行为服从统计规律。
2．光子的能量和动量：光子的能量ε=h γ，光子的动量 p = λ = h γ= ε。
λγ c3．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＝hν和p＝h揭示了光的粒子性和波动性之间的密切关系。
λ4．光的波动性与粒子性的统一（1）大量光子产生的效果显示出波动性，比如干涉、衍射现象中，如果用强光照射，在光屏上立刻出现了干涉、衍射条纹，波动性体现了出来；个别光子产生的效果显示出粒子性。
如果用微弱的光照射，在屏上就只能观察到一些分布毫无规律的光点，粒子性得到充分体现；但是如果微弱的光在照射时间加大的情况下，在感光底片上的光点分布又会出现一定的规律性，倾向于干涉、衍射的分布规律。
这些实验为人们认识光的波粒二象性提供了良好的依据。
（2）光子和电子、质子等实物粒子一样，具有能量和动量。
（3）光子的能量与其对应的频率成正比，而频率是波动性特征的物理量，因此ε＝hν揭示了光的粒子性和波动性之间的密切联系。
（4）对不同频率的光，频率低、波长长的光，波动性特征显著；而频率高、波长短的光，粒子性特征显著。
粒子的波动性--课时作业(含解析) (8)
2019-2020学年人教版选修3-517.3粒子的波动性课时作业1（含解析）1．在人类对物质运动规律的认识过程中，许多物理学家大胆猜想、勇于质疑，取得了辉煌的成就，下列有关科学家及他们的贡献描述中正确的是（）A．卡文迪许在牛顿发现万有引力定律后，进行了“月﹣地检验”，将天体间的力和地球上物体的重力统一起来B．开普勒潜心研究第谷的天文观测数据，提出行星绕太阳做匀速圆周运动C．法国物理学家德布罗意大胆预言了实物粒子在一定条件下会表现出波动性，提出了物质波概念，后来的科学家在实验中找到了实物粒子波动性的证据。
D．奥斯特由环形电流和条形磁铁磁场的相似性，提出分子电流假说，解释了磁现象的电本质2．下列说法正确的是（）A．正负电子对碰撞过程动量不守恒B．人工放射性同位素比天然放射性同位素半衰期长的多，因此废料不容易处理C．实物粒子也具有波动性，每一种运动粒子都有一个对应的波相联系D．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的重核裂变释放的核能3．下列说法正确的是( )A．放射性元素的半衰期随温度升高而减小B.光和电子都具有波粒二象性C．α粒子散射实验可以估算出原子核的数量级为10－10mD．原子核的结合能越大，原子核越稳定4．牛顿提出了光的微粒说，惠更斯提出了光的波动说，如今人们对光的性质有了更进一步的认识．下面四幅示意图中所表示的实验中能说明光具有粒子性的实验是（）A．B．C．D．5．如果下列四种粒子具有相同的速率，则德布罗意波长最大的是（）A．α粒子 B．中子 C．质子 D．电子6．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．光的衍射和光电效应D．光的反射和光电效应7．以下说法符合物理学史的是（）A．康普顿引入能量子的概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好，并由此开创了物理学的新纪元B．德布罗意把光的波粒二象性推广到实物粒子，认为实物粒子也具有波动性C．汤姆逊通过α粒子散射实验，提出了原子具有核式结构D．玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氢原子光谱的特征8．下列说法正确的是（）A．太阳上进行的核反应方程是B．光照射金属发生光电效应时，如果入射光的频率一定，则单位时间内从金属表面逸出的光电子数与入射光的强度成正比C．让红光和紫光分别通过同一单缝衍射装置时，均能产生等间距的明、暗相间的条纹，且红光的相邻两条明条纹（或暗条纹）的间距较大D．大量处于量子数n=4能级的氢原子，可能发出6种不同频率的光9．研究光电效应规律的实验装置如图所示，以频率为v的光照射光电管电极K时，有光电子产生．光电管K、A极间所加的电压U可由图中的电压表测出，光电流I由图中电流计测出，下列关于光电效应实验规律的说法中，正确的是（）．E．调整滑片P、P′的位置，可使光电子从K极发射后向A极做减速运动，当电流计的示数恰为零时，电压表的示数称为反向截止电压A．降低入射光的频率有可能光电管电极K上无光电子放出B．当滑片P位于P′右端时,电极K、A间所加电压使从电极K发出的光电子加速C．保持入射光频率不变，当增大入射光光强时，图中电流计示数不变D．保持入射光频率、光强不变，若只增大光电管K、A极间所加的加速电压，光电流会趋于一个饱和值10．下列说法正确的是E．比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原子核时一定放出核能A．只要入射光照强度足够大，就会发生光电效应B．α粒子散射实验，表明原子具有核式结构C．由玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，其电势能减小，核外电子的动能增大D．天然放射现象中出现的α射线、β射线、γ射线都是高能量的电磁波11．下列说法中正确的是__________E、衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的A．光电效应现象说明光具有粒子性B．普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说C．波尔建立了量子理论，成功解释了各种原子发光现象D．运动的宏观物体也具有波动性，其速度越大物质波的波长越大12．下列有关黑体辐射和光电效应的说法中正确的是（）E．在光电效应现象中，入射光的强度越大，光电子的最大初动能越大A．普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说B．在黑体辐射中，随着温度的升高，各种频率的辐射都增加，辐射强度极大值的光向频率较低的方向移动C．用一束绿光照射某金属，能产生光电效应，现把这束绿光遮住一半，仍然可发生光电效应D．在光电效应现象中，极限频率越大的金属材料逸出功越大13．下列说法正确的是（）E.电子的衍射图样表明实物粒子也具有波动性F.天然放射线中的β射线是高速电子流，是原子的核外电子受到激发后放出的A．光电效应实验揭示了光的粒子性B．根据2∆=∆在核裂变过程中减少的质量转化成了能量E mcC．太阳内部进行的热核反应属于重核的裂变D．γ射线一般伴随着α射线或β射线产生，在这三种射线中γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱14．在光电效应实验中，某同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图所示．则可判断出．E.甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能A．甲光的频率等于乙光的频率B．乙光的波长大于丙光的波长C．乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率D．甲光对应的饱和光电流大于丙光对应的饱和光电流15．下列说法中正确的是( )A．电子束的衍射实验证明了电子的波动性B．宏观物体的波动性我们不易观察到的原因是因为其波长太小C．电子有波动性，质量较大的中子和质子没有波动性D．德布罗意因为电子束的衍射实验获得1929年的诺贝尔物理学奖参考答案1．C【解析】试题分析：牛顿发现万有引力定律后，进行了“月-地检验”，将天体间的力和地球上物体的重力统一起来，故A错误；开普勒潜心研究第谷的天文观测数据，提出行星绕太阳做椭圆运动，故B错误；法国物理学家德布罗意大胆预言了实物粒子在一定条件下会表现出波动性，提出了物质波概念，后来的科学家在实验中找到了实物粒子波动性的证据，故C正确；安培由环形电流和条形磁铁磁场的相似性，提出分子电流假说，解释了磁现象的电本质，故D错误。
光的粒子性与波动性的实验验证
光的粒子性与波动性的实验验证光既具有粒子性又具有波动性，这是物理学界长期以来的一个重要问题。
从牛顿的粒子理论到惠更斯的波动理论，再到爱因斯坦的光量子假设，科学家们一直在努力寻找确凿的实验证据来验证光的性质。
本文将介绍几个经典的实验证据，探讨光的粒子性和波动性的实验验证。
一、双缝干涉实验双缝干涉实验是验证光的波动性的经典实验之一。
实验的基本思路是在一个狭缝上投射单一光源，光通过狭缝后形成两个狭缝，然后通过一个屏幕收集干涉图案。
当光的波动性强时，我们可以观察到明暗相间的干涉条纹。
这一实验最早由托马斯·杨实施，他使用的是单色光源。
后来的实验中，科学家还使用了涉及到多条光波的宽光源。
实验结果显示，干涉条纹的出现与光的波动性紧密相关。
这一实验验证了光的波动性质。
二、光电效应实验光电效应实验是验证光的粒子性的重要实验。
实验中，科学家用一个金属电极作为光源照射的目标，并通过另外一根电极来测量电流的变化。
结果显示，当光照射到金属电极上时，会引发电子的发射。
根据经典粒子理论，金属电极上的电子应该在吸收足够能量后才能发射出去。
然而，实验发现，无论光的强度如何增加，只要光的频率达到某个临界值，就会发生电子发射。
这表明光的粒子性，也被称为光子学说，能够解释这一现象。
三、康普顿散射实验康普顿散射实验也是验证光的粒子性的实验之一。
实验中，科学家将X射线通过一块墨样物质，并观察X射线在散射过程中的能量变化。
结果显示，X射线的散射光子的能量与入射光子的能量存在差异。
这一结果违背了经典的粒子理论，而波动理论无法解释这一现象。
康普顿在实验中引入了光子模型，成功解释了能量的散射差异。
这一实验验证了光的粒子性，并提供了对光的新的理解。
总结：通过双缝干涉实验、光电效应实验和康普顿散射实验等经典实验证据，我们可以得出光既具有粒子性又具有波动性的结论。
光的波动性能够解释干涉和衍射等现象，而光的粒子性解释了光电效应和康普顿散射等实验结果。
高中物理人教版课时跟踪检测：(六) 粒子的波动性
课时跟踪检测（六）粒子的波动性1．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。
2．(多选)关于光的波粒二象性，下列说法正确的是( )A．光的频率越高，光的能量越大，粒子性越明显B．光的波长越长，光的能量越小，波动性越明显C．频率高的光只具有粒子性，不具有波动性D．无线电波只具有波动性，不具有粒子性解析：选AB 光的频率越高，由ε＝hν知光子的能量越大，光的波长越短，粒子性越明显，A对；光的波长越长，则频率越小，由ε＝hν知光子的能量越小，则光的波动性越明显，B对；频率高的光粒子性明显，但也具有波动性，C错；无线电波是电磁波，既具有波动性也具有粒子性，D错。
3．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倍解析：选C 由题知，粒子速度为v时，λ1＝hmv ；粒子速度为2v时，λ2＝h2mv，λ2＝12λ1。
可知C正确，A、B、D错。
4．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 nm B．大于0.2 nmC．等于0.2 nm D．以上说法均不正确解析：选A 显微镜的分辨能力与波长有关，波长越短其分辨率越高，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。
高中物理课时跟踪检测(6)能量量子化 光的粒子性
课时跟踪检测（二十四） 能量量子化 光的粒子性一、单项选择题1．关于对热辐射的认识,下列说法中正确的是( )A ．热的物体向外辐射电磁波,冷的物体只吸收电磁波B ．温度越高,物体辐射的电磁波越强C ．辐射强度按波长的分布情况只与物体的温度有关,与材料种类及表面状况无关D ．常温下我们看到的物体的颜色就是物体辐射电磁波的颜色解析：选B 一切物体都不停地向外辐射电磁波,且温度越高,辐射的电磁波越强,选项A 错误,选项B 正确；选项C 描述的是黑体辐射的特性,选项C 错误；常温下看到的物体的颜色是反射光的颜色,选项D 错误。
2．人眼对绿光最为敏感,正常人的眼睛接收到波长为 530 nm 的绿光时,只要每秒有6个绿光的能量子射入瞳孔,眼睛就能察觉。
普朗克常量取6.63×10－34 J·s ,光速为3.0×108 m/s,则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是( )A ．2.3×10－18 W B ．3.8×10－19 W C ．7.0×10－10 W D ．1.2×10－18W 解析：选A 因只要每秒有6个绿光的能量子射入瞳孔,眼睛就能察觉,所以察觉到绿光所接收的最小功率P ＝E 1,式中E ＝6ε,又ε＝hν＝h c λ,可解得P ＝6×6.63×10－34×3×108530×10－9 W≈2.3×10－18 W 。
A 正确。
3．下列利用光子说对光电效应的解释正确的是( )A ．金属表面的一个电子只能吸收一个光子B ．电子吸收光子后一定能从金属表面逸出,成为光电子C ．金属表面的一个电子吸收若干个光子,积累了足够的能量才能从金属表面逸出D ．无论光子能量大小如何,电子吸收光子并积累能量后,总能逸出成为光电子解析：选A 根据光子说,金属中的一个电子一次只能吸收一个光子,只有所吸收的光子频率大于金属的截止频率,电子才能逃离金属表面,成为光电子,且光子的吸收是瞬时的,不需时间的积累,故只有选项A 正确。
高二物理(人教版)选修35课时同步练习卷：粒子的波动性及概率波
高二物理（人教版）选修35课时同步练习卷：粒子的波动性及概率波1．(多项选择)说明光具有粒子性的现象是()A．光电效应B．光的干预C．光的衍射D．康普顿效应答案AD2．(多项选择)以下说法中正确的选项是()A．光的波粒二象性学说就是牛顿的微粒说加上惠更斯的动摇说组成的B．光的波粒二象性彻底推翻了麦克斯韦的电磁实际C．光子说并没有否认电磁说，在光子的能量ε＝hν中，ν表示波的特性，ε表示粒子的特性D．光波不同于微观观念中那种延续的波答案CD3．有关光的本性，以下说法中正确的选项是()A．光具有动摇性，又具有粒子性，这是相互矛盾和统一的B．光的动摇性相似于机械波，光的粒子性相似于质点C．少量光子才具有动摇性，一般光子只具有粒子性D．由于光既具有动摇性，又具有粒子性，无法只用其中一种去说明光的一切行为，只能以为光具有波粒二象性答案D4．(多项选择)以下物理实验中，能说明粒子具有动摇性的是()A．经过研讨金属的抑止电压与入射光频率的关系，证明了爱因斯坦光电效应方程的正确性B．经过测试多种物质对X射线的散射，发现散射射线中有波长变大的成分C．经过电子双缝实验，发现电子的干预现象D．应用晶体做电子束衍射实验，证明了电子的动摇性答案CD5．以下说法中正确的选项是()A．物质波属于机械波B．只要像电子、质子、中子这样的微观粒子才具有动摇性C．德布罗意以为任何一个运动的物体，小到电子、质子、中子，大到行星、太阳都有一种波与之相对应，这种波叫物质波D．微观物体运动时，看不到它的衍射和干预现象，所以微观物体运动时不具有动摇性答案C6．以下说法中正确的选项是()A．质量大的物体，其德布罗意波长小B．速度大的物体，其德布罗意波长小C．动量大的物体，其德布罗意波长小D．动能大的物体，其德布罗意波长小答案 C7．诺贝尔物理学奖中的一项为哪一项奖励美国迷信家贾科尼和日本迷信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，假定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 区分表示X 射线每个光子的能量和动量，那么( )A ．ε＝hλc，p ＝0 B ．ε＝hλc ，p ＝hλc 2 C ．ε＝hc λ，p ＝0 D ．ε＝hc λ，p ＝h λ答案 D8．(2021·江苏单科·12C(2))质子(11H)和α粒子(42He)被减速到相革命能时，质子的动量________(选填〝大于〞〝小于〞或〝等于〞)α粒子的动量，质子和α粒子的德布罗意波长之比为________．答案 小于 2∶19．(多项选择)以下各种波属于概率波的是( )A ．声波B ．无线电波C ．光波D ．物质波答案 CD10．在做双缝干预实验时，发现100个光子中有96个经过双缝后打到了观察屏上的b 处，那么b 处是( )A ．亮纹B ．暗纹C ．既有能够是亮纹也有能够是暗纹D ．以上各种状况均有能够答案 A11．(多项选择)电子的运动受动摇性的支配，关于氢原子的核外电子，以下说法正确的选项是( )A ．氢原子的核外电子可以用确定的坐标描画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 ．电子绕核运动的〝轨道〞其实是没有意义的D ．电子轨道只不过是电子出现的概率比拟大的位置答案 CD12．(多项选择)物理学家做了一个幽默的实验：在双缝干预实验中，在光屏处放上照相底片，假定削弱光的强度，使光子只能一个一个地经过狭缝，实验结果说明，假设曝光时间不太长，底片上只出现一些不规那么的点；假设曝光时间足够长，底片上就出现了规那么的干预条纹，对这个实验结果以下看法正确的选项是( )A ．曝光时间不长时，光子的能量太小，底片上的条纹看不清楚，故出现不规那么的点B ．单个光子的运动表现出动摇性C ．干预条纹中明亮的局部是光子抵达时机较多的中央D ．只要少量光子的行为才干表现出动摇性答案 CD13．以下关于概率波的说法中，正确的选项是( )A ．概率波就是机械波B．物质波是一种概率波C．概率波和机械波的实质是一样的，都能发作干预和衍射现象D．在光的双缝干预实验中，假定有一个粒子，那么可以确定它从其中的哪一个缝中穿过答案B14．(多项选择)应用金属晶格(大小约10－10 m)作为阻碍物观察电子的衍射图样，方法是使电子经过电场减速后，让电子束照射到金属晶格上，从而失掉电子的衍射图样．电子质量为m，电荷量为e，初速度为0，减速电压为U，普朗克常量为h，那么以下说法中正确的选项是()A．该实验说明了电子具有动摇性B．实验中电子束的德布罗意波长为λ＝h2meUC．减速电压U越大，电子的衍射现象越清楚D．假定用相革命能的质子替代电子，衍射现象将愈加清楚答案AB15．以下有关光的波粒二象性的说法中，正确的选项是()A．有的光是波，有的光是粒子B．光子与电子是异样的一种粒子C．光的波长越长，其动摇性越清楚；波长越短，其粒子性越清楚D．少量光子的行为往往表现出粒子性答案C16．如下图为证明电子波存在的实验装置，从F上出来的热电子可以为初速度为零，所加的减速电压U＝104V，电子质量为m＝9.1×10－31kg，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s.电子被减速后经过小孔K1和K2后入射到薄的金箔上，发作衍射作用，结果在照相底片上构成同心圆明暗条纹．试计算电子的德布罗意波长．答案 1.23×10－11m17.在空中飞行的质量为10 g、速度为300 m/s的子弹，其德布罗意波长是多少？为什么我们无法观察到其动摇性？(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s)答案 2.21×10－34 m由于子弹的德布罗意波长极短，无法观察到其动摇性。
课时跟踪检测60
课时跟踪检测六十电磁波光的波动性相对论【基础过关】1．(2016届浙江绍兴一中月考)一张光盘可记录几亿个字节，其信息量相当于数千本十多万字的书，其中一个重要原因就是光盘上记录信息的轨道可以做得很密，1 mm的宽度至少可以容纳650条轨道．这里应用的激光的特性是()A．相干性好B．平行度好C．亮度高D．频率高解析：激光刻录光盘利用的是其平行度好的特性，选项B正确，A、C、D错误．答案：B2．(2017届江苏扬州中学开学考)关于电磁波的说法中正确的是()A．只要有电场和磁场，就能产生电磁波B．电磁波会发生偏振现象，是纵波C．电磁波和机械波都能产生干涉和衍射现象D．紫外线的频率比红外线的频率小解析：由麦克斯韦电磁场理论知，变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，振荡的电场和磁场交替产生，由近及远地传播，形成电磁波，A错误；电磁波会发生偏振现象，是横波，B错误；干涉和衍射现象是波特有的现象，电磁波和机械波都能产生干涉和衍射现象，C正确；紫外线的频率比红外线的频率大，D错误．答案：C3．(2016届四川自贡模拟)小朋友吹出的肥皂泡泡、热菜汤表面的油花、马路上积水表面的油膜，都有彩色花纹．这是下列哪种原因形成的()A．光的色散B．光的干涉C．光的直线传播D．光的衍射解析：光照射在水面上的油膜上，光在油膜的上、下两个表面分别发生反射，两列反射光在油膜的上表面发生薄膜干涉形成彩色干涉条纹，B正确，A、C、D错误．答案：B4．(多选)(2016届徐州高三期末)2015年12月，中国“可见光通信系统关键技术研究”获得重大突破——可见光通信的实时通信速率已经提高至50 Gbps，相当于0.2 s即可下载一部高清电影．关于可见光，下列说法正确的是()A．可见光中的红光比紫光的频率低B．可见光不能在真空中传播C．可见光波长越长，越容易发生衍射D．可见光能发生光的干涉和衍射现象，说明光是横波解析：根据电磁波谱知，可见光中的红光比紫光的频率低，选项A正确；可见光能在真空中传播，选项B错误；根据光的衍射的条件可知，可见光波长越长，越容易发生衍射，选项C正确；光的偏振是横波特有的现象，可见光能发生光的干涉和衍射现象，并不能说明光是横波，选项D错误．答案：AC5．(多选)(2016届浙江绍兴一中开学考)关于电磁波谱，下列说法中正确的是()A．电视遥控器利用的是红外线B．医院里常用X射线对病房和手术室进行消毒C．利用紫外线的荧光效应可做防伪标识D．γ射线波长比X射线波长短解析：电视遥控器利用的是红外线，选项A正确；医院里常用紫外线对病房和手术室进行消毒，选项B错误；利用紫外线的荧光效应可做防伪标识，选项C正确；γ射线波长比X射线波长短，选项D正确．答案：ACD6.如图所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A、B和C.假想有一列车沿AC方向以接近光速行驶，当铁塔B发出一个闪光，列车上的观测者测得A、C两铁塔被照亮的顺序是()A．同时被照亮B．A先被照亮C．C先被照亮D．无法判断解析：由相对运动可把列车的运动看成是三座铁塔向左以接近光速运动，这样很容易看出C先被照亮．易错提醒：不少同学认为三座塔是不动的，所以应是同时被照亮，其实只有观察的人是不动的才能观察到同时被照亮这一结果．但本题中观察的人是向右运动的．答案：C【提升过关】一、单项选择题1．(2017届江苏扬州中学开学考)某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到甲图所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如乙图所示．他改变的实验条件可能是()A ．减小光源到单缝的距离B ．减小双缝之间的距离C ．减小双缝到光屏之间的距离D ．换用频率更高的单色光源 解题思路：双缝干涉条纹的影响因素是双缝间的距离、光的波长、双缝到光屏之间的距离，即Δx ＝Lλd. 解析：由Δx ＝Lλd，可知减小双缝之间的距离，增大双缝到光屏之间的距离，λ大的单色光源，即换用频率更低的单色光源，都可以增加条纹宽度B 正确．答案：B2.(2016届福建厦门模拟)如图所示，两束单色光a 、b 分别照射到玻璃三棱镜AC 面上，穿过三棱镜后垂直AB 射出，a 光和b 光相比较，则( )A ．a 光的频率高B ．a 光的波长短C ．a 光在三棱镜中的速度小D ．对同一双缝干涉装置，a 光的干涉条纹比b 光的干涉条纹宽解析：根据题图可以看出，经过玻璃三棱镜后，b 光的偏折角大，a 光的偏折角小，根据折射定律n ＝sin i sin r知，玻璃三棱镜对b 光的折射率大于对a 光的折射率，则a 光的频率低，b 光的波长短，选项A 、B 错误；根据公式v ＝c n知，a 光穿过三棱镜的速度大，选项C 错误；根据干涉条纹间距公式Δx ＝L dλ知，a 光的波长大于b 光的波长，则a 光的干涉条纹比b 光的干涉条纹宽，选项D 正确．答案：D3．下列说法正确的是( )A ．水面上的油膜在太阳光照射下呈现彩色，是光的干涉现象B ．紫外线可杀菌消毒是因为它有较强的热效应C ．红光和黄光分别通过同一双缝干涉装置，红光形成的相邻亮条纹间距小D ．观察者相对于频率一定的声源运动时，接收到声波的频率与波源频率相同解析：水面上的油膜呈现彩色是光的薄膜干涉现象，故A 项正确；紫外线具有杀菌作用，可利用紫外线消毒，故B 项错误；红光和黄光分别通过同一双缝干涉装臵，根据公式：Δx ＝L dλ可知，波长比较长的红光形成的相邻亮条纹间距大，故C 项错误；声源向静止的观察者运动时，产生多普勒效应，则观察者接收到的频率大于声源的频率，故D 项错误．答案：A 4．目前雷达发出的电磁波频率多在200 MHz ～1 000 MHz 的范围内，下列关于雷达和电磁波的说法正确的是( )A ．真空中，上述频率范围的电磁波的波长在30 m ～150 m 之间B ．电磁波是由均匀变化的电场或磁场产生的C ．波长越短的电磁波，越容易绕过障碍物，便于远距离传播D ．测出电磁波从发射到接收的时间，就可以确定到障碍物的位置解析：根据λ＝v ν电磁波频率在200 MHz 至1 000 MHz 的范围内，则电磁波的波长范围在0.3 m 至1.5 m 之间，故A 项错误；根据麦克斯韦的电磁场理论可知，恒定不变的电场不会产生磁场，电磁波是变化磁场产生电场，变化电场产生磁场不断交替变化产生的，故B 项错误；波长越短的电磁波，越不容易发生衍射，不容易绕过障碍物，不便于远距离传播，故C 项错误；测出从发射无线电波到接收反射回来的无线电波的时间，根据无线电波的传播速度，就可以测距，D 项正确．答案：D5.如图所示为半圆形的玻璃砖，C 为AB 的中点，OO ′为过C 点的AB 面的垂线．a 、b 两束不同频率的单色可见细光束垂直AB 边从空气射入玻璃砖，且两束光在AB 面上入射点到C 点的距离相等，两束光折射后相交于图中的P 点，以下判断不正确的是( )A ．a 光在玻璃砖中的传播速度大于b 光的传播速度B ．a 光从玻璃砖中射入空气时发生全反射的临界角大于b 光的临界角C ．在同一双缝干涉装置形成的干涉条纹中，a 光相邻明条纹的间距大于b 光相邻明条纹的间距D ．b 光比a 光更容易发生衍射现象解析：由图分析可知，玻璃砖对b 束光的偏折角大于对a 束光的偏折角，根据折射定律得知：玻璃砖对b 束光的折射率大于对a 束光的折射率，由v ＝c /n 得到，a 光在玻璃砖中的速度大于b 光的传播速度．A 项正确；由公式sin C ＝1/n 分析得知，a 光的折射率n 小，则a 光发生全反射的临界角大于b 光发生全反射的临界角，B 项正确；干涉条纹的间距与波长成正比，a 光的频率小，波长长，故相邻明条纹的间距a 光的较大．C 项正确；光的波长越长，波动性越强，越容易发生衍射现象．所以可知a 光比b 光更容易发生衍射现象，D 项错误．答案：D6.如图所示，在双缝干涉实验中，若单缝S从双缝S1、S2的中央对称轴位置处稍微向上移动，则()A．不再产生干涉条纹B．仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹P的位置不变C．仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹P的位置上移D．仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹P的位置下移解析：光是横波，传播的过程中将出现波峰和波谷，在两列相干波相互叠加的区域，波峰、波峰或波谷、波谷相遇处将出现亮条纹，波峰、波谷相遇处将出现暗条纹．当单缝S 从双缝S1、S2的中央对称轴位臵处稍微向上移动时，如果刚好移动到单缝S到双缝S1、S2的光程相差半波长的奇数倍，此时在双缝S1、S2处产生的光波虽然仍是相干光，但其相位差为(2n＋1)π，两波源的振动方向刚好相反，又由于S1、S2到光屏上P点的光程相等，则所含波的个数相等，所以在P点将出现暗条纹．这就与“中央亮纹”的观点相矛盾了，因此上题中选项B是不对的．应如何来确定中央亮纹的位臵呢？根据上面的分析我们看到，光屏上P点出现的是暗纹还是亮纹，将受到单缝S所处位臵的影响．但是，在双缝干涉中，“中央点”必定是“亮纹”，这是毫无质疑的．因此在判断“中央点”位臵时，就应是：“从单缝S量起，经双缝S1、S2到达光屏上的光程中，所含波的个数相等的点为中央点”，因为该点必定是亮纹，与S1、S2处的振动情况无关．所以上题正确答案应选D项．即“当单缝S从双缝S1、S2的中央对称轴位臵处稍微向上移动时，仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹P的位臵下移”．对于光屏上的原中央P点来说，将随着单缝S的上移出现亮、暗纹交替的现象，当单缝S到双缝S1、S2的光程差为波长整数倍时出现亮纹，为半波长的奇数倍时出现暗纹．答案：D二、多项选择题7．(2016届江苏无锡模拟)关于下列四幅图中所涉及物理知识的论述中，正确的是()A．甲图中的海市蜃楼是光的色散现象引起的B．乙图中的泊松亮斑说明光具有波动性C．丙图中的波形是调频波D．丁图中的实验表明：不论光源与观察者之间做怎样的相对运动，光速都是一样的解析：海市蜃楼是由光的折射导致光线偏离出现的光的全反射现象，A错误；泊松亮斑是光照射到不透明的小圆盘时，在光屏的中心处出现亮斑，属于光的衍射现象，说明光具有波动性，B正确；根据题图丙知，此图为调幅波，C错误；迈克耳逊—莫雷实验证明了光速在不同惯性系和不同方向上都是相同的，从而得出光速都是一样的，D正确．答案：BD8．(2017届宁夏六盘山高级中学期末)以下说法中正确的有()A．阳光下肥皂膜上的彩色条纹属于光的衍射现象B．太阳光通过三棱镜产生的彩色条纹是由于折射造成的C．一束光由介质斜射向空气，界面上可能只发生反射现象而没有折射现象D．水面油膜呈现彩色条纹是光的干涉现象，这说明了光是一种波E．未见其人，先闻其声说明声波有衍射现象而光波没有衍射现象解析：阳光下肥皂膜上的彩色条纹属于光的干涉现象，A错误；太阳光通过三棱镜产生的彩色条纹是由于折射造成的，B正确；一束光由介质斜射向空气，界面上可能只发生反射现象而没有折射现象，C正确；水面油膜呈现彩色条纹是光的干涉现象，干涉是波特有的现象，这说明了光是一种波，D正确；未见其人，先闻其声说明声波有衍射现象，一切波均能发生衍射，E错误．答案：BCD9．下列说法正确的是()A．光的偏振现象说明光是一种纵波B．当波的波长比障碍物的尺寸大时，能产生明显的衍射现象C．当声源相对于观察者匀速远离时，观察者听到的声音音调会变低D．电磁波由真空进入玻璃后频率变小解析：偏振现象说明光是横波；根据明显衍射现象条件可知，波长越长，越容易发生明显衍射现象；多普勒效应和波的频率由波源决定，利用以上即可求解．光的偏振现象说明光是一种横波，而不是纵波，故A项错误，波长比孔的宽度大得越多或相差不大时，波的衍射越明显，故B项正确；据多普勒效应可知，当声源相对于观察者匀速远离时，观察者听到的声音音调会变低，故C项正确；波的频率由波源决定，当电磁波由真空进入玻璃后频率不变，故D项错误．答案：BC10．下列说法中正确的是()A．两列机械横波相遇，在相遇区一定会出现干涉现象B．机械波在传播过程中，沿传播方向上，在任何相等时间内，传播相同的距离C．光波在介质中传播的速度与光的频率有关D．狭义相对论认为：一切物理规律在不同的惯性参考系中都相同E．紫光的双缝干涉条纹间距可能大于红光双缝干涉条纹间距解析：只有频率相同的两列机械横波相遇，才会出现干涉现象，故A项错误；机械波的波速与介质有关，不同介质机械波的传播速度不同，则机械波在传播过程中通过两种不同的介质，沿传播方向上，在任何相等时间内，传播的距离不一定相同，故B项错误；光波在介质中传播的速度与光的频率有关，故C项正确；根据狭义相对论的基本原理可知：一切物理规律在不同的惯性参考系中都相同，故D项正确；双缝干涉条纹间距与光的波长成正比．红光的波长比紫光长，所以红光的双缝干涉条纹间距大于紫光双缝干涉条纹间距，故E项错误．答案：CD11.煤矿中瓦斯爆炸危害极大．某同学查资料得知含有瓦斯的气体的折射率大于干净空气的折射率，于是，他设计了一种利用光的干涉监测矿井瓦斯的仪器，原理如图所示．在双缝前面放置两个完全相同的透明容器A、B，容器A与干净的空气相通，在容器B中通入矿井中的气体，观察屏上的干涉条纹，就能够监测瓦斯浓度．以下说法正确的是()A．如果屏的正中央仍是亮纹，说明B中的气体与A中的空气成分相同，不含瓦斯B．如果屏的正中央是暗纹，说明B中的气体与A中的空气成分不相同，可能含有瓦斯C．如果屏上干涉条纹不停地移动，说明B中的气体瓦斯含量不稳定D．只有用单色光照射单缝时，才可能在屏上出现干涉条纹答案：BC。
课时分层作业6 粒子的波动性
课时分层作业(六)(时间：15分钟分值：50分)一、选择题(本题共6小题，每小题6分)1．(多选)能说明光具有波粒二象性的实验是()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()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)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]CD5．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＝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] D6．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] B二、非选择题(14分)7．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FΔt＝NΔt·2p所以F＝N·2p而光子动量p＝hλ，所以F＝2nShλ由牛顿第二定律可得飞船加速度的表达式为a＝Fm＝2nShmλ.(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 mλ (2)nSh mλ。
粒子的波动性--课时作业(含解析) (5)
D．结合能越大，原子中核子结合得越牢固，原子核越稳定
E．由玻尔理论可知，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，同时电子的动能增大、电势能减小
13．下列说法正确的有________
16．2013年3月14日，欧洲核子研究中心的物理学家宣布，他们利用强子(质子)对撞机发现了粒子物理标准模型所预言的希格斯粒子，它可用来解释粒子获得质量的机制．希格斯与恩格勒因此获得2013年度的诺贝尔物理学奖．若对撞机中高速运动的质子的速度为v，质量为m，普朗克常量为h，则该质子的物质波波长为______________．
A．保持不变B．变为原来波长的4倍
C．变为原来波长的一半D．变为原来波长的2倍
15．一颗质量为5.0 kg的炮弹以200 m/s的速度运动时，它的德布罗意波波长为_______;若它以光速运动，它的德布罗意波波长为_______;若要使它的德布罗意波波长为400 nm，则它的运动速度为________.
8．下列叙述中正确的是（）
A.电子的发现使人们认识到原子是可分割的
B.天然放射现象的研究说明原子核有复杂结构
C.卢瑟福通过 粒子散射实验建立了核式结构模型
D.康普顿散射为物质波理论提供了实验支持
9．下列叙述中正确的是（）
A.电子的发现使人们认识到原子是可分割的
B.天然放射现象的研究说明原子核有复杂结构
6．B
【解析】A、光电效应和康普顿效应深入地揭示了光的粒子性的一面。前者表明光子具有能量，后者表明光子具有能量之外还具有动量。故A正确。B、电子的轨道半径越小，越靠近原子核，对应氢原子能量越小，而库仑力提供向心力可知半径小时对应的圆周运动的线速度大，动能越大，故B错误. C、卢瑟福进行了α粒子散射实验后，根据实验的现象提出，原子只能由位于原子中心的原子核和核外的电子组成，原子核应集中大部分的质量及正电荷，由此提出了原子核式结构，故C正确.D、1897年，英国物理学家汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断定，它的本质是带负电的粒子流并求出了这种粒子的比荷，故D正确。本题选不正确的故选B.
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课时跟踪检测（六）粒子的波动性
1．[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解析：选ABC干涉是波具有的特性，电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样，说明电子具有波动性，A正确；利用慢中子衍射来研究晶体的微观结构，说明中子可以产生衍射现象，具有波动性，B正确；利用电子显微镜观测物质的微观结构，说明电子可以产生衍射现象，具有波动性，C正确；光电效应现象体现的是光的粒子性，D错误。
2．[多选]下列说法中正确的是()
A．光的干涉和衍射现象说明光具有波动性
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光既具有波动性又具有粒子性，A正确。
由v＝λν知B错。
由爱因斯坦光子理论ε＝hν，v＝λν，知波长越长，光频率越小，光子能量越小，C错。
任何光在真空中传播速度均为3.0×108 m/s，D正确。
3．(2017·北京高考)2017年年初，我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100 nm(1 nm＝10－9 m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲。
“大连光源”因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。
一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎。
据此判断，能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，真空光速c＝3×108 m/s)()
A．10－21 J B．10－18 J
C．10－15 J D．10－12 J
解析：选B光子的能量E＝hν，c＝λν，联立解得E≈2×10－18 J，B项正确。
4．对波粒二象性的理解，下列说法错误的是()
A．光电效应揭示了光的粒子性，而康普顿效应从动量方面进一步揭示了光的粒子性B．德布罗意提出：实物粒子也具有波动性，而且粒子的能量和动量跟它所对应的波的
频率和波长之间，遵从ν＝ε
h和λ＝
h
p的关系
C．光的波长越短，光子的能量越大，光的粒子性越明显
D．如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的德布罗意波长相等，则它们的动能也相等
解析：选D光电效应、康普顿效应都揭示了光的粒子性，A正确；德布罗意提出实物粒子也具有波动性，B正确；光的波长越短，则频率越大，光子的能量越大，光的粒子性越明显，C正确；如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的德布罗意波长相等，则它们的动量也相等，但动能不相等，D错误。
5．[多选]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1 MHz的无线电波的波长，由表中数据可知()
A．要检测弹子球的波动性几乎不可能
B．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
解析：选ABC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3.0×102 m，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10－10 m数量级，所以波长为1.2×10－10 m的电子可以观察到明显的衍射现象，故选A、B、C。
6．(2017·江苏高考)质子(11H)和α粒子(24He)被加速到相同动能时，质子的动量________(选填“大于”“小于”或“等于”)α粒子的动量，质子和α粒子的德布罗意波波长之比为________。
解析：由p＝2mE k可知，动能相同时，质子的质量比α粒子的质量小，因此动量小；
由λ＝h
p 可知，质子和α粒子的德布罗意波波长之比为λH
λα
＝pα
p H
＝mα
m H
＝4
1
＝2
1。
答案：小于2∶1
7．经150 V电压加速的电子束，沿同一方向射出来，穿过铝箔射到其后的屏上，则() A．所有电子的运动轨迹均相同
B．所有电子到达屏上的位置坐标均相同
C．电子到达屏上的位置坐标可用牛顿运动定律确定
D．电子到达屏上的位置受波动规律支配，无法用确定的坐标来描述它的位置
解析：选D电子在运动中表现出波动性，没有一定的运动轨迹，牛顿运动定律不适用于电子的运动，故正确答案为D。
8．影响显微镜分辨本领的一个因素是波的衍射，衍射现象越明显，分辨本领越低。
利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E k＝1
2m v
2＝eU＝p
2
2m
，
又p＝h
λ，故eU＝h2
2mλ2
，可得λ＝h2
2emU。
对电子来说，加速电压越高，λ越小，衍射现象
越不明显，故A、B错。
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C对，D错。
9．近年来，数码相机几近家喻户晓，用来衡量数码相机性能的一个非常重要的指标就是像素，1像素可理解为光子打在光屏上的一个亮点，现知300万像素的数码相机拍出的照片比30万像素的数码相机拍出的等大的照片清晰得多，其原因可以理解为() A．光是一种粒子，它和物质的作用是一份一份的
B．光的波动性是大量光子之间的相互作用引起的
C．大量光子表现光具有粒子性
D．光具有波粒二象性，大量光子表现出光的波动性
解析：选D数码相机拍出的照片不是白点，不能说明显示粒子性，故不选择A；光的波粒二象性是光的内在属性，即使是单个光子也有波动性，跟光子的数量和光子之间是否有相互作用无关，所以B错误；大量光子表现光具有波动性，所以C错误；光具有波粒二象
性，大量光子表现出光的波动性，D 正确。
10．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|p 1|<|p 2|，则粘在一起的物体的德布罗意波长为( )
A.λ1＋λ22
B.λ1－λ22
C.λ1λ2λ1＋λ2
D.λ1λ2
λ1－λ2
解析：选D 由动量守恒p 2－p 1＝(m 1＋m 2)v 知，即h λ2－h λ1＝h λ，所以λ＝λ1λ2λ1－λ2
，故D
正确。
11．如图所示为证实电子波存在的实验装置，从F 上漂出的热电子可认为初速度为零，所加加速电压U ＝104 V ，电子质量为m ＝0.91×10
－30
kg 。
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。
(普朗克常量h ＝6.63×10
－34
J·s)
解析：电子加速后的动能E k ＝1
2m v 2＝eU ，电子的动量p ＝m v ＝2mE k ＝2meU 。
由λ＝h
p 知，λ＝h
2meU
，代入数据得λ≈1.23×10－11 m 。
答案：1.23×10
－11
m
12．光子的动量p 与能量E 的关系为p ＝E
c 。
静止的原子核放出一个波长为λ的光子。
已知普朗克常量为h ，光在真空中传播的速度为c ，求：
(1)质量为M 的反冲核的速度为多少？ (2)反冲核运动时物质波的波长是多少？
解析：(1)光子的动量为p ，由动量守恒定律知反冲核的动量大小也为p 。
由p ＝h
λ＝M v ，得v ＝h
λM 。
(2)反冲核的物质波的波长λ′＝h
M v ＝λ。
答案：(1)h
λM (2)λ。