2019-2020年高中物理第十七章波粒二象性3粒子的波动性课时训练新人教版

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高中物理第十七章波粒二象性3粒子的波动性学案新人教版选修35

3 粒子的波动性一、光的波粒二象性1．光的本性光能够发生干涉、衍射现象，说明光具有波动性；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．光子的能量和动量能量表达式：ε＝hν，动量表达式：p＝hλ.3．h的意义能量和动量是描述物质的粒子性的重要物理量，波长和频率是描述物质的波动性的典型物理量，表达式中左边是粒子性、右边是波动性，是h起了重要作用，架起了波动性和粒子性的桥梁．光具有波动性是否说明光就是我们宏观意义上的波？提示：不是．光具有粒子性，也具有波动性，所以我们说光具有波粒二象性，这里的粒子不是我们平时所说的粒子，同样这里的波也不是我们宏观意义上的波．二、粒子的波动性1．物质的分类物理学中把物质分为两类，一类是分子、原子、电子、质子及由这些粒子组成的物质；另一类是场，像电场、磁场、电磁场这种看不见的，不是由实物粒子组成的，而是一种客观存在的特殊物质． 2．德布罗意波任何一种实物粒子都和一个波相对应，这种波被称为德布罗意波，也叫物质波． 3．物质波的波长和频率波长公式：λ＝h p ，频率公式：ν＝εh. 三、物质波的实验验证晶体做了电子束演示实验，得到了明显的衍射图样，从而证实了电子的波动性．德布罗意认为任何运动着的物体均有波动性，可是我们观察运动着的汽车(如图所示)，并未感到它的波动性．你如何理解该问题？请与同学交流自己的看法．提示：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、波长短，难以观测．考点一光的波粒二象性1．对光的本性认识的几个阶段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惠更斯麦克斯韦爱因斯坦公认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，光光电效应、康普顿效应光既有波动现象，又有粒子特征速等于电磁波速度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理论领域宏观世界宏观世界微观世界微观世界微观世界光的波动性光的粒子性实验基础干涉、衍射光电效应、康普顿效应含义光的波动性是光子本身的一种属性，它不同于宏观的波，它是一种概率波，即光子在空间各点出现的可能性大小(概率)可用波动规律描述：(1)足够能量的光(大量光子)在传播时，表现出波的性质．(2)频率低，波长长的光，波动性特征显著.粒子的含义是“不连续”“一份一份”的，光的粒子即光子，不同于宏观概念的粒子，但也具有动量和能量．(1)当光同物质发生作用时，表现出粒子的性质．(2)少量或个别光子易显示出光的粒子性．(3)频率高，波长短的光，粒子性特征显著．二象性(1)光子说并没有否定波动性，E＝hν中，ν表示光的频率，表示了波的特征．光既具有波动性，又具有粒子性，波动性和粒子性都是光的本身属性，只是在不同条件下的表现不同．(2)只有用波粒二象性，才能统一说明光的各种行为.【例1】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表现为波动性较明显，有时表现为粒子性较明显B．光波频率越高，粒子性越明显C．能量越大的光子，其波动性越显著D．个别光子易表现出粒子性，大量光子易表现出波动性结合波粒二象性的相关理论进行判断即可．【答案】 C【解析】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；个别光子易表现出粒子性，大量光子易表现出波动性，A、D说法正确．光的频率越高，能量越高，粒子性相对波动性越明显，B说法正确，C说法错误．总结提能本题主要考查对波粒二象性的相关概念的理解，属于较简单的题目，我们通过对教材的熟悉就可以掌握相关概念．有关光的本性，下列说法正确的是( D )A．光既具有波动性，又具有粒子性，两种性质是不相容的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解析：光既具有波动性，又具有粒子性，但它又不同于宏观观念中的机械波和粒子．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，我们无法用其中的一种去说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性．考点二物质波的理解和有关计算1．物质的分类：物理学中把物质分为两类，一类是分子、原子、电子、质子及由这些粒子组成的物质；另一类是场，像电场、磁场、电磁场这种看不见的，不是由实物粒子组成的，而是一种客观存在的特殊物质．2．任何物体，小到电子、质子，大到行星、太阳都存在波动性，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的缘故．3．德布罗意波是一种概率波，粒子在空间各处出现的概率受波动规律支配，不要以宏观观点中的波来理解德布罗意波．4．德布罗意假说是光子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．5．对于光，先有波动性(即ν和λ)，再在量子理论中引入光子的能量ε和动量p 来补充它的粒子性．反之，对于实物粒子，则先有粒子概念(即ε和p )，再引入德布罗意波(即ν和λ)的概念来补充它的波动性．不过要注意这里所谓波动性和粒子性，仍然都是经典物理学的概念，所谓补充仅是形式上的．综上所述，德布罗意的推想基本上是爱因斯坦1905年关于光子的波粒二象性理论(光粒子由波伴随着)的一种推广，使之包括了所有的物质微观粒子．【例2】武汉综合新闻网2010年8月21日报道：近日，一种发源于南亚没有抗生素可以抵御的“超级细菌”成为社会关注的热点．假若一个细菌在培养器皿中的移动速度为 3.5 μm/s，其德布罗意波长为1.9×10－19m ，试求该细菌的质量．【答案】 1.0×10－9kg【解析】由公式λ＝h p得该细菌的质量为m ＝p v ＝h vλ＝ 6.626×10－343.5×10－6×1.9×10－19kg ＝1.0×10－9kg.德布罗意认为，任何一个运动着的物体，都有一种波与它对应，波长是λ＝h p，式中p 是运动物体的动量，h 是普朗克常量．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1104.求：(1)电子的动量大小；(2)试推导加速电压跟德布罗意波长的关系，并计算加速电压的大小(电子质量m ＝9.1×10－31kg ，电子电荷量e ＝1.6×10－19C ，普朗克常量h ＝6.6×10－34J·s，加速电压的计算结果取1位有效数字)．答案：(1)1.5×10－23kg·m/s(2)U ＝h 22emλ2 8×102V解析：(1)由λ＝h p得电子的动量大小p ＝h λ＝ 6.6×10－34440×10－9×10－4kg·m/s ＝1.5×10－23kg·m/s(2)设加速电压为U ，由动能定理得eU ＝12mv 2而12mv 2＝p 22m ，所以U ＝p 22em ＝h 22emλ2 代入数据得加速电压的大小U ＝8×102V重难疑点辨析对牛顿“微粒说”与爱因斯坦“光子说”的区分光的本性的探究过程是人类对物理现象及物理规律不断认识、提高、再认识、再提高的反复过程，经历了肯定、否定、否定之否定的循环，科学家们利用他们的聪明智慧和不断探究，经历了激烈的大论战，历时数千年，终于形成今天对光的比较深刻的认识．我们在学习过程中既要熟记重要的物理学史，又要学习科学家们勇于探索、追求真理的精神．【典例】 (多选)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【解析】牛顿的“微粒说”认为光是一种物质微粒，爱因斯坦的“光子说”认为光是一份一份不连续的能量，显然A 错．干涉、衍射是波的特性，光能发生干涉说明光具有波动性，B 正确．麦克斯韦根据光的传播不需要介质，以及电磁波在真空中的传播速度与光速近似相等认为光是一种电磁波，后来赫兹用实验证实了光的电磁说，C正确．光具有波动性与粒子性，称为光的波粒二象性，D正确．【答案】BCD惠更斯的波动说与牛顿的微粒说由于受传统宏观观念的影响，都试图用一种观点去说明光的本性，因而它们是相互排斥、对立的两种不同的学说．麦克斯韦的光的电磁说与爱因斯坦的光子说是对立的统一体，揭示了光的行为的二重性：既具有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性．1．下列说法中正确的是( C )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．宏观物体运动时，看不到它的衍射和干涉现象，所以宏观物体运动时不具有波动性解析：任何一个运动的物体都具有波动性，但因为宏观物体的德布罗意波波长很短，所以很难看到它的衍射和干涉现象，所以C项对，B、D项错．物质波不同于宏观意义上的波，故A项错．2．(多选)表中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，根据表中数据可知( ABC )质量/kg 速度/m·s－1波长/m 弹子球 2.0×10－2 1.0×10－2 3.3×10－30电子(100 eV)9.1×10－31 5.0×106 1.2×10－10无线电波(1 MHz)— 3.0×108 3.0×102B．无线电波通常只能表现出波动性C．电子照射到金属晶体上能观察到它的波动性D．只有可见光才有波粒二象性解析：弹子球的波长太小，所以检测其波动性几乎不可能，A正确；无线电波波长较长，所以通常表现为波动性，B正确；电子波长与金属晶体尺度相近，所以能利用金属晶体观察电子的波动性，C正确；由物质波理论知，D错误．3．2002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，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( D )A ．E ＝hλc，p ＝0 B ．E ＝hλc ，p ＝hλc 2 C ．E ＝hc λ，p ＝0D ．E ＝hc λ，p ＝h λ解析：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.4．紫外线光子的动量为hνc.一个静止的O 3吸收了一个紫外线光子后( B ) A ．仍然静止B ．沿着光子原来运动的方向运动C ．沿与光子运动方向相反的方向运动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O 3分子与光子原来运动方向相同．故正确选项为B.5．(多选)利用金属晶格(大小约10－10m)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，如图所示．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( AB )A ．该实验说明了电子具有波动性B ．实验中电子束的德布罗意波的波长为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，故A 项正确；由德布罗意波波长公式λ＝h p，而动量p ＝2mE k ＝2meU ，所以λ＝h 2meU ，B 项正确；从公式λ＝h2meU可知，加速电压越大，电子波长越小，衍射现象就越不明显；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C 、D 项错误．。

2019-2020学年高中物理第17章波粒二象性第3节粒子的波动性课堂练习(含解析)新人教版选修3-

-1 - 粒子的波动性匡E 课堂达标 ------------- （沙堵直兵名校具置■实效检测）1. （2019 •吉林省白城一中高二下学期期末）波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的是（C ）A. 黑体辐射规律可用光的波动性解释B. 光电效应现象揭示了光的波动性C. 电子束射到晶体上产生衍射图样说明电子具有波动性D. 光子通过狭缝后的运动路线是螺旋线解析：黑体辐射的实验规律可用量子理论来解释，但不能用光的波动性解释，A 错误；光电效应表明光具有一定的能量，能说明光具有粒子性，B 错误；电子束射到晶体上产生的衍射图样说明电子具有波动性， C 正确；光子通过狭缝后，运动轨迹不是螺旋线，故D 错误。

2 . （2019 •江苏省宿迁市高二下学期期末）以下说法中正确的是（D ）A. 电子是实物粒子，运动过程中只能体现粒子性B. 光子的数量越多，传播过程中其粒子性越明显C. 光在传播过程中，只能显现波动性D. 高速飞行的子弹由于德布罗意波长较短，故不会“失准”解析：根据德布罗意理论可知，实物同样具有波粒二象性，实物粒子的运动有特定的轨道，是因为实物粒子的波动性不明显而已，故 A 错误；大量光子的作用效果往往表现为波动性，故B 错误；光子既有波动性又有粒子性，光在传播过程中，即可以表现波动性也可以表现粒子性，故C 错误；高速飞行的子弹由于德布罗意波长较短，粒子性明显，故不会“失准”，故D 正确。

3. （2019 •吉林省实验中学高二下学期期中）一个德布罗意波长为入i 的中子和另一个德布罗意波长为入2的氘核同向正碰后结合成一个氚核，该氚核的德布罗意波长为（A ）h h 解析：中子的动量 R =「，氘核的动量 P 2=「，对撞后形成的氚核的动量 P 3= P 2+ P 1,入 1入 2Pl C.入1+入 2 ~2~ D. 入 1 一入2~2~所以氚核的德布罗意波波长为入3=-=、：：，故A正确，B、C、D错误。

学年高中物理第十七章波粒二象性 . 粒子波动性课后提升作业新人教版选修

17.3 粒子的颠簸性课后提高作业【基础达标练】1.(多项选择)能说明光拥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】选B、C。

光的干涉和光的衍射只说明光拥有颠簸性,光电效应和康普顿效应只说明光拥有粒子性,B、C正确。

2.(2018·杭州高二检测)有关光的本性,以下说法中正确的选项是()A.光拥有颠簸性,又拥有粒子性,这是相互矛盾和对峙的B.光的颠簸性近似于机械波,光的粒子性近似于质点C.大量光子才拥有颠簸性,个别光子只拥有粒子性D.由于光既拥有颠簸性,又拥有粒子性,无法只用其中一种去说明光的所有行为,只能认为光拥有波粒二象性【解析】选D。

光在不相同条件下表现出不相同的行为,其颠簸性和粒子性其实不矛盾,A错、D对;光的颠簸性不相同于机械波,其粒子性也不相同于质点,B错;大量光子经常表现出颠簸性,个别光子经常表现出粒子性,C错。

3.(2018·南京高二检测)依照爱因斯坦“光子说”可知,以下说法正确的是()A.“光子说”实质就是牛顿的“微粒说”B.光的波长越大,光子的能量越小C.一束单色光的能量能够连续变化D.只有光子数很多时,光才拥有粒子性【解析】选B。

爱因斯坦的“光子说”与牛顿的“微粒说”实质不相同,选项A错误。

由E=h可知选项B正确。

一束单色光的能量不能够连续变化,只能是单个光子能量的整数倍,选项C错误。

光子不仅拥有颠簸性,而且拥有粒子性,选项D错误。

4.2002年诺贝尔物理学奖中的一项为哪一项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()A.E=,p=0B.E=,p=C.E=,p=0D.E=,p=【解析】选D。

依照E=hν,且λ=,c=λν可得X射线每个光子的能量为E=,每个光子的动量为p=。

【2019-2020】高中物理第十七章波粒二象性章末检测新人教版选修3_5

教学资料参考范本【2019-2020】高中物理第十七章波粒二象性章末检测新人教版选修3_5撰写人：__________________部门：__________________时间：__________________章末检测时间：90分钟分值：100分第Ⅰ卷(选择题共48分)一、选择题(本题有12小题，每小题4分，共48分．其中1～10题为单选题，11～12题为多选题)1．近年来，数码相机几乎家喻户晓，用来衡量数码相机性能的一个非常重要的指标就是像素，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】由题意知像素越高形成照片的光子数越多，表现的波动性越强，照片越清晰，D项正确．【答案】D2．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WC和WD，则下列选项正确的是( )A．λ1>λ2，WC>WDB．λ1>λ2，WC<WDC．λ1<λ2，WC>WDD．λ1<λ2，WC<WD【解析】由题意知，A光光子的能量大于B光光子，根据E＝hv ＝h，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WC＜WD，故正确选项是D.【答案】D3．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，可以估算出德布罗意波波长λ＝1.82×10－10 m的热中子的动量的数量级可能是( )A．10－17 kg·m/s B．10－18 kg·m/sC．10－20 k g·m/s D．10－24 kg·m/s【解析】本题考查德布罗意波．根据德布罗意波波长公式λ＝得：p＝＝kg·m/s＝3.6×10－24 kg·m/s，可见，热中子的动量的数量级是10－24 kg·m/s.【答案】D4．紫外线光子的动量为.一个静止的O3吸收了一个紫外线光子后( )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】B5．要观察纳米级以下的微小结构，需要利用分辨率比光学显微镜更高的电子显微镜．有关电子显微镜的下列说法正确的是( ) A．它是利用了电子物质波的波长比可见光短，因此不容易发生明显衍射B．它是利用了电子物质波的波长比可见光长，因此不容易发生明显衍射C．它是利用了电子物质波的波长比可见光短，因此更容易发生明显衍射D．它是利用了电子物质波的波长比可见光长，因此更容易发生明显衍射【解析】电子显微镜的分辨率比光学显微镜更高，是因为电子物质波的波长比可见光短，和可见光相比，电子物质波更不容易发生明显衍射，所以分辨率更高，A正确．【答案】A6．所谓黑体是指能全部吸收入射的电磁波的物体．显然，自然界不存在真正的黑体，但许多物体在某些波段上可近似地看成黑体．如图所示，用不透明的材料制成的带小孔的空腔，可近似地看作黑体．这是利用了 ( )A．控制变量法B．比值法C．类比法D．理想化方法【解析】黑体实际上是一种物理模型，把实际物体近似看作黑体，用到的自然是理想化方法，D对．【答案】D7．用a、b、c、d表示4种单色光，若①a、b从同种玻璃射向空气，a的临界角小于b的临界角；②用b、c和d在相同条件下分别做双缝干涉实验，c的条纹间距最大；③用b、d照射某金属表面，只有b能使其发射电子．则可推断a、b、c、d可能分别是( ) A．紫光、蓝光、红光、橙光B．蓝光、紫光、红光、橙光C．紫光、蓝光、橙光、红光D．紫光、橙光、红光、蓝光【解析】本题考查的知识点较多，但都是光学中的基本物理现象，如全反射、双缝干涉和光电效应等，意在考查学生是否掌握了基本的物理现象和规律．由sinC＝知，a光的折射率大于b光，则a光的频率大于b光的频率．双缝干涉实验中，条纹间距和光波波长成正子的最大初动能之比为：2的光速，则此金属板的逸出功为(6分)如图所示是做光电效应实验的装置简图．在抽成真空的玻璃管内，K为阴极(用金属铯制成，发生光电效应的逸出功为1.9 eV)，A 为阳极．在a、b间不接任何电源，用频率为ν(高于铯的极限频率)的单色光照射阴极K，会发现电流表指针有偏转．这时，若在a、b间接入直流电源，a接正极，b接负极，并使a、b间电压从零开始逐渐增大，发现当电压表的示数增大到2.1 V时，电流表的示数刚好减小到零．则a、b间未接直流电源时，通过电流表的电流方向为________；从阴极K发出的光电子的最大初动能Ek＝________J；入射单色光的频率ν＝________Hz.【解析】(1)光电子由K向A定向移动，光电流由A向K，因此通过电流表的电流从下向上．(2)具有最大初动能的电子刚好不能到达A板，对该电子用动能定理Ek＝Ue得，最大初动能为2.1 eV＝3.36×10－19 J.(3)由光电效应方程：Ek＝hν－W，得ν＝9.65×1014Hz.【答案】从下向上 3.36×10－19 J 9.65×1014 Hz三、计算题(本题有3小题，共37分，解答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)15．(12分)德布罗意认为：任何一个运动着的物体，都有一种波与它对应，波长是λ＝，式中p是运动物体的动量，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1 0－4倍，求：(1)电子的动量的大小；。

2019_2020学年高中物理第十七章波粒二象性第3节粒子的波动性课时分层训练含解析新人教版选修3_

粒子的波动性「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相比，由于质子的质量更大，由p ＝mv ，以及λ＝h p 可知，电子的波动性更为明显，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＝h p ＝h mv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 ＝h λ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103 m/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p 1＝m 1v ，子弹的动量为p 2＝m 2v ，据λ＝hp知中子和子弹的德布罗意波的波长分别为 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 ＝103 m/s ，h ＝6.63×10－34 J·s，m 2＝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 ＝0 B ．E ＝hλc ，p ＝hλc 2 C ．E ＝hcλ，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.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＝hp ，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p 1＝p 2＋p 3，即h λ1＝h λ2＋h λ3，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 mv根据题意可知，d n ＝h mv解得v ＝nh md根据动能定理可知，eU ＝12mv 2－0 解得U ＝n 2h 22med 2. 答案：n 2h 22med 2 14．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＝h 2m e E k ＝h 2m 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＝4.7×10－24kg·m/s.答案：(1)1.3×10－11 m (2)1.4×10－10 m4.7×10－24kg·m/s。

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_5

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。

20192020学年高中物理第十七章波粒二象性 3 粒子的波动性练习含解析新人教版选修35

3 粒子的颠簸性基础牢固1.(多项选择)说明光拥有粒子性的现象是( )A.光电效应B.光的干涉C.光的衍射D.康普顿效应答案AD2.(多项选择)为了考据光的波粒二象性,在双缝干涉实验中将光屏换成照相底片,并想法减弱光的强度,以下说法正确的选项是( )A.使光子一个一个地经过双缝干涉实验装置的单缝,若是时间足够长,底片大将出现双缝干涉图样B.使光子一个一个地经过双缝干涉实验装置的单缝,若是时间很短,底片大将出现不太清楚的双缝干涉图样C.大量光子的运动显示光的颠簸性D.个别光子的运动显示光的粒子性,光只有颠簸性,没有粒子性解析光的颠簸性是统计规律的结果,关于个别光子,我们无法判断它落到哪个地址;大量光子依照统计规律,即大量光子的运动或曝光时间足够长,显示出光的颠簸性。

答案AC3.(多项选择)以下物理实验中,能说明粒子拥有颠簸性的是( )A.经过研究金属的遏止电压与入射光频率的关系,证了然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,发现电子的干涉现象D.利用晶体做电子束衍射实验,证了然电子的颠簸性解析干涉和衍射是波特有的现象,由于X射线自己就是一种波,而不是实物粒子,故X射线散射中有波长变大的成分,其实不能够证明物质波理论的正确性,即A、B不能够说明粒子的颠簸性,证明粒子的颠簸性只能是C、D。

答案CD4.以下关于物质波的说法正确的选项是( )A.实物粒子拥有粒子性,在任何条件下都不能能表现出颠簸性B.宏观物体不存在对应波的波长C.电子在任何条件下都能表现出颠簸性D.微观粒子在必然条件下能表现出颠簸性答案D5.以下说法正确的选项是( )A.质量大的物体,其德布罗意波长短B.速度大的物体,其德布罗意波长短C.动量大的物体,其德布罗意波长短D.动能大的物体,其德布罗意波长短解析由物质波的波长λ=,得其只与物体的动量有关,动量越大其波长越短。

2019-2020学年高中物理第十七章波粒二象性(练习)新人教版选修3-5【共5套24页】

本套资源目录2019_2020学年高中物理第十七章波粒二象性1能量量子化练习含解析新人教版选修3_52019_2020学年高中物理第十七章波粒二象性2光的粒子性练习含解析新人教版选修3_52019_2020学年高中物理第十七章波粒二象性3粒子的波动性练习含解析新人教版选修3_52019_2020学年高中物理第十七章波粒二象性45概率波不确定性关系练习含解析新人教版选修3_52019_2020学年高中物理第十七章波粒二象性测评含解析新人教版选修3_51能量量子化基础巩固1.提出能量的量子化假说的科学家是()A.牛顿B.伽利略C.爱因斯坦D.普朗克,故D正确。

2.对黑体辐射电磁波的波长分布的影响因素是()A.温度B.材料C.表面状况D.以上都正确,得其只与温度有关,A对。

3.能正确解释黑体辐射实验规律的是()A.能量的连续经典理论B.普朗克提出的能量量子化理论C.以上两种理论体系任何一种都能解释D.牛顿提出的微粒说,随着温度的升高,一方面各种波长的辐射强度都有增加;另一方面,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动,只能用普朗克提出的能量量子化理论才能得到满意的解释,B对。

4.(多选)黑体辐射的实验规律如图所示,由图可知()A.随温度升高,各种波长的辐射强度都增大B.随温度降低,各种波长的辐射强度都增大C.随温度升高,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动D.随温度降低,辐射强度的极大值向波长较长的方向移动,随温度升高,各种波长的辐射强度都增大,且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动,当温度降低时,上述变化都将反过来。

5普朗克常量是自然界的一种基本常数,它的数值是()A.6.02×10-23 molB.6.625×10-3 mol·sC.6.626×10-34 J·sD.1.38×10-16 mol·s,由实验测得它的精确数值为6.626×10-34 J·s,在记忆时关键要注意它的单位和数量级。

【人教版】2020高中物理第十七章波粒二象性第三节粒子的波动性学案新人教版选修3-5

第三节粒子的波动性学习目标知识导图知识点1 光的波粒二象性1．光的本性(1)19世纪初托马斯·杨、菲涅耳、马吕斯等分别观察到了光的__干涉__、__衍射__和偏振现象。

(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2．光子的能量和动量 (1)能量：ε＝__h ν__； (2)动量：p ＝__hλ__。

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＝__h ν__和p ＝__hλ__揭示了光的粒子性和波动性之间的密切关系。

知识点2 粒子的波动性1．德布罗意波任何一种实物粒子都和一个波相联系，这种波被称为德布罗意波，也叫__物质__波。

2．物质波的波长和频率波长公式λ＝__h p__，频率公式ν＝__εh__。

3．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G.P.汤姆孙分别利用晶体做了__电子束衍射__的实验，得到了类似下图的__衍射__图样，从而证实了电子的波动性。

他们为此获得了1937年的诺贝尔物理学奖。

预习反馈『判一判』(1)光的干涉、洐射、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。

(√) (4)一切宏观物体都具有波动性，即物质波。

(√) (5)湖面上的水波就是物质波。

(×)(6)电子的衍射现象证实了实物粒子具有波动性。

(√) 『选一选』(多选)(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( AB )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：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＝h p知，质子的波长小，选项D 错误。

2019年高中物理第十七章波立二象性第3节粒子的波动性随堂演练巩固提升新人教版选修3_.doc

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( )A ．n 2h 2med 2 B ．⎝ ⎛⎭⎪⎫md 2h 2n 2e 313 C ．d 2h 22men2 D ．n 2h 22med2 解析：选D ．由德布罗意波长λ＝h p知，p 是电子的动量，则p ＝mv ＝2meU ，而λ＝d n，代入得U ＝n 2h 22med2.故正确选项为D ．4．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 ，由动量定理得F Δt ＝N Δt ·2p ，所以F ＝N ·2p ，而光子动量p ＝h λ，所以F ＝2nShλ.由牛顿第二定律可得飞船加速度的表达式为a ＝F m ＝2nShm 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 ′＝nShλ，飞船的加速度a ′＝nShm λ. 答案：(1)2nSh m λ (2)nShm λ[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．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．(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 ，p ＝h λc 2 C ．E ＝hcλ，p ＝0D ．E ＝hcλ，p ＝hλ解析：选D ．根据E ＝h ν，且λ＝h p ，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 ＝hλ，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E k ＝12mv 2＝eU ＝p22m，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．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2倍解析：选C ．根据公式λ＝h p ＝h mv可以判断选项C 正确．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 ．根据公式λ＝hp可以判断选项C 正确，其余均错误． 8．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3.0×108m/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3×108m/s ，故选项D 正确．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 ．pEC ．E pD ．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Ep，故选A 、C ． 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λ＝hp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．三、非选择题11．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9.11×10－31kg ，电子电荷量为1.6×10－19C)解析：在电场作用下12mv 2＝eU ，得v ＝2eUm，根据德布罗意波长λ＝hp 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：8.29×10－11m12．金属晶体中晶格大小的数量级是10－10m ．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 ＝1.6×10－19C ，质量m ＝0.90×10－30kg)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 V。

【高中教育】2020高中物理第十七章波粒二象性第3节粒子的波动性课下作业新人教版选修3

解析：由动量守恒定律有p2－p1＝(m1＋m2)v及p＝
得－＝，所以λ＝。
答案：
9．电子和光一样具有波动性和粒子性，它表现出波动的性质，就像X射线穿过晶体时会产生衍射一样，这一类物质粒子的波动叫物质波。质量为m的电子以速度v运动时，这种物质波的波长可表示为λ＝，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。63×10－34J·s。
C．10－21 JD．10－24 J
解析：由λ＝知热中子的动量p＝，又p2＝2mEk，所以热中子动能：
Ek＝＝＝ J
≈4×10－21 J。故选项C正确。
答案：C
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1 MHz的无线电波的波长，由表中数据可知( )
质量/kg
速度/(m·s－1)
波长/m
答案：D
2．频率为ν的光子，德布罗意波波长为λ＝，能量为E，则光的速度为( )
A．Eλ/h B．pE
C．E/pD．h2/Ep
解析：根据c＝λν，E＝hν，λ＝，即可解得光的速度为或，故选A、C。
答案：AC
3．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
弹子球
2。0×10－2
1。0×10－2
3。3×10－30
电子(100 eV)
9。1×10－31
5。0×106
1。2×10－10
无线电波(1 MHz)
3。0×108
3。0×102
①要检测弹子球的波动性几乎不可能 ②无线电波通常情况下只能表现出波动性 ③电子照射到金属晶体上能观察到它的波动性 ④只有可见光才有波动性

2019-2020年高中物理第十七章波粒二象性3粒子的波动性练习新人教版选修

2019-2020年高中物理第十七章波粒二象性3粒子的波动性练习新人教版选修1．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：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．答案：C2．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．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9.11×10－31kg ，电子电荷量为1.6×10－19C)．解析：在电场作用下12mv 2＝eU ，得v ＝2eUm，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 ＝8.29×10－2nm ＝8.29×10－11m.答案：8.29×10－11m1．在历史上，最早证明了德布罗意波存在的实验是( ) A ．弱光衍射实验B ．电子束在晶体上的衍射实验C ．弱光干涉实验D ．以上选项都不正确解析：根据课本知识我们知道，在历史上，最早证明德布罗意波假说的是电子束在晶体上的衍射实验，故B 正确．答案：B2．(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＝hp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 λc2C ．ε＝hcλ，p ＝0D ．ε＝hc λ，p ＝hλ解析：根据ε＝h ν，且λ＝h p ，c ＝λν可得X 射线每个光子的能量为ε＝hcλ，每个光子的动量为p ＝hλ.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：D5．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：C6．一颗质量为10 g 的子弹，以200 m/s 的速度运动着，则由德布罗意波长公式计算，要使这颗子弹发生明显的衍射现象，那么障碍物的尺寸约为( )A ．3.0×10－10m B ．1.8×10－11mC ．3.0×10－34mD ．无法确定解析：运动着的子弹对应的物质波波长λ＝h p ＝h mv ＝6.626×10－3410×10－3×200m ＝3.3×10－34m. 由发生明显衍射的条件知，C 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1.67×10－27kg)?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＝1.67×10－27kg ，v ＝1×103m/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≈4.0×10－10m ，λ2＝6.63×10－35m.答案：4.0×10－10m 6.63×10－35m2019-2020年高中物理第十七章波粒二象性5不确定性关系练习新人教版选修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的粒子性 C ．光波不同于机械波，它是一种概率波 D ．光的波动性和粒子性是相互矛盾的，无法统一解析：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；光波在少量的情况下体现粒子性，大量的情况下体现波动性，所以C 对；光的波动性和粒子性不是孤立的，而是有机的统一体，D 错．答案：BC2．(多选)下列说法正确的是( )A．宏观物体的动量和位置可准确测定B．微观粒子的动量和位置可准确测定C．微观粒子的动量和位置不可同时准确测定D．宏观粒子的动量和位置不可同时准确测定解析：根据对不确定关系的理解可知A、C正确，B、D错误．答案：AC3．(多选)在做双缝干涉实验时，在观察屏的某处是亮纹，则对光子到达观察屏的位置，下列说法正确的是( )A．到达亮纹处的概率比到达暗纹处的概率大B．到达暗纹处的概率比到达亮纹处的概率大C．对于某一光子，它可能到达光屏的任何位置D．以上说法均有可能解析：根据概率波的含义，一个光子到达亮纹处的概率要比到达暗纹处的概率大得多，但并不是一定能够到达亮纹处，故选项A、C正确．答案：AC4．一辆摩托车以20 m/s的速度向墙冲去，车身和人共重100 kg，则车撞墙时的不确定范围是怎样的？解析：根据不确定性关系ΔxΔp≥h4π得：Δx≥h4πΔp＝6.626×10－344×3.14×100×20m＝2.64×10－38 m.答案：大于等于2.64×10－38 m1．(多选)下列各种波中是概率波的是( )A．声波B．无线电波C．光波D．物质波解析：声波是机械波，A错．电磁波是一种能量波，B错．由概率波的概念和光波以及物质波的特点分析，可以得知光波和物质波均为概率波，故C、D正确．答案：CD2．(多选)以下说法正确的是( )A．微观粒子不能用“轨道”观点来描述粒子的运动B．微观粒子能用“轨道”观点来描述粒子的运动C．微观粒子位置不能精确确定D．微观粒子位置能精确确定解析：微观粒子的动量和位置是不能同时确定的，这也就决定了不能用“轨道”的观点来描述粒子的运动(轨道上运动的粒子在某时刻具有确定的位置和动量)，故A正确．由微观粒子的波粒二象性可知微观粒子位置不能精确确定，故C正确．答案：AC3．由不确定性关系可以得出的结论是( )A．如果动量的不确定范围越小，则与它对应坐标的不确定范围就越大B．如果位置坐标的不确定范围越小，则动量的不确定范围就越大C．动量和位置坐标的不确定范围之间的关系不是反比例函数D．动量和位置坐标的不确定范围之间有唯一确定的关系解析：由不确定关系的定义分析可知C选项正确，其他三个选项只说明了基本的某个方面，而没有对不确定性关系做进一步的认识，故都不正确．答案：C4．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，人们常用小圆点表示这种概率，小圆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．答案：C5．在做双缝干涉实验时，发现100个光子中有96个通过双缝后打到了观察屏上的b 处，则b处是( )A．亮纹B．暗纹C．既有可能是亮纹也有可能是暗纹D．以上各种情况均有可能解析：由光子按波的概率分布的特点去判断，由于大部分光子都落在b点，故b处一定是亮纹，选项A正确．答案：A6．如图所示，一个粒子源产生某种粒子，在其正下方安装只有两条狭缝的挡板，粒子穿过狭缝打在下方的荧光屏上使荧光屏发光．那么在荧光屏上将看到( )A．只有两条亮纹B．有多条明暗相间的条纹C．没有亮纹D．只有一条亮纹解析：由于粒子源产生的粒子是微观粒子，它的运动受波动规律支配，对大量粒子运动到达屏上的某点的概率，可以用波的特征进行描述，即产生双缝干涉，在屏上将看到干涉条纹，所以B正确．答案：B7．如图所示是双缝干涉的图样，我们如何用光的波粒二象性来解释呢？解析：图a表示曝光时间很短的情况，在胶片上出现的是随机分布的光点．延长胶片曝光的时间，就会出现如图b所示的图样．从图中可以看出，光子在某些条形区域出现的概率增大，这些区域是光波通过双缝后产生相干振动加强的区域；而落在其他一些条形区域的概率很小，这些区域是光波通过双缝后产生相干振动减弱的区域．曝光的时间越长，图样就越清晰(如图c所示)．这说明，可以用光子在空间各点出现的概率来解释光的干涉图样，即认为光是一种概率波．答案：见解析8．已知h4π＝5.3×10－35J·s，试求下列情况中速度测定的不确定量，并根据计算结果，讨论在宏观和微观世界中进行测量的不同情况．(1)一个球的质量m＝1.0 kg，测定其位置的不确定量为10－6 m；(2)电子的质量m e＝9.0×10－31 kg，测定其位置的不确定量为10－10 m(即在原子的数量级)．解析：(1)m＝1.0 kg，Δx＝10－6 m，由ΔxΔp≥h4π，Δp＝mΔv知Δv1＝h4πΔxm＝5.3×10－3510－6×1.0m/s＝5.3×10－29 m/s.(2)m e＝9.0×10－31 kg，Δx＝10－10 m，Δv2＝h4πΔxm＝5.3×10－3510－10×9.0×10－31m/s≈5.89×105 m/s.答案：(1)5.3×10－29 m/s (2)5.89×105 m/s在微观世界中速度测定的不确定量远比宏观中的大。

【精选】高中物理第十七章波粒二象性3粒子的波动性课后训练新人教版选修3_5

3 粒子的波动性课后训练基础巩固1．在历史上，最早证明了德布罗意波存在的实验是( )A．弱光衍射实验B．电子束在晶体上的衍射实验C．弱光干涉实验D．以上都不正确2．关于物质波，以下说法正确的是( )A．实物粒子具有粒子性，在任何条件下都不可能表现出波动性B．宏观物体不存在对应波的波长C．电子在任何条件下都能表现出波动性D．微观粒子在一定条件下能表现出波动性3．以下说法正确的是( )A．物体都具有波动性B．抖动细绳一端，绳上的波就是物质波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4．光具有波粒二象粒，那么能够证明光具有波粒二象性的现象是( )A．光的反射及小孔成像B．光的干涉、光的衍射、光的色散C．光的折射及透镜成像D．光的干涉、光的衍射和光电效应5．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，无法统一6．利用金属晶格(大小约10－10m)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，则加速后电子的德布罗意波长为λ＝________，若电子质量m＝9.1×10－31 kg，加速电压U＝300 V，则电子束________(选填“能”或“不能”)发生明显衍射现象。

能力提升7．用很弱的光做双缝干涉实验，把入射光减弱到可以认为光源和感光胶片之间可能同时有两个光子，比较不同曝光时间摄得的照片，发现曝光时间不长的情况下，照片上是一些散乱的无规则分布的亮点，若曝光时间较长，照片上亮点分布区域呈现不均匀迹象；若曝光时间足够长，照片上获得清晰的双缝干涉条纹，这个实验说明了( )A．光具有粒子性B．光具有波动性C．光既有粒子性，又具有波动性D．光的波动性不是光子之间的相互作用引起的8．为了观察晶体的原子排列，采用了以下两种方法：(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。