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_5
高中物理第十七章波粒二象性第3节粒子的波动性随堂检测新人教版选修3-5(new)
第3节粒子的波动性1．（对应要点一）下列说法正确的是( ）A．惠更斯提出的光的波动说与麦克斯韦的光的电磁说都是说光是一种波,其本质是相同的B．牛顿提出的光的微粒说与爱因斯坦的光子说都是说光是一份一份不连续的，其实质是相同的C．惠更斯的波动说与牛顿的微粒说都是说光具有波粒二象性D．爱因斯坦的光子说与麦克斯韦的光的电磁说揭示了光既具有波动性又具有粒子性解析：惠更斯提出的波动说和麦克斯韦的电磁说有着本质的不同，前者仍将光看作机械波，认为光在太空中是借助一种特殊介质“以太”传播的，而后者说光波只是电磁波而不是机械波，可以不借助于任何介质而传播,A选项错误。
牛顿提出的微粒说和爱因斯坦的光子说也是有本质区别的。
前者认为光是由一个个特殊的实物粒子构成的，而爱因斯坦提出的光子不是像宏观粒子那样有一定形状和体积的实物粒子，它只强调光的不连续性，光是由一份一份组成的，B选项错误。
惠更斯的波动说和牛顿的微粒说都是以宏观物体或模型提出的，是对立的、不统一的。
C选项错误。
据光的波粒二象性知，D选项正确。
答案：D2．（对应要点一)关于光的波粒二象性,正确的说法是（）A．光的频率越高，光子的能量越大，粒子性越明显B．光的波长越长，光子的能量越小，波动性越明显C．频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解析：从光的波粒二象性可知：光是同时具有波粒二象性，只不过在有的情况下波动性显著，有的情况下粒子性显著。
频率高、个数少时粒子性明显，波长长、量大时波动性明显。
答案：ABD3．(对应要点二）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作物质波，但它们不具有干涉、衍射等现象解析：根据德布罗意物质波理论可知，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，故B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选项正确；由电子穿过铝箔的衍射实验知少量电子穿过铝箔后所落的位置呈现出衍射图样以及大量电子的行为表现出电子的波动性，而且干涉、衍射是波的特有现象，只要是波，都会发生干涉、衍射现象,故D错误。
高中物理第十七章波粒二象性第3节粒子的波动性课后作业含解析新人教版选修3_5
第3节 粒子的波动性A 组：合格性水平训练1．(粒子的波动性)(多选)电子衍射实验证明了电子具有波动性,这种波可称为( ) A ．电磁波 B ．机械波 C ．德布罗意波 D ．物质波答案 CD解析 电子是实物粒子,电子能发生衍射说明物质波的理论是正确的,这种波叫物质波或者德布罗意波,机械波不是物质波,故C 、D 正确,A 、B 错误。
2．(对光的认识)(多选)对光的认识,下列说法正确的是( ) A ．个别光子的行为易表现出粒子性,大量光子的行为易表现出波动性 B ．光是横波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,就不再具有波动性了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得明显,在另外的某种场合下,光的粒子性表现得明显答案 ABD解析 少量光子的行为易显示出粒子性,而大量光子的行为往往易显示出波动性,故A 正确。
光的偏振现象说明光是横波,故B 正确。
粒子性和波动性是光同时具备的两种属性,故C 错误,D 正确。
3．(光子的能量和动量)真空中X 射线的波长为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 ＝hc λ,p ＝0 D ．E ＝hc λ,p ＝h λ答案 D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．(对物质波的理解)(多选)以下说法正确的是( ) A ．物体都具有波动性B ．拉动细绳一端,绳上产生的波就是物质波C ．通常情况下,质子比电子的波长长D ．电子衍射实验证明电子有波动性 答案 AD解析 任何物体都具有波动性,故A 正确；对宏观物体而言,其波动性难以观测,绳波是机械波,不是物质波,故B 错误；电子的动量通常比质子的动量小,由λ＝hp知,电子的波长长,故C 错误；衍射是波特有的特征,故D 正确。
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
3 粒子的波动性1．光的波粒二象性(1)光子既有能量ε＝hν，也有动量p ＝h /λ，物理量ε、p 描述光的粒子性；物理量ν、λ描述光的波动性。
普朗克常量h 架起了粒子性和波动性之间的桥梁。
(2)光电效应和康普顿效应表明光具有粒子性，光的干与、衍射、偏振现象表明光具有波动性。
光既有波动性又有粒子性，单独利用任何一种都无法完整地描述光的所有性质，把这种性质叫做光的波粒二象性。
(3)光的波粒二象性：光既具有波动性，又具有粒子性。
A ．有的光是波，有的光是粒子B ．光子与电子是一样的一种粒子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2．粒子的波动性(1)德布罗意假设：实物粒子也具有波动性。
(2)粒子的频率和波长ν＝ε/h ，λ＝h /p 。
(3)德布罗意波：每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系，这种与实物粒子相联系的波称为德布罗意波，也叫物质波。
【例2】 关于德布罗意波，下列说法正确的是( )A ．所有物体不论其是不是运动，都有对应的德布罗意波B ．任何一个运动着的物体都有一种波和它对应，这就是德布罗意波C ．运动着的电场、磁场没有相对应的德布罗意波D ．只有运动着的微观粒子才有德布罗意波，对于宏观物体，不论其是不是运动，都没有相对应的德布罗意波解析：任何一个运动着的物体，都有一种波与它对应，即物质波，物质有两类：实物和场，所以B 正确。
答案：B3．物质波的实验验证(1)验证方式：实物粒子(如电子、质子等)能发生干与和衍射。
(2)电子束衍射实验成功。
电子束衍射图样，如图所示。
【例3】 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 ＝×10－27kg ，普朗克常量h ＝×10－34 J ·s，能够估算德布罗意波长λ＝×10－10 m 的热中子动能的数量级为( )A ．10－17 JB ．10－19 JC ．10－21 JD ．10－24 J解析：按照德布罗意波长公式λ＝h /p 可算出中子动量大小，再由p 2＝2mE k 即可算出热中子的动能。
【精】最新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
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)
提示：光具有波粒二象性。
光既不同于宏观观念的粒子，也不同于宏观观念的波，但光既具有粒子性又具有波动性，粒子性和波动性都是光本身的属性。
G
1．光学发展史
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，光速等于电磁波速
2．光子的能量和动量
(1)能量：ε＝__hν__；
(2)动量：p＝____。
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＝__hν__和p＝____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
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
年代
17世纪
17世纪
19世纪中
20世纪初
20世纪初
2．对光的波粒二象性的理解
2019年高中物理 第十七章 波立二象性 第3节 粒子的波动性学案 新人教版选修3-5
第3节 粒子的波动性1.知道光的本性的认识史，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．一、光的波粒二象性1．波粒二象性：光既具有波动性，又具有粒子性．2．光子的能量和动量：光子的能量ε和动量p 可分别表示为：ε＝hν，p ＝hλ.能量ε和动量p 是描述物质粒子性的重要物理量；波长λ和频率ν是描述物质波动性的典型物理量．普朗克常量h 架起了粒子性与波动性之间的桥梁．二、粒子的波动性及物质波的实验验证 1．粒子的波动性(1)德布罗意波：每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系，这种与实物粒子相联系的波称为德布罗意波，也叫物质波．(2)物质波的波长、频率关系式： 波长：λ＝hp 频率：ν＝εh. 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实验，得到了电子的衍射图样，证实了电子的波动性．(3)说明①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＝h p关系同样正确．②宏观物体的质量比微观粒子的质量大得多，运动时的动量很大，对应的德布罗意波的波长很小，根本无法观察到它的波动性．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)湖面上的水波就是物质波．( )(5)电子的衍射现象证实了实物粒子具有波动性．( )提示：(1)√(2)×(3)√(4)×(5)√做一做(多选)对光的认识，下列说法中正确的是( )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提示：选ABD．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，因为大量粒子的个别行为呈现出波动规律，故正确选项有A、B、D．对光的波粒二象性的理解实验基础表现说明光的波动性干涉和衍射(1)光子在空间各点出现的可能性大小可用波动规律来描述；(2)足够能量的光(大量光子)在传播时，表现出波的性质；(3)波长长的光容易表现出波动性(1)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；(2)光的波动性不同于宏观观念的波光的粒子性光电效应、康普顿效应(1)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；(2)少量或个别光子容易显示出光的粒子性；(3)波长短的光，粒子性显著(1)粒子的含义是“不连续”“一份一份”的；(2)光子不同于宏观观念的粒子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[思路点拨] 求解此类题关键是抓住光的本性即波粒二象性，应从波粒二象性的特征分析．另外光不同于实物粒子，它没有静止的质量．[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．[答案] CD(多选)下面关于光的波粒二象性的说法中，正确的是( )A ．光电效应现象说明光具有波粒二象性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BC ．光电效应现象说明光具有粒子性，选项A 错误；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，选项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，选项C 正确；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，选项D 错误．对物质波的理解和波长计算1．对物质波的理解(1)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．(2)粒子在空间各处出现的几率受统计规律支配，不要以宏观观点中的波来理解德布罗意波．(3)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．2．计算物质波波长的方法(1)根据已知条件，写出宏观物体或微观粒子动量的表达式p ＝mv . (2)根据波长公式λ＝h p求解．(3)注意区分光子和微观粒子的能量和动量的不同表达式．如光子的能量：ε＝hν，动量p ＝h λ；微观粒子的动能：E k ＝12mv 2，动量p ＝mv .命题视角1 对物质波的理解下列关于德布罗意波的认识，正确的解释是( ) A ．任何一个物体都有一种波和它对应，这就是物质波 B ．X 光的衍射证实了物质波的假设是正确的 C ．电子的衍射证实了物质波的假设是正确的D ．宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，所以宏观物体不具有波动性 [解析] 运动的物体才具有波动性，A 项错；宏观物体由于动量太大，德布罗意波长太小，所以看不到它的干涉、衍射现象，但仍具有波动性，D 项错；X 光是波长极短的电磁波，是光子，它的衍射不能证实物质波的存在，B 项错．[答案] C命题视角2 物质波波长的计算 一颗质量为5.0 kg 的炮弹：(1)以200 m/s 的速度运动时，它的德布罗意波长多大？ (2)假设它以光速运动，它的德布罗意波长多大？(3)若要使它的德布罗意波长与波长是400 nm 的紫光波长相等，则它必须以多大的速度运动？[解析] 直接利用德布罗意关系式进行计算． (1)炮弹的德布罗意波长λ1＝h p 1＝h mv 1＝6.63×10－345×200m ＝6.63×10－37m.(2)它以光速运动时的德布罗意波长λ2＝h p 2＝h mv 2＝6.63×10－345×3×108 m ＝4.42×10－43m. (3)由λ＝h p ＝h mv，得v ＝h mλ＝6.63×10－345×400×10－9 m/s ≈3.32×10－28m/s. [答案] (1)6.63×10－37m (2)4.42×10－43m(3)3.32×10－28m/s如何计算物质波的波长每一个运动的粒子都与一个对应的波(物质波或德布罗意波)相联系，其波长λ＝h p，其中p 为粒子的动量，h 是普朗克常量，h ＝6.63×10－34J ·s.所以，计算德布罗意波长时要熟记公式λ＝h p，有时还要结合粒子的能量ε与频率ν的关系ε＝hν进行求解．【通关练习】1．(多选)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．2．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：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＝hm 2v将m 1＝1.67×10－27kg ，v ＝1×103m/s ，h ＝6.63×10－34J ·s ，m 2＝1.0×10－2kg 代入上面两式可解得λ1＝4.0×10－10 m ，λ2＝6.63×10－35 m.答案：4.0×10－10m 6.63×10－35m对光的本性的认识历程从牛顿的光的微粒说，到托马斯·杨和菲涅耳的光的波动说，从麦克斯韦的光的电磁说，到爱因斯坦的光子说，人类对光的认识构成了一部科学史诗．微粒说 波动说 电磁说 光子说 波粒二象性 年代 17世纪 17世纪 19世纪中期 20世纪中期 20世纪初 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，光速等于电磁波速光电效应、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．要区分说法和物理史实与波粒二象性之间的关系．选项C正确，选项A、B、D错误．[答案] C(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．光的双缝干涉显示了光的波动性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BCD．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，显然选项A错误；干涉、衍射是波的特性，光能发生干涉说明光具有波动性，选项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，选项C 正确；光具有波动性与粒子性，称为光的波粒二象性，选项D正确．。
高中物理第十七章波粒二象性3粒子的波动性课堂互动学
3 粒子的波动性课堂互动三点剖析一、光的波粒二象性光子的能量ε和动量p 能够表示为ε=hν和p=λh ，它们是描述光的性质的大体关系式.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，它们通过普朗克常量联系在一路.在宏观上，大量光子表现为波动性，在微观上，个别光子与其他物质产生作历时往往表现为粒子性，即光具有波粒二象性.例如，在光的双缝干与实验中，若是短时刻内曝光，发觉光子在底片上呈现不规则散布的点，长时刻曝光才形成明暗相间的条纹.说明了少量光子与其他物质产生作历时表现出粒子性，而大量光子与其他物质产生作历时表现出波动性.二、德布罗意波1.德布罗意波：实物粒子的能量ε和动量p 跟它所对应的波的频率ν和波长λ之间，也像光子跟光波一样，遵从如下关系： ν=hε，λ=p h 2.物质波的实验验证：光的干与和衍射现象是光具有波动性的有力证明，因此，若是电子、原子等实物粒子也真的具有波动性，那么它们就应像光波那样也能发生干与和衍射现象.(1)1912年，德国物理学家劳厄利用晶体中排列规则的物质微粒作为衍射光栅，来查验X 射线的性质，实验取得了成功，证明X 射线就是波长为十分之一纳米的电磁波.(2)1927年戴维孙和汤姆孙别离利用晶体做了电子束的衍射实验，取得了衍射图样，从而证明了电子的波动性.后来还陆续证明了质子、中子和原子、分子的波动性，对于这些粒子，德布罗意给出的ν=h ε，λ=ph 关系一样适用. 各个击破【例1】 下列说法中正确的是( )A.有的光是波，有的光是粒子B.光子与电子是一样的一种粒子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.γ射线具有显著的粒子性，而不具有波动性解答：光的波长越长，越容易绕过障碍物继续传播，越显示其波动性，反之越容易显示其粒子性；光子是一种不带电的微观粒子，而电子是带负电的实物粒子，它们虽然都是微粒子，但有本质的区别.答案：C类题演练1 (2004上海) 下列说法中正确的是( )A.光的干与和衍射现象说明光具有波动性B.光频率越高，波长越长C.光的波长越长，光的能量越大D.光在真空中的传播速度为×108 m/s解答：光的干与和衍射是大量光子和物质彼此作用的结果，表现了波动性；光的波长越长，则频率越小，光子的能量越小.光在真空中的传播速度就是×108 m/s.答案：AD【例2】 能量是×10-12 J 的光子，波长是多少？解答：由E=hν，ν=λc 得 λ=128341021031063.6--⨯⨯⨯⨯=E hc m =×10-14 m.答案：×10-14 m【例3】 一质量为450 g 的足球以10 m/s 的速度在空中飞行；一个初速度为零的电子，通过电压为100 V 的加速电场.试别离计算它们的德布罗意波波长.解析：物体的动量p=mv ，其德布罗意波波长λ=mvh p h = 足球的德布罗意波波长 λ1=m v m h 1045.01063.63411⨯⨯=- =×10-34m电子经电场加速后，速度增加为v 2，按照动能定理21 m 2v 22=eU p 2=m 2v 2=eU m 22该电子的德布罗意波波长λ2=eUm h p h 222==×10-10 m. 答案：×10-34 m ×10-10 m类题演练2 一个细菌在培育器皿中的移动速度为 μm/s，其德布罗意波波长为×10-19 m ，该细菌的质量为多大？解析：由公式λ=ph 得该细菌的质量 19634109.1105.31063.6---⨯⨯⨯⨯===λv h v p m kg=×10-10 kg. 答案：×10-10 kg。
全国通用版2018_2019高中物理第十七章波粒二象性第3节粒子的波动性课堂达标新人教版选修3_5
第十七章 第三节 粒子的波动性1．(河北省保定市2016～2017学年高二下学期期中)如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们的下列物理量也相等的是( C )A ．速度B ．动能C ．动量D ．总能量解析：根据德布罗意波长公式，若一个电子的德布罗意波长和一个中子的波长相等，则动量P 也相等，故C 正确，A 、B 、D 错误。
2．(新疆昌吉市一中教育共同体2017～2018学年高二物理期末)在验证光的波粒二象性的实验中，下列说法正确的是( A )A ．使光子一个一个地通过狭缝，如时间足够长，底片上将会显示衍射图样B ．单个光子通过狭缝后，底片上会出现完整的衍射图样C ．光子通过狭缝的运动路线像水波一样D ．光的粒子性是大量光子运动的规律解析：在宏观世界里找不到既有粒子性又有波动性的物质，个别或少数光子表现出光的粒子性，大量光子表现出光的波动性，如果时间足够长，通过狭缝的光子数也就足够多，粒子的分布遵从波动规律，底片上将会显示出衍射图样，A 正确；D 错误；单个光子通过狭缝后，路径是随机的，底片上不会出现完整的衍射图样，BC 错误。
3．(江西省南康中学2016～2017学年高二下学期期中)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( D )A ．n2h2med2B ．(nd2h2n2e3)13C ．d2h22men2D ．n2h22med2解析：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 ＝n2h22med2。
故正确选项为D 。
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。
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309教育网
309教育资源库 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 2
med 2 B ．⎝ ⎛⎭⎪⎫md 2h 2n 2e 313 C ．d 2h 2
2men 2 D ．n 2h 22med 2 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 2
2med 2.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 ，。