【步步高】2014-2015学年高中物理 2.4 实物是粒子还是波每课一练 沪科版选修3-5

【步步高】2014-2015学年高中物理 2.4 实物是粒子还是波每课一

练 沪科版选修3-5

[基础题]

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

答案 B

解析 由课本知识知，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．

2．下列说法中正确的是( )

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 C

解析 由德布罗意假说得德布罗意波长λ＝h p

，式中h 为普朗克常量，p 为运动物体的动量，可见p 越大，λ越小；p 越小，λ越大．故C 正确，A 、B 、D 错误．

3．下列物理实验中，能说明粒子具有波动性的是( )

A ．通过研究金属的遏止电压与入射光频率的关系，证明了爱因斯坦方程的正确性

B ．通过测试多种物质对X 射线的散射，发现散射射线中有波长变大的成分

C ．通过电子双缝实验，发现电子的干涉现象

D ．利用晶体做电子束衍射实验，证实了电子的波动性

答案 CD

解析 干涉和衍射是波特有的现象．由于X 射线本身就是一种波，而不是实物粒子，故X 射线有波长变大的成分，并不能证实物质波理论的正确性，即A 、B 并不能说明粒子的波动性，证明粒子的波动性只能是C 、D.

4．一个电子被加速后，以极高的速度在空间运动，关于它的运动，下列说法中正确的是( )

A ．电子在空间做匀速直线运动

B ．电子上下左右颤动着前进

C ．电子运动轨迹是正弦曲线

D ．无法预言它的路径

答案 D

解析 根据概率波的知识可知，某个电子在空间中运动的路径我们无法确定，只能根据统计规律确定大量电子的运动区域．故选项D 正确．

5．对于微观粒子的运动，下列说法中正确的是( )

A ．不受外力作用时光子就会做匀速运动

B ．光子受到恒定外力作用时就会做匀变速运动

C ．只要知道电子的初速度和所受外力，就可以确定其任意时刻的速度

D ．运用牛顿力学无法确定微观粒子的运动规律

答案 D

解析 光子不同于宏观力学的粒子，不能用宏观粒子的牛顿力学规律分析光子的运动，选项

A 、

B 错误；根据概率波、不确定关系可知，选项

C 错误，故选D.

6．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 射线的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；由公式λ＝h p

知，当电子的速度很小时，动量p 很小，电子的物质波波长会很长，显然，不满足题意，B 错误；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，C 项错误，D 项正确．

[能力题]

7．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．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

答案 B

解析 原子或中子在电场中加速由动能定理得eU ＝12mv2＝p22m ，又由物质波公式λ＝h p

得λ＝h 2meU

，所以经相同电压加速后的质子与电子相比，质子的物质波波长短，波动性弱，从而质子显微镜分辨本领较强，即B 选项正确．

8．在单缝衍射实验中，若单缝宽度是1.0×10－9m ，那么光子经过单缝发生衍射，动量的不确定量是________．

答案 0.53×10－25 kg·m/s

解析 单缝宽度是光子经过狭缝的不确定量，即Δx ＝1.0×10－9m ，由Δx·Δpx ≥h 4π

有1.0×10－9·Δpx ≥6.63×10－344π

，则Δpx ≥0.53×10－25kg·m/s 9．质量为10 g 的子弹，以300 m/s 的速度射向靶子，试计算此子弹位置的不确定范围．(设其动量的不确定范围为0.02%)

答案 大于或等于8.8×10－32 m

解析 Δpx ＝mv ×0.02%

＝10×10－3×300×0.02×10－2kg·m·s －1

＝6×10－4kg·m·s －1 由Δx·Δpx ≥h 4π

知，位置的不确定范围是

Δx ≥h 4π·Δpx ＝ 6.63×10－344×3.14×6×10－4

m ＝8.8×10－32 m. 10．已知电子的质量为me ＝9.1×10－31 kg ，h 4π

＝5.3×10－35 J·s ，测定电子速度的不确定量为2×10－6 m/s ，求其位置测定的不确定量．

答案 29.1 m

[探究与拓展题]

11．光子的动量p 与波长λ的关系为p ＝h λ

，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)，则：

(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？

答案 (1)h λM

(2)λ 解析 (1)由λ＝h p 得p ＝h λ

，由光子与原子核组成的系统动量守恒，得0＝p －Mv ′，故v ′＝p M ＝h λM

. (2)由德布罗意波长公式λ′＝h p ′知，反冲核运动时物质波波长λ′＝h p ′＝h p

＝λ.