高中物理-粒子的波动性课后练习

高中物理-粒子的波动性课后练习

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10－10 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,则加速后电子的德布罗意波长为λ＝________,若电子质量m＝9.1×10－31kg,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。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

9．一颗质量为10 g的子弹,以200 m/s的速度运动着,则由德布罗意理论计算,要使这颗子弹发生明显的衍射现象,那么障碍物的尺寸为( )

A．3.0×10－10 m B．1.8×10－11 m

C．3.0×10－34 m D．无法确定

10．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＝

h

mv

。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＝6.626×10－34J·s。

(1)计算具有100 eV动能的电子的动量p和物质波波长λ。

(2)若一个静止的电子经2 500 V电压加速,求能量和这个电子动能相同的光子波长,并求该光子的波长与这个电子的物质波波长之比。

参考答案

1.答案：B 点拨：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.答案：D 点拨：任何物体既具有波动性,又具有粒子性；宏观物体动量大,波长小,不易观察到其波动性；电子、质子等微观粒子也要在一定条件下才能表现出波动性。

3.答案：AD 点拨：任何物体都具有波动性,故A对。对宏观物体而言,其波动性难以观测,我们所看到的绳波是机械波,不是物质波,故B错。电子的动量往往比质子的动量小,

由λ＝h

p

知,电子的波长长,故C错。核外电子绕核运动的规律是概率问题,无确定的轨道,

故D对。

4．答案：D 点拨：中学阶段表明光具有波动性的典型现象是光的干涉和衍射现象,表明光具有粒子性的典型现象是光电效应和康普顿效应。

5.答案：BC 点拨：爱因斯坦的光子说和光的电磁说在微观世界中是统一的。

6.

能

点拨：由eU＝E k及p

λ＝

h

p

；将U＝300 V代入,得λ

＝34

-

m≈0.71×10－10 m。

与金属晶格差不多,所以能发生明显衍射。

7.答案：CD 点拨：少量光子通过双缝后照片上呈现不规则分布亮点显示了光的粒子性,大量光子通过双缝后照片上获得了双缝干涉条纹,说明光具有波动性；光子先后依次通过双缝,说明光的波动性不是光子之间的相互作用引起的。故C、D正确。

8.答案：AC 点拨：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。

9.答案：C 点拨：由p＝mv,λ＝

h

p

知子弹的德布罗意波长为3.32×10－34 m,所以障碍物的尺寸为3×10－34 m时,符合明显衍射的条件。

10.答案：(1)5.4×10－24kg·m/s 1.2×10－10 m (2)5.0×10－10 m 20

点拨：(1)p

m/s

⋅

≈5.4×10－24kg·m/s,

λ＝

34

24

6.62610

m

5.410

h

mv

-

-

⨯

=

⨯

≈1.2×10－10 m。

(2)由hc/λ＝E k′＝2 500 eV＝4.0×10－16 J,

得光子波长λ＝

348

16

6.62610310

m

4.010

-

-

⨯⨯⨯

⨯

≈5.0×10－10 m。

电子动量p′＝mv

m/s

⋅

≈2.7×10－23kg·m/s。

电子波长λ′＝

h

mv'

≈2.5×10－11 m,