高中物理：粒子的波动性练习

高中物理：粒子的波动性练习

基础·巩固

1.在下列现象中说明光具有波动性的是( )

A.光的直线传播

B.光的衍射

C.光的干涉

D.光电效应

解析：干涉和衍射是波的特性.

答案：BC

2.上海)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,波长越大

C.光的波长越大,光子的能量越大

D.光在真空中的传播速度为3×108 m/s

解析：干涉和衍射是波的特性,A 选项正确.

由v=λf 知B 选项错.

由爱因斯坦光子理论E =hν= hc

知波长越大,光的频率越小,光子能量越小,C 选项错.任何光

在真空中的传播速度均为3×108 m/s.D 选项正确.

答案：AD

3.下列说法中正确的是( )

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

解析：任何物体都具有波动性,故A 选项对,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 选项错.

电子的动量往往比质子的动量小,由λ=p

h 知,电子的波长长,故C 选项错. 核外电子绕核运动的规律是概率问题,无确定的轨道,故D 选项对.

答案：AD

4.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：物质波是一切运动着的物体所具有的波,与机械波不同,宏观物体也具有波动性,只是干涉、衍射现象不明显,看不出来,故只有选项C 正确.

答案：C

5.下列说法正确的是( )

A.有的光是波,有的光是粒子

B.光子和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.γ射线具有显著的粒子性,而不具有波动性

解析：从光的波粒二象性可知：光是同时具有波粒二象性的.只不过在有的情况下波动性显著,有的情况下粒子性显著.光的波长越长,越容易观察到其显示波动特征.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,它们虽然都是微观粒子,但有本质区别,故上述正确的是C 选项.

答案：C

6.在双缝干涉实验中,减弱光的强度使光子只能一个一个地通过狭缝,则下列说法中正确的是( )

A.单个光子没有一定的运动规律

B.大量光子才有一定的运动规律,因此才会形成双缝干涉条纹

C.光子到达几率大的地方是光波通过双缝后发生干涉时振幅加强的区域

D.光子到达几率小的地方是光波通过双缝后发生干涉时振幅减弱的区域

解析：本题主要考查对光的波动性的理解.对于光子这样微小的微观粒子,它的运动不遵守经典的牛顿力学,遵守量子理论,它的运动规律是用统计规律研究的,应用概率理论.对于个别光子运动毫无规律,但对大量光子研究就显示出了它的规律性,光子落在某些条形区域内的可能性较大,这些条形区域正是某种波通过双缝后发生干涉时振幅加强的区域,而在波通过双缝后发生干涉时振幅减弱的区域内,光子落在里面的可能性较小,这个现象表明：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.可见A 、B 、C 、D 四选项均正确. 答案：ABCD

7.光的______________和_______________现象说明光具有波动性,___________现象说明光具有粒子性.我们无法只用其中一种观点说明光的一切行为,因而认为光具有___________性.

解析：干涉、衍射现象是波特有的现象,光具有这两种现象,说明光具有波动性,但光的波动性与机械波又有所不同.光电效应说明传播中的光是一份一份的,所具有的能量也是一份一份的,光子与电子之间交换能量是一对一进行的,光电效应充分说明了光具有粒子性.因此光具有波粒二象性.

答案：干涉 衍射 光电效应 波粒二象

综合·应用

8.(2005江苏)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=1.67×10-27 kg,可以估算德布罗意波长

λ=1.82×10-10 m 的热中子动能的数量级为( )

A.10-17 J

B.10-19 J

C.10-21 J

D.10-24 J

解析：根据德布罗意波理论中子动量p=λ

h ,中子动能E k =p 2/2m=h 2/2mλ代入数据可以估算出数量级,选项C 正确.

答案：C

9.一个质量为4×10-4 g 的尘埃颗粒,以1 cm/s 的速度在空气中下落,计算它的德布罗意波波

长_______________.

解析：由德布罗意公式有 λ=p h =2-7--3410

1104106.63⨯⨯⨯⨯ m=1.66×10-16 nm. 答案：1.66×10-16

nm

10.一个质子从静止开始,经过1 000 V 的电压加速后,它的德布罗意波长是多大？(质子质量

为1.67×10-27 kg)

解析：经过加速后质子能量变为E=qU=1.6×10-19×1 000 J=1.6×10-16 J,则其德布罗意波长

为 λ=E m h

p 2=16-27--34

101.6101.672106.63⨯⨯⨯⨯⨯ m≈9.07×10-13

m. 11.试估算运动员百米赛跑时的德布罗意波长,我们能观察到运动员的波动性吗？

解析：设运动员的质量为m=50 kg,百米赛跑的速度为10 m/s,则运动员赛跑时的德布罗意波

长为λ=p h =mv

h =1050106.63-34

⨯⨯ m≈1.3×10-36 m.由此可以看出,由于波长太小,我们不能观察到运动员的波动性.

12.一颗近地卫星质量为m,求其德布罗意波长为多少？(已知地球半径为R,重力加速度为g) 解析：由万有引力提供向心力计算速度,根据德布罗意波长公式计算.

对于近地卫星有：G 2R

Mm =m R v 2

, 对地球表面物体m 0有：G

2R Mm =m 0g, 所以v=gR .

根据德布罗意波长λ=p

h 得： λ=mv h =gR

m h . 13.一质量为450 g 的足球以10 m/s 的速度在空中飞行；一个初速为零的电子,通过电压为100 V 的加速电场,试分别计算它们的德布罗意波长.

解析：物体的动量是p=mv,其德布罗意波长λ=

p h =mv

h . 足球的德布罗意波长 λ1=11v m g =10

10450106.633--34⨯⨯⨯ m≈1.47×10-34 m. 电子经电场加速后,速度增加为v 2,根据动能定理得

2

1m 2v 22=eU, p 2=m 2v 2=eU m 22.

该电子的德布罗意波长 λ2=eU m h p h 222==100

101.6109.12106.6319-31--34⨯⨯⨯⨯⨯⨯ m≈1.2×10-10 m.