课时跟踪检测(六) 粒子的波动性
精品推荐高中物理 17.3 粒子的波动性课时作业 新人教版选修3-5
17.3 粒子的波动性
基础达标
1．下列说法中正确的是()
A．质量大的物体，其德布罗意波波长短
．如图所示是一个粒子源，产生某种粒子，在其正前方安装只有两条狭缝的挡板，粒子穿过狭缝打在前方的荧光屏上使荧光屏发光．那么在荧光屏上将看到( )
由于粒子源产生的粒子是微观粒子，大量粒子的行为表现为波动性，即产生双缝干涉，在
用极微弱的红光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图
本题考查光是双缝干涉实验和光的波粒二象性．
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．图实验，说明了光的粒子性，不能说明光的波动性．故选C.【答案】 C
．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
1.67×10－27
kg)
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波
：λ′＝：20. 【答案】(1)5.4×10
：20
5．光子的动量p与能量
，光在真空中传播的速度为(1)质量为。
19-20版：17.3 粒子的波动性（步步高）
3 粒子的波动性[学科素养与目标要求]物理观念：1.知道人类对光的本性的认识史；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． 科学态度与责任：学会用辩证的观点看待问题，认识到物理学各种观点的局限性．一、光的波粒二象性 1．光的本性光的干涉、衍射、偏振现象表明光具有波动性，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．光子的能量和动量关系式 (1)关系式：ε＝hν，p ＝hλ.(2)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 ＝hλ揭示了光的粒子性和波动性之间的密切关系．二、粒子的波动性 1．粒子的波动性(1)德布罗意波：任何运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与它相对应，这种波叫物质波，又叫德布罗意波． (2)物质波波长、频率的计算公式为λ＝h p ，ν＝εh.(3)我们之所以看不到宏观物体的波动性，是因为宏观物体的动量太大，德布罗意波长太小的缘故．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的实验，得到了电子的衍射图样，证实了电子的波动性． (3)说明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＝hp关系同样正确．判断下列说法的正误．(1)光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有波动性．( √ ) (2)光具有粒子性，但光子又不同于宏观观念的粒子．( √ ) (3)光在传播过程中，有的光是波，有的光是粒子．( × ) (4)一切宏观物体都伴随一种波，即物质波．( × ) (5)电子的衍射现象证实了实物粒子具有波动性．( √ )一、对光的波粒二象性的理解 1．对光的本性认识史人类对光的认识经历了漫长的历程，从牛顿的光的微粒说到托马斯·杨和菲涅耳的波动说，从麦克斯韦的光的电磁说到爱因斯坦的光子说．直到二十世纪初，对于光的本性的认识才提升到一个更高层次，即光具有波粒二象性．对于光的本性认识史，列表如下： 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 托马斯·杨 和菲涅耳 麦克斯韦 爱因斯坦实验依据 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，光速等于电磁波的传播速度光电效应、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2．对光的波粒二象性的理解 (1)光的波动性①实验基础：光的干涉和衍射．②表现：a.光子在空间各点出现的可能性大小可用波动规律来描述；b.足够能量的光在传播时，表现出波的性质．③说明：a.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；b.光的波动性不同于宏观观念的波．(2)光的粒子性①实验基础：光电效应、康普顿效应．②表现：a.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；b.少量或个别光子容易显示出光的粒子性．③说明：a.粒子的含义是“不连续”“一份一份”的；b.光子不同于宏观观念的粒子．例1(多选)下列有关光的波粒二象性的说法中，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答案CD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．二、粒子的波动性1．如图是电子束通过铝箔后的衍射图样，结合图样及课本内容回答下列问题：(1)德布罗意提出“实物粒子也具有波动性”假设的理论基础是什么？(2)电子束穿过铝箔的衍射图样说明了什么？答案(1)普朗克能量子假说和爱因斯坦光子理论．(2)电子具有波动性．2．德布罗意认为任何运动着的物体均具有波动性，可是我们观察运动着的汽车，并未感觉到它的波动性，你如何理解该问题？谈谈自己的认识．答案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，产生的物质波的波长短，难以观测．1．任何物体，小到电子、质子，大到行星、太阳都存在波动性，这种波叫物质波，其波长λ＝hp.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． 2．德布罗意假说是光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．例2 (多选)根据物质波理论，以下说法中正确的是( ) A ．微观粒子有波动性，宏观物体没有波动性 B ．宏观物体和微观粒子都具有波动性C ．宏观物体的波动性不易被人观察到是因为它的波长太长D ．速度相同的质子和电子相比，电子的波动性更为明显 答案 BD解析 一切运动的物体都有一种物质波与它对应，所以宏观物体和微观粒子都具有波动性，A 错误，B 正确；宏观物体的物质波波长很短，不易观察到它的波动性，C 错误；由λ＝hp ，p＝m v 可知，速度相同的质子与电子相比，电子质量小，动量小，故其物质波波长更长，所以电子的波动性更明显，D 正确．例3 质量为1 000 kg 的小汽车以v ＝30 m/s 的速度在高速公路上行驶，试计算小汽车的德布罗意波的波长．为什么我们无法观察到其波动性？(普朗克常量h ＝6.63×10－34J·s)答案 见解析解析 小汽车的动量为p ＝m v ＝1 000×30 kg·m/s ＝3×104 kg·m/s ，故小汽车的德布罗意波的波长为λ＝h p ＝6.63×10－343×104m ＝2.21×10－38m因小汽车的德布罗意波的波长太短，故无法观察到其波动性．德布罗意波长的计算1．首先计算物体的速度，再计算其动量．如果知道物体动能也可以直接用p ＝2mE k 计算其动量．2．再根据λ＝hp计算德布罗意波长．3．需要注意的是：德布罗意波长一般都很短，比一般的光波波长还要短，可以根据结果的数量级大致判断结果是否合理．针对训练 (2019·石嘴山三中高二月考)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 ．如果甲、乙两电子的速度远小于光速，甲电子的速度是乙电子的3倍，则甲电子的波长也是乙电子的3倍 答案 A解析 由λ＝hp 可知，动量大的波长短，电子与质子的速度相等时，电子质量小，动量小，波长长，A 正确；电子与质子动能相等时，由动量与动能的关系p ＝2mE k 可知，电子的动量小，波长长，B 错误；动量相等的电子和中子，其波长应相等，C 错误；如果甲、乙两电子的速度远小于光速，甲的速度是乙的3倍，甲的动量也是乙的3倍，则甲的波长应是乙的13，D 错误.1．(波粒二象性的理解)有关光的本性，下列说法中正确的是( ) A ．光既具有波动性，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 ．光不具有波动性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．2．(物质波的理解)(多选)(2018·上饶中学高二月考)关于物质波，下列认识中错误的是( ) A ．任何运动的物体都伴随一种波，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 ．与宏观物体相联系的物质波不具有干涉、衍射等现象 答案 BD解析 任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有与其本身相联系的波，这就是物质波，故A 正确；X 射线的本质是电磁波，X 射线的衍射实验，证实了X 射线的波动性，故B 错误；电子的衍射实验，证实了物质波假设是正确的，故C 正确；物质波具有干涉、衍射等现象，故D 错误．3．(物质波的理解与计算)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大？(中子的质量为 1.67×10－27kg ，普朗克常量为6.63×10－34J·s ，结果保留三位有效数字)答案 3.97×10－10m 6.63×10－35m解析 中子的动量为p 1＝m 1v 子弹的动量为p 2＝m 2v由λ＝hp 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代入数据可解得 λ1≈3.97×10－10m ，λ2＝6.63×10－35m.。
17.3 粒子的波动性(原卷版)
1h17.3 粒子的波动性学习目标1．理解光的波粒二象性。
2．了解粒子的波动性。
3．理解物质波的概念，知道物质波的实验验证。
重点：1．认识光的波粒二象性。
2．德布罗意波长的计算。
难点：1．波粒二象性的理解。
2．物质波的理解。
知识点一、光的波粒二象性1．光的本性（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①大量光子产生的效果显示出光的波动性，如干涉、衍射、和偏振现象。
②个别光子产生的效果显示出粒子性，如光电效应、康普顿效应。
③光既有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性。
也就是光是一种波，同时也是一种粒子。
光的分立性和连续性是相对的，是不同条件下的表现，光子的行为服从统计规律。
2．光子的能量和动量：光子的能量ε=h γ，光子的动量 p = λ = h γ= ε。
λγ c3．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＝h揭示了光的粒子性和波动性之间的密切关系。
λ4．光的波动性与粒子性的统一（1）大量光子产生的效果显示出波动性，比如干涉、衍射现象中，如果用强光照射，在光屏上立刻出现了干涉、衍射条纹，波动性体现了出来；个别光子产生的效果显示出粒子性。
如果用微弱的光照射，在屏上就只能观察到一些分布毫无规律的光点，粒子性得到充分体现；但是如果微弱的光在照射时间加大的情况下，在感光底片上的光点分布又会出现一定的规律性，倾向于干涉、衍射的分布规律。
这些实验为人们认识光的波粒二象性提供了良好的依据。
（2）光子和电子、质子等实物粒子一样，具有能量和动量。
（3）光子的能量与其对应的频率成正比，而频率是波动性特征的物理量，因此ε＝hν揭示了光的粒子性和波动性之间的密切联系。
（4）对不同频率的光，频率低、波长长的光，波动性特征显著；而频率高、波长短的光，粒子性特征显著。
粒子的波动性--课时作业(含解析) (8)
2019-2020学年人教版选修3-517.3粒子的波动性课时作业1（含解析）1．在人类对物质运动规律的认识过程中，许多物理学家大胆猜想、勇于质疑，取得了辉煌的成就，下列有关科学家及他们的贡献描述中正确的是（）A．卡文迪许在牛顿发现万有引力定律后，进行了“月﹣地检验”，将天体间的力和地球上物体的重力统一起来B．开普勒潜心研究第谷的天文观测数据，提出行星绕太阳做匀速圆周运动C．法国物理学家德布罗意大胆预言了实物粒子在一定条件下会表现出波动性，提出了物质波概念，后来的科学家在实验中找到了实物粒子波动性的证据。
D．奥斯特由环形电流和条形磁铁磁场的相似性，提出分子电流假说，解释了磁现象的电本质2．下列说法正确的是（）A．正负电子对碰撞过程动量不守恒B．人工放射性同位素比天然放射性同位素半衰期长的多，因此废料不容易处理C．实物粒子也具有波动性，每一种运动粒子都有一个对应的波相联系D．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的重核裂变释放的核能3．下列说法正确的是( )A．放射性元素的半衰期随温度升高而减小B.光和电子都具有波粒二象性C．α粒子散射实验可以估算出原子核的数量级为10－10mD．原子核的结合能越大，原子核越稳定4．牛顿提出了光的微粒说，惠更斯提出了光的波动说，如今人们对光的性质有了更进一步的认识．下面四幅示意图中所表示的实验中能说明光具有粒子性的实验是（）A．B．C．D．5．如果下列四种粒子具有相同的速率，则德布罗意波长最大的是（）A．α粒子 B．中子 C．质子 D．电子6．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．光的衍射和光电效应D．光的反射和光电效应7．以下说法符合物理学史的是（）A．康普顿引入能量子的概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好，并由此开创了物理学的新纪元B．德布罗意把光的波粒二象性推广到实物粒子，认为实物粒子也具有波动性C．汤姆逊通过α粒子散射实验，提出了原子具有核式结构D．玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氢原子光谱的特征8．下列说法正确的是（）A．太阳上进行的核反应方程是B．光照射金属发生光电效应时，如果入射光的频率一定，则单位时间内从金属表面逸出的光电子数与入射光的强度成正比C．让红光和紫光分别通过同一单缝衍射装置时，均能产生等间距的明、暗相间的条纹，且红光的相邻两条明条纹（或暗条纹）的间距较大D．大量处于量子数n=4能级的氢原子，可能发出6种不同频率的光9．研究光电效应规律的实验装置如图所示，以频率为v的光照射光电管电极K时，有光电子产生．光电管K、A极间所加的电压U可由图中的电压表测出，光电流I由图中电流计测出，下列关于光电效应实验规律的说法中，正确的是（）．E．调整滑片P、P′的位置，可使光电子从K极发射后向A极做减速运动，当电流计的示数恰为零时，电压表的示数称为反向截止电压A．降低入射光的频率有可能光电管电极K上无光电子放出B．当滑片P位于P′右端时,电极K、A间所加电压使从电极K发出的光电子加速C．保持入射光频率不变，当增大入射光光强时，图中电流计示数不变D．保持入射光频率、光强不变，若只增大光电管K、A极间所加的加速电压，光电流会趋于一个饱和值10．下列说法正确的是E．比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原子核时一定放出核能A．只要入射光照强度足够大，就会发生光电效应B．α粒子散射实验，表明原子具有核式结构C．由玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，其电势能减小，核外电子的动能增大D．天然放射现象中出现的α射线、β射线、γ射线都是高能量的电磁波11．下列说法中正确的是__________E、衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的A．光电效应现象说明光具有粒子性B．普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说C．波尔建立了量子理论，成功解释了各种原子发光现象D．运动的宏观物体也具有波动性，其速度越大物质波的波长越大12．下列有关黑体辐射和光电效应的说法中正确的是（）E．在光电效应现象中，入射光的强度越大，光电子的最大初动能越大A．普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说B．在黑体辐射中，随着温度的升高，各种频率的辐射都增加，辐射强度极大值的光向频率较低的方向移动C．用一束绿光照射某金属，能产生光电效应，现把这束绿光遮住一半，仍然可发生光电效应D．在光电效应现象中，极限频率越大的金属材料逸出功越大13．下列说法正确的是（）E.电子的衍射图样表明实物粒子也具有波动性F.天然放射线中的β射线是高速电子流，是原子的核外电子受到激发后放出的A．光电效应实验揭示了光的粒子性B．根据2∆=∆在核裂变过程中减少的质量转化成了能量E mcC．太阳内部进行的热核反应属于重核的裂变D．γ射线一般伴随着α射线或β射线产生，在这三种射线中γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱14．在光电效应实验中，某同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图所示．则可判断出．E.甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能A．甲光的频率等于乙光的频率B．乙光的波长大于丙光的波长C．乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率D．甲光对应的饱和光电流大于丙光对应的饱和光电流15．下列说法中正确的是( )A．电子束的衍射实验证明了电子的波动性B．宏观物体的波动性我们不易观察到的原因是因为其波长太小C．电子有波动性，质量较大的中子和质子没有波动性D．德布罗意因为电子束的衍射实验获得1929年的诺贝尔物理学奖参考答案1．C【解析】试题分析：牛顿发现万有引力定律后，进行了“月-地检验”，将天体间的力和地球上物体的重力统一起来，故A错误；开普勒潜心研究第谷的天文观测数据，提出行星绕太阳做椭圆运动，故B错误；法国物理学家德布罗意大胆预言了实物粒子在一定条件下会表现出波动性，提出了物质波概念，后来的科学家在实验中找到了实物粒子波动性的证据，故C正确；安培由环形电流和条形磁铁磁场的相似性，提出分子电流假说，解释了磁现象的电本质，故D错误。
光的粒子性与波动性的实验验证
光的粒子性与波动性的实验验证光既具有粒子性又具有波动性，这是物理学界长期以来的一个重要问题。
从牛顿的粒子理论到惠更斯的波动理论，再到爱因斯坦的光量子假设，科学家们一直在努力寻找确凿的实验证据来验证光的性质。
本文将介绍几个经典的实验证据，探讨光的粒子性和波动性的实验验证。
一、双缝干涉实验双缝干涉实验是验证光的波动性的经典实验之一。
实验的基本思路是在一个狭缝上投射单一光源，光通过狭缝后形成两个狭缝，然后通过一个屏幕收集干涉图案。
当光的波动性强时，我们可以观察到明暗相间的干涉条纹。
这一实验最早由托马斯·杨实施，他使用的是单色光源。
后来的实验中，科学家还使用了涉及到多条光波的宽光源。
实验结果显示，干涉条纹的出现与光的波动性紧密相关。
这一实验验证了光的波动性质。
二、光电效应实验光电效应实验是验证光的粒子性的重要实验。
实验中，科学家用一个金属电极作为光源照射的目标，并通过另外一根电极来测量电流的变化。
结果显示，当光照射到金属电极上时，会引发电子的发射。
根据经典粒子理论，金属电极上的电子应该在吸收足够能量后才能发射出去。
然而，实验发现，无论光的强度如何增加，只要光的频率达到某个临界值，就会发生电子发射。
这表明光的粒子性，也被称为光子学说，能够解释这一现象。
三、康普顿散射实验康普顿散射实验也是验证光的粒子性的实验之一。
实验中，科学家将X射线通过一块墨样物质，并观察X射线在散射过程中的能量变化。
结果显示，X射线的散射光子的能量与入射光子的能量存在差异。
这一结果违背了经典的粒子理论，而波动理论无法解释这一现象。
康普顿在实验中引入了光子模型，成功解释了能量的散射差异。
这一实验验证了光的粒子性，并提供了对光的新的理解。
总结：通过双缝干涉实验、光电效应实验和康普顿散射实验等经典实验证据，我们可以得出光既具有粒子性又具有波动性的结论。
光的波动性能够解释干涉和衍射等现象，而光的粒子性解释了光电效应和康普顿散射等实验结果。
高中物理人教版课时跟踪检测：(六) 粒子的波动性
课时跟踪检测（六）粒子的波动性1．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。
2．(多选)关于光的波粒二象性，下列说法正确的是( )A．光的频率越高，光的能量越大，粒子性越明显B．光的波长越长，光的能量越小，波动性越明显C．频率高的光只具有粒子性，不具有波动性D．无线电波只具有波动性，不具有粒子性解析：选AB 光的频率越高，由ε＝hν知光子的能量越大，光的波长越短，粒子性越明显，A对；光的波长越长，则频率越小，由ε＝hν知光子的能量越小，则光的波动性越明显，B对；频率高的光粒子性明显，但也具有波动性，C错；无线电波是电磁波，既具有波动性也具有粒子性，D错。
3．质量为m的粒子原来的速度为v，现将粒子的速度增大为2v，则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 由题知，粒子速度为v时，λ1＝hmv ；粒子速度为2v时，λ2＝h2mv，λ2＝12λ1。
可知C正确，A、B、D错。
4．电子显微镜的最高分辨率高达0.2 nm，如果有人制造出质子显微镜，在加速到相同的速度情况下，质子显微镜的最高分辨率将( )A．小于0.2 nm B．大于0.2 nmC．等于0.2 nm D．以上说法均不正确解析：选A 显微镜的分辨能力与波长有关，波长越短其分辨率越高，由λ＝hp知，如果把质子加速到与电子相同的速度，质子的波长更短，分辨能力更高。
高中物理课时跟踪检测(6)能量量子化 光的粒子性
课时跟踪检测（二十四） 能量量子化 光的粒子性一、单项选择题1．关于对热辐射的认识,下列说法中正确的是( )A ．热的物体向外辐射电磁波,冷的物体只吸收电磁波B ．温度越高,物体辐射的电磁波越强C ．辐射强度按波长的分布情况只与物体的温度有关,与材料种类及表面状况无关D ．常温下我们看到的物体的颜色就是物体辐射电磁波的颜色解析：选B 一切物体都不停地向外辐射电磁波,且温度越高,辐射的电磁波越强,选项A 错误,选项B 正确；选项C 描述的是黑体辐射的特性,选项C 错误；常温下看到的物体的颜色是反射光的颜色,选项D 错误。
2．人眼对绿光最为敏感,正常人的眼睛接收到波长为 530 nm 的绿光时,只要每秒有6个绿光的能量子射入瞳孔,眼睛就能察觉。
普朗克常量取6.63×10－34 J·s ,光速为3.0×108 m/s,则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是( )A ．2.3×10－18 W B ．3.8×10－19 W C ．7.0×10－10 W D ．1.2×10－18W 解析：选A 因只要每秒有6个绿光的能量子射入瞳孔,眼睛就能察觉,所以察觉到绿光所接收的最小功率P ＝E 1,式中E ＝6ε,又ε＝hν＝h c λ,可解得P ＝6×6.63×10－34×3×108530×10－9 W≈2.3×10－18 W 。
A 正确。
3．下列利用光子说对光电效应的解释正确的是( )A ．金属表面的一个电子只能吸收一个光子B ．电子吸收光子后一定能从金属表面逸出,成为光电子C ．金属表面的一个电子吸收若干个光子,积累了足够的能量才能从金属表面逸出D ．无论光子能量大小如何,电子吸收光子并积累能量后,总能逸出成为光电子解析：选A 根据光子说,金属中的一个电子一次只能吸收一个光子,只有所吸收的光子频率大于金属的截止频率,电子才能逃离金属表面,成为光电子,且光子的吸收是瞬时的,不需时间的积累,故只有选项A 正确。
高二物理(人教版)选修35课时同步练习卷：粒子的波动性及概率波
高二物理（人教版）选修35课时同步练习卷：粒子的波动性及概率波1．(多项选择)说明光具有粒子性的现象是()A．光电效应B．光的干预C．光的衍射D．康普顿效应答案AD2．(多项选择)以下说法中正确的选项是()A．光的波粒二象性学说就是牛顿的微粒说加上惠更斯的动摇说组成的B．光的波粒二象性彻底推翻了麦克斯韦的电磁实际C．光子说并没有否认电磁说，在光子的能量ε＝hν中，ν表示波的特性，ε表示粒子的特性D．光波不同于微观观念中那种延续的波答案CD3．有关光的本性，以下说法中正确的选项是()A．光具有动摇性，又具有粒子性，这是相互矛盾和统一的B．光的动摇性相似于机械波，光的粒子性相似于质点C．少量光子才具有动摇性，一般光子只具有粒子性D．由于光既具有动摇性，又具有粒子性，无法只用其中一种去说明光的一切行为，只能以为光具有波粒二象性答案D4．(多项选择)以下物理实验中，能说明粒子具有动摇性的是()A．经过研讨金属的抑止电压与入射光频率的关系，证明了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，发现电子的干预现象D．应用晶体做电子束衍射实验，证明了电子的动摇性答案CD5．以下说法中正确的选项是()A．物质波属于机械波B．只要像电子、质子、中子这样的微观粒子才具有动摇性C．德布罗意以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．微观物体运动时，看不到它的衍射和干预现象，所以微观物体运动时不具有动摇性答案C6．以下说法中正确的选项是()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 C7．诺贝尔物理学奖中的一项为哪一项奖励美国迷信家贾科尼和日本迷信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，假定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 区分表示X 射线每个光子的能量和动量，那么( )A ．ε＝hλc，p ＝0 B ．ε＝hλc ，p ＝hλc 2 C ．ε＝hc λ，p ＝0 D ．ε＝hc λ，p ＝h λ答案 D8．(2021·江苏单科·12C(2))质子(11H)和α粒子(42He)被减速到相革命能时，质子的动量________(选填〝大于〞〝小于〞或〝等于〞)α粒子的动量，质子和α粒子的德布罗意波长之比为________．答案 小于 2∶19．(多项选择)以下各种波属于概率波的是( )A ．声波B ．无线电波C ．光波D ．物质波答案 CD10．在做双缝干预实验时，发现100个光子中有96个经过双缝后打到了观察屏上的b 处，那么b 处是( )A ．亮纹B ．暗纹C ．既有能够是亮纹也有能够是暗纹D ．以上各种状况均有能够答案 A11．(多项选择)电子的运动受动摇性的支配，关于氢原子的核外电子，以下说法正确的选项是( )A ．氢原子的核外电子可以用确定的坐标描画它们在原子中的位置B ．电子绕核运动时，可以运用牛顿运动定律确定它的轨道C ．电子绕核运动的〝轨道〞其实是没有意义的D ．电子轨道只不过是电子出现的概率比拟大的位置答案 CD12．(多项选择)物理学家做了一个幽默的实验：在双缝干预实验中，在光屏处放上照相底片，假定削弱光的强度，使光子只能一个一个地经过狭缝，实验结果说明，假设曝光时间不太长，底片上只出现一些不规那么的点；假设曝光时间足够长，底片上就出现了规那么的干预条纹，对这个实验结果以下看法正确的选项是( )A ．曝光时间不长时，光子的能量太小，底片上的条纹看不清楚，故出现不规那么的点B ．单个光子的运动表现出动摇性C ．干预条纹中明亮的局部是光子抵达时机较多的中央D ．只要少量光子的行为才干表现出动摇性答案 CD13．以下关于概率波的说法中，正确的选项是( )A ．概率波就是机械波B．物质波是一种概率波C．概率波和机械波的实质是一样的，都能发作干预和衍射现象D．在光的双缝干预实验中，假定有一个粒子，那么可以确定它从其中的哪一个缝中穿过答案B14．(多项选择)应用金属晶格(大小约10－10 m)作为阻碍物观察电子的衍射图样，方法是使电子经过电场减速后，让电子束照射到金属晶格上，从而失掉电子的衍射图样．电子质量为m，电荷量为e，初速度为0，减速电压为U，普朗克常量为h，那么以下说法中正确的选项是()A．该实验说明了电子具有动摇性B．实验中电子束的德布罗意波长为λ＝h2meUC．减速电压U越大，电子的衍射现象越清楚D．假定用相革命能的质子替代电子，衍射现象将愈加清楚答案AB15．以下有关光的波粒二象性的说法中，正确的选项是()A．有的光是波，有的光是粒子B．光子与电子是异样的一种粒子C．光的波长越长，其动摇性越清楚；波长越短，其粒子性越清楚D．少量光子的行为往往表现出粒子性答案C16．如下图为证明电子波存在的实验装置，从F上出来的热电子可以为初速度为零，所加的减速电压U＝104V，电子质量为m＝9.1×10－31kg，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s.电子被减速后经过小孔K1和K2后入射到薄的金箔上，发作衍射作用，结果在照相底片上构成同心圆明暗条纹．试计算电子的德布罗意波长．答案 1.23×10－11m17.在空中飞行的质量为10 g、速度为300 m/s的子弹，其德布罗意波长是多少？为什么我们无法观察到其动摇性？(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s)答案 2.21×10－34 m由于子弹的德布罗意波长极短，无法观察到其动摇性。
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课时跟踪检测（六）粒子的波动性
1．[多选]实物粒子和光都具有波粒二象性，下列事实中突出体现波动性的是() A．电子束通过双缝实验后可以形成干涉图样
B．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构
C．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构
D．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关解析：选ABC干涉是波具有的特性，电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样，说明电子具有波动性，A正确；利用慢中子衍射来研究晶体的微观结构，说明中子可以产生衍射现象，具有波动性，B正确；利用电子显微镜观测物质的微观结构，说明电子可以产生衍射现象，具有波动性，C正确；光电效应现象体现的是光的粒子性，D错误。
2．[多选]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3.0×108 m/s
解析：选AD光既具有波动性又具有粒子性，A正确。
由v＝λν知B错。
由爱因斯坦光子理论ε＝hν，v＝λν，知波长越长，光频率越小，光子能量越小，C错。
任何光在真空中传播速度均为3.0×108 m/s，D正确。
3．(2017·北京高考)2017年年初，我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100 nm(1 nm＝10－9 m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲。
“大连光源”因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。
一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎。
据此判断，能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，真空光速c＝3×108 m/s)()
A．10－21 J B．10－18 J
C．10－15 J D．10－12 J
解析：选B光子的能量E＝hν，c＝λν，联立解得E≈2×10－18 J，B项正确。
4．对波粒二象性的理解，下列说法错误的是()
A．光电效应揭示了光的粒子性，而康普顿效应从动量方面进一步揭示了光的粒子性B．德布罗意提出：实物粒子也具有波动性，而且粒子的能量和动量跟它所对应的波的
频率和波长之间，遵从ν＝ε
h和λ＝
h
p的关系
C．光的波长越短，光子的能量越大，光的粒子性越明显
D．如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的德布罗意波长相等，则它们的动能也相等
解析：选D光电效应、康普顿效应都揭示了光的粒子性，A正确；德布罗意提出实物粒子也具有波动性，B正确；光的波长越短，则频率越大，光子的能量越大，光的粒子性越明显，C正确；如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的德布罗意波长相等，则它们的动量也相等，但动能不相等，D错误。
5．[多选]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()
A．要检测弹子球的波动性几乎不可能
B．无线电波通常情况下只能表现出波动性
C．电子照射到金属晶体上能观察到它的波动性
D．只有可见光才有波动性
解析：选ABC由于弹子球德布罗意波长极短，故很难观察其波动性，而无线电波波长为3.0×102 m，所以通常表现出波动性，很容易发生衍射，而金属晶体的晶格线度大约是10－10 m数量级，所以波长为1.2×10－10 m的电子可以观察到明显的衍射现象，故选A、B、C。
6．(2017·江苏高考)质子(11H)和α粒子(24He)被加速到相同动能时，质子的动量________(选填“大于”“小于”或“等于”)α粒子的动量，质子和α粒子的德布罗意波波长之比为________。
解析：由p＝2mE k可知，动能相同时，质子的质量比α粒子的质量小，因此动量小；
由λ＝h
p 可知，质子和α粒子的德布罗意波波长之比为λH
λα
＝pα
p H
＝mα
m H
＝4
1
＝2
1。
答案：小于2∶1
7．经150 V电压加速的电子束，沿同一方向射出来，穿过铝箔射到其后的屏上，则() A．所有电子的运动轨迹均相同
B．所有电子到达屏上的位置坐标均相同
C．电子到达屏上的位置坐标可用牛顿运动定律确定
D．电子到达屏上的位置受波动规律支配，无法用确定的坐标来描述它的位置
解析：选D电子在运动中表现出波动性，没有一定的运动轨迹，牛顿运动定律不适用于电子的运动，故正确答案为D。
8．影响显微镜分辨本领的一个因素是波的衍射，衍射现象越明显，分辨本领越低。
利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像。
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E k＝1
2m v
2＝eU＝p
2
2m
，
又p＝h
λ，故eU＝h2
2mλ2
，可得λ＝h2
2emU。
对电子来说，加速电压越高，λ越小，衍射现象
越不明显，故A、B错。
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C对，D错。
9．近年来，数码相机几近家喻户晓，用来衡量数码相机性能的一个非常重要的指标就是像素，1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：选D数码相机拍出的照片不是白点，不能说明显示粒子性，故不选择A；光的波粒二象性是光的内在属性，即使是单个光子也有波动性，跟光子的数量和光子之间是否有相互作用无关，所以B错误；大量光子表现光具有波动性，所以C错误；光具有波粒二象
性，大量光子表现出光的波动性，D 正确。
10．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，人们把这种波叫德布罗意
波，现有一个德布罗意波长为λ1的物体1和一个德布罗意波长为λ2的物体2相向正碰后粘在一起，已知|p 1|<|p 2|，则粘在一起的物体的德布罗意波长为( )
A.λ1＋λ22
B.λ1－λ22
C.λ1λ2λ1＋λ2
D.λ1λ2
λ1－λ2
解析：选D 由动量守恒p 2－p 1＝(m 1＋m 2)v 知，即h λ2－h λ1＝h λ，所以λ＝λ1λ2λ1－λ2
，故D
正确。
11．如图所示为证实电子波存在的实验装置，从F 上漂出的热电子可认为初速度为零，所加加速电压U ＝104 V ，电子质量为m ＝0.91×10
－30
kg 。
电子被加速后通过小孔K 1和K 2后入射到薄的金膜
上，发生衍射，结果在照相底片上形成同心圆明暗条纹。
试计算电子的德布罗意波长。
(普朗克常量h ＝6.63×10
－34
J·s)
解析：电子加速后的动能E k ＝1
2m v 2＝eU ，电子的动量p ＝m v ＝2mE k ＝2meU 。
由λ＝h
p 知，λ＝h
2meU
，代入数据得λ≈1.23×10－11 m 。
答案：1.23×10
－11
m
12．光子的动量p 与能量E 的关系为p ＝E
c 。
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 ，求：
(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？
解析：(1)光子的动量为p ，由动量守恒定律知反冲核的动量大小也为p 。
由p ＝h
λ＝M v ，得v ＝h
λM 。
(2)反冲核的物质波的波长λ′＝h
M v ＝λ。
答案：(1)h
λM (2)λ。