2018-2019学年人教版高中物理选修3-5第17章学案3、4、5含答案
人教版2018-2019学年高中物理选修3-5全册学案
2018-2019学年人教版高中物理选修3-5全册学案目录第16章学案1实验：探究碰撞中的不变量第16章学案2动量和动量定理第16章学案3动量守恒定律第16章学案4碰撞第16章学案5第16章习题课动量和能量观点的综合应用第16章习题课动量守恒定律的应用第16章习题课：动量和能量的综合应用第16章习题课：动量守恒定律的应用第16章章末第16章章末整合第16章章末检测章末检测卷一（第16章）第17章学案1能量量子化第17章学案2光的粒子性第17章学案3、4、5第17章章末第18章学案1、2第18章学案3氢原子光谱第18章学案4波尔的原子模型第18章章末章末检测卷二（17、18）第19章学案1原子核的组成第19章学案2放射性元素的衰变第19章学案3、4第19章学案5核力与结合能第19章学案6、7、8第19章章末章末检测卷三（19）综合检测卷A综合检测卷B1 实验：探究碰撞中的不变量[学习目标] 1.探究碰撞中的不变量之间的关系.2.掌握在同一条直线上运动的两个物体碰撞前、后速度的测量方法.3.通过实验得到一维碰撞中的不变量表达式．一、实验原理1．两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿这条直线运动．这种碰撞叫做一维碰撞． 2．实验的基本思路：寻求不变量在一维碰撞的情况下，令两个物体的质量分别为m 1、m 2，碰撞前的速度分别为v 1、v 2，碰撞后的速度分别为v 1′、v 2′，如果速度的方向与我们设定的坐标轴的正方向一致，取正值，反之则取负值．探究以下关系式是否成立：(1)m 1v 1＋m 2v 2＝m 1v 1′＋m 2v 2′； (2)m 1v 21＋m 2v 22＝m 1v 1′2＋m 2v 2′2； (3)v 1m 1＋v 2m 2＝v 1′m 1＋v 2′m 2. 二、需要考虑的问题及实验方案 1．质量的测量：用天平测量． 2．速度的测量：方案1：利用气垫导轨结合光电门(1)所需测量量：滑块(挡光板)的宽度Δx ，滑块(挡光板)经过光电门的时间Δt . (2)速度的计算：v ＝Δx .(3)碰撞情景的实现图1如图1所示，利用弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥设计各种类型的碰撞，利用在滑块上加重物的方法改变碰撞物体的质量．(4)器材：气垫导轨、光电计时器、滑块(带挡光板、两个)、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥．方案2：利用摆球结合机械能守恒定律图2(1)所需测量量：悬点至球心的距离l ，摆球被拉起或碰后的角度θ. (2)速度的计算：v ＝2gl (1－cos θ).(3)碰撞情景的实现：如图2所示，用贴胶布的方法增大两球碰撞时的能量损失． (4)器材：带细线的摆球(两套)、铁架台、量角器、坐标纸、胶布． 方案3：利用“光滑”水平面结合打点计时器．(1)所需测量量：纸带上两计数点间的距离Δx ，小车经过Δx 所用的时间Δt . (2)速度的计算：v ＝ΔxΔt.(3)碰撞情景的实现：如图3所示，A 运动，B 静止，在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两个小车连接成一体．图3(4)器材：长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、撞针、橡皮泥． 三、实验步骤不论哪种方案，实验过程均可按实验方案合理安排，参考步骤如下： 1．用天平测出相关质量． 2．安装实验装置．3．使物体发生一维碰撞，测量或读出相关物理量，计算相关速度，填入预先设计好的表格． 4．改变碰撞条件，重复实验．5．通过数据分析处理，找出碰撞中的不变量．6．整理器材，结束实验．四、数据处理将实验中测得的物理量填入下表，物体碰撞后运动的速度与原来的方向相反时需要注意正负号.通过研究以上实验数据，找到碰撞前后的“不变量”．五、注意事项1．保证两物体发生的是一维碰撞，即两个物体碰撞前后沿同一直线运动．2．若利用气垫导轨进行实验，调整气垫导轨时要注意利用水平仪确保导轨水平．3．若利用摆球进行实验，两小球静放时球心应在同一水平线上，且刚好接触，摆线竖直，将小球拉起后，两条摆线应在同一竖直面内．4．记录数据时，应规定正方向，若速度的方向与规定的正方向相同，则速度取正值，若与规定的正方向相反，则取负值．5．碰撞有很多情形，我们寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变，才符合要求．一、利用气垫导轨结合光电门的测量例1某同学利用气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验；气垫导轨装置如图4所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架、光电门等组成．图4(1)下面是实验的主要步骤：①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；②向气垫导轨通入压缩空气；③接通光电计时器；④把滑块2静止放在气垫导轨的中间；⑤滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；⑥释放滑块1，滑块1通过光电门1后与左侧固定弹簧的滑块2碰撞，碰后滑块1和滑块2依次通过光电门2，两滑块通过光电门2后依次被制动；⑦读出滑块通过两个光电门的挡光时间分别为：滑块1通过光电门1的挡光时间Δt1＝10.01 ms，通过光电门2的挡光时间Δt2＝49.99 ms，滑块2通过光电门2的挡光时间Δt3＝8.35 ms；⑧测出挡光片的宽度d＝5 mm，测得滑块1(包括撞针)的质量为m1＝300 g，滑块2(包括弹簧)的质量为m2＝200 g；(2)数据处理与实验结论：①实验中气垫导轨的作用是：A．________________________________________________________________________；B．________________________________________________________________________.②碰撞前滑块1的速度v1为__________ m/s；碰撞后滑块1的速度v2为__________ m/s；滑块2的速度v3为__________ m/s；(结果保留两位有效数字)③在误差允许的范围内，通过本实验，同学们可以探究出哪些物理量是不变的？通过对实验数据的分析说明理由．(至少回答2个不变量)．a．________________________________________________________________________；b．________________________________________________________________________.解析(2)①A.大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差．B．保证两个滑块的碰撞是一维的．②滑块1碰撞之前的速度v1＝dΔt1＝5×10－310.01×10－3m/s≈0.50 m/s；滑块1碰撞之后的速度v2＝dΔt2＝5×10－349.99×10－3m/s≈0.10 m/s；滑块2碰撞之后的速度v3＝dΔt3＝5×10－38.35×10－3m/s≈0.60 m/s；③a.系统质量与速度的乘积之和不变．原因：系统碰撞之前m 1v 1＝0.15 kg·m /s ，系统碰撞之后m 1v 2＋m 2v 3＝0.15 kg·m/s. b ．系统碰撞前后总动能不变．原因：系统碰撞之前的总动能E k1＝12m 1v 21＝0.037 5 J 系统碰撞之后的总动能 E k2＝12m 1v 22＋12m 2v 23＝0.037 5 J所以系统碰撞前后总动能相等． c ．系统碰撞前后质量不变．答案 (2)①A.大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差 B ．保证两个滑块的碰撞是一维的 ②0.50 0.10 0.60③a.系统质量与速度的乘积之和不变．b.系统碰撞前后总动能不变．c.系统碰撞前后质量不变． 总结提升1．完成本实验的关键是碰撞前、后速度的测量，做题时要明确实验的设计思想和速度测量的原理，同时注意单位和有效数字．2．本实验碰撞前、后速度的大小，采用极限法v ＝Δx Δt ＝dΔt，其中d 为遮光条的宽度．3．实验误差存在的主要原因是摩擦力的存在．利用气垫导轨进行实验，调节时注意利用水平仪，确保导轨水平．二、利用摆球结合机械能守恒定律的探究例2 某同学利用如图5所示的装置探究碰撞中的不变量．图中两摆摆长相同，悬挂于同一高度，A 、B 两摆球均很小，质量之比为1∶2.当两摆均处于自由静止状态时，其侧面刚好接触．向左上方拉动B 球使其摆线伸直并与竖直方向成45°角，然后将其由静止释放，结果观察到两摆球粘在一起摆动，且最大摆角为30°.此实验能否成功地说明碰撞前后质量与速度的乘积是不变量？图5解析 设摆球A 、B 的质量分别为m A 、m B ，摆长为l ，B 球的初始高度为h 1，碰撞前B 球的速度为v B .在不考虑摆线质量的情况下，根据题意及机械能守恒定律得： h 1＝l (1－cos 45°) 12m B v 2B ＝m B gh 1碰撞前速度v B ＝2gl (1－cos 45°) 所以碰撞前质量与速度的乘积为 m B v B ＝m B 2gl (1－cos 45°) 同理可得碰撞后共同速度 v AB ＝2gl (1－cos 30°) 碰撞后质量与速度的乘积为(m A ＋m B )v AB ＝(m A ＋m B )2gl (1－cos 30°) 所以(m A ＋m B )v AB m B v B ＝m A ＋m B m B1－cos 30°1－cos 45°代入已知条件得(m A ＋m B )v ABm B v B ≈1所以m B v B ＝(m A ＋m B )v AB所以，此实验成功地说明了碰撞前后质量与速度的乘积是不变量． 答案 能 归纳总结碰撞前后摆球速度的大小可从摆线的摆角反映出来．根据机械能守恒定律计算碰撞前后摆球的速度． 三、利用光滑水平面结合打点计时器的探究例3 某同学设计了一个用打点计时器“探究碰撞中的不变量”的实验：在小车A 的前端粘有橡皮泥，推动小车A 使之做匀速直线运动，然后与原来静止在前方的小车B 相碰，并粘合成一体继续做匀速直线运动，他设计的装置如图6所示．在小车A 后面连着纸带，电磁打点计时器的电源频率为50 Hz ，长木板的一端下面垫着小木片用以平衡摩擦力．图6(1)若已得到打点纸带如图7所示，测得各计数点间距离并标在图上，A 为运动起始的第一点，则应选________段来计算小车A 碰撞前的速度，应选______段来计算A 和B 碰撞后的共同速度．图7(2)已测得小车A 的质量m 1＝0.40 kg ，小车B 的质量m 2＝0.20 kg ，由以上的测量结果可得：碰撞前两车质量与速度乘积之和为______ kg·m /s ；碰撞后两车质量与速度乘积之和为______ kg·m/s. (3)从实验数据的处理结果看，A 、B 碰撞过程中什么量不变？解析 (1)从分析纸带上打点的情况看，BC 段既表示小车做匀速运动，又表示小车有较大的速度，而AB段相同时间内间隔不一样，说明刚开始运动速度不稳定，因此BC 段较准确地描述了小车A 碰撞前的运动情况，故应选用BC 段计算A 碰撞前的速度；从CD 段打点情况看，小车的运动情况还没稳定，而在DE 段小车运动稳定，故应选DE 段计算小车A 和B 碰撞后的共同速度． (2)小车A 碰撞前速度v 1＝x BC T ＝10.50×10－20.1m /s ＝1.050 m/s ；小车A 碰撞前的质量与速度乘积为 m 1v 1＝0.40×1.050 kg·m /s ＝0.420 kg·m/s.碰撞后小车A 、B 有共同速度v ′＝x DE T ＝6.95×10－20.1m /s ＝0.695 m/s碰撞后两车的质量与速度乘积之和为m 1v ′＋m 2v ′＝(m 1＋m 2)v ′＝(0.40＋0.20)×0.695 kg·m /s ＝0.417 kg·m/s(3)在误差允许的范围内，可以认为碰撞前后两车质量与速度的乘积之和保持不变．答案 (1)BC DE (2)0.420 0.417 (3)在误差允许的范围内，碰撞前后两车质量与速度的乘积之和不变 总结提升由于碰撞前后小车做匀速运动，而碰撞中小车的速度发生变化，故应选取点迹均匀的两段进行测量，求取小车速度.1．(多选)在利用气垫导轨探究碰撞中的不变量实验中，哪些因素可导致实验误差( ) A ．导轨安放不水平 B ．小车上挡光板倾斜 C ．两小车质量不相等 D ．两小车碰后粘合在一起答案 AB解析 导轨不水平，小车速度将受重力影响．挡光板倾斜会导致挡光板宽度不等于挡光阶段小车通过的位移，导致速度计算出现误差．2．用如图8所示装置探究碰撞中的不变量，气垫导轨水平放置，挡光板宽度为9.0 mm ，两滑块被弹簧(图中未画出)弹开后，左侧滑块通过左侧光电计时器，记录时间为0.040 s ，右侧滑块通过右侧光电计时器，记录时间为0.060 s ，左侧滑块质量为100 g ，左侧滑块的m 1v 1＝________ g·m /s ，右侧滑块质量为150 g ，两滑块质量与速度的乘积的矢量和m 1v 1＋m 2v 2＝________ g·m/s.(取向右为速度的正方向)图8答案 22.5 0解析 左侧滑块的速度为：v 1＝d 1t 1＝9.0×10－30.040m /s ＝0.225 m/s则左侧滑块的m 1v 1＝100 g ×0.225 m /s ＝22.5 g·m/s 右侧滑块的速度为：v 2＝d 2t 2＝9.0×10－30.060 m /s ＝0.15 m/s则右侧滑块的m 2v 2＝150 g ×(－0.15 m /s)＝－22.5 g·m/s因m 1v 1与m 2v 2等大、反向，两滑块质量与速度的乘积的矢量和m 1v 1＋m 2v 2＝03.用如图9所示装置探究碰撞中的不变量，质量为m A 的钢球A 用细线悬挂于O 点，质量为m B 的钢球B 放在小支柱N 上，离地面高度为H ，O 点到A 球球心距离为L ，使悬线在A 球静止释放前伸直，且线与竖直方向的夹角为α，A 球释放后摆到最低点时恰好与B 球正碰，碰撞后，A 球把轻质指示针OC 推移到与竖直方向夹角为β处，B 球落到地面上，地面上铺有一张盖有复写纸的白纸D ，保持α角度不变，多次重复上述实验，白纸上记录到多个B 球的落地点．图9(1)图中s 应是B 球初始位置到________的水平距离． (2)实验中需要测量的物理量有哪些？________________________________________________________________________ (3)实验中不变量遵循的关系式是怎样的？________________________________________________________________________ 答案 (1)落地点 (2)L 、α、β、H 、s 、m A 、m B (3)m A 2gL (1－cos α)＝m A 2gL (1－cos β)＋m B sg2H解析 由机械能守恒定律可知：m A gL (1－cos α)＝12m A v 2A ，则A 球向下摆到与B 球相碰前的速度为v A ＝2gL (1－cos α )，碰后A 球的速度v A ′＝2gL (1－cos β)，碰后B 球做平抛运动，B 球落地时水平方向的分速度v B ′＝s t＝s2H g＝s g2H.在碰撞中物体质量与速度的乘积之和不变，则m A v A ＝m A v A ′＋m B v B ′.故有m A 2gL (1－cos α)＝m A 2gL (1－cos β)＋m B sg 2H.1．(多选)在利用摆球探究碰撞中的不变量实验中，如图1所示，下列说法正确的是()图1A．悬挂两球的细绳长度要适当，且等长B．应由静止释放小球，以便较准确地计算小球碰前的速度C．两小球必须都是刚性球，且质量相同D．两小球碰后可以粘合在一起共同运动答案ABD解析两绳等长能保证两球正碰，以减小实验误差，所以A正确；本实验中对小球的特性无要求，C错误；两球正碰后，有各种运动情况，所以D正确．2．(多选)对于实验最终的结论m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′，下列说法正确的是()A．仅限于一维碰撞B．任何情况下m1v21＋m2v22＝m1v1′2＋m2v2′2也一定成立C．式中的v1、v2、v1′、v2′都是速度的大小D．式中的不变量是m1和m2组成的系统的质量与速度乘积之和答案AD解析这个实验是在一维碰撞情况下设计的实验；系统的质量与速度的乘积之和在碰撞前后为不变量是实验的结论，其他探究的结论情况不成立，而速度是矢量，应考虑方向．故选项A、D正确．3．在用气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”实验时，左侧滑块质量m1＝170 g，右侧滑块质量m2＝110 g，挡光片宽度d为3.00 cm，两滑块之间有一压缩的弹簧片，并用细线连在一起，如图2所示．开始时两滑块静止，烧断细线后，两滑块分别向左、右方向运动．挡光片通过光电门的时间分别为Δt1＝0.32 s，Δt2＝0.21 s．则两滑块的速度大小分别为v1′＝________m/s，v2′＝________m/s(保留三位有效数字)．烧断细线前m1v1＋m2v2＝________kg·m/s，烧断细线后m1v1′＋m2v2′＝________kg·m/s.可得到的结论是________________________________．(取向左为速度的正方向)图2答案0.0940.1430 2.5×10－4在实验误差允许的误差范围内，两滑块质量与各自速度的乘积之和为不变量解析 两滑块速度v 1′＝d Δt 1＝3.00×10－20.32m /s≈0.094 m/s ，v 2′＝－d Δt 2＝－3.00×10－20.21m /s≈－0.143 m/s ，烧断细线前m 1v 1＋m 2v 2＝0烧断细线后m 1v 1′＋m 2v 2′＝(0.170×0.094－0.110×0.143) kg·m /s ＝2.5×10－4 kg·m/s ，在实验误差允许的误差范围内，m 1v 1＋m 2v 2＝m 1v 1′＋m 2v 2′4．某同学用图3甲所示的装置通过半径相同的A 、B 两球的碰撞来探究碰撞中的守恒量．图中SQ 是斜槽，QR 为水平槽．实验时先使A 球从斜槽上某一固定位置G 由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上留下痕迹．再把B 球放在水平槽上靠近末端的地方，让A 球仍从位置G 由静止滚下，和B 球碰撞后，A 、B 两球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复这种操作10次．图中O 点是水平槽末端R 在记录纸上的垂直投影点．B 球落点痕迹如图乙所示，其中米尺水平放置，且平行于G 、R 、O 所在平面，米尺的零点与O 点对齐．(1)碰撞后B 球的水平射程ON 应取为________ cm.图3(2)该同学在实验过程中记录了如下数据，设A 球做平抛运动的时间为t ，请根据数据求出两球碰撞前的质量与速度的乘积之和是________，两球碰撞后的质量与速度的乘积之和是________，由此得出的结论是________________________________________.答案 (1)65.2 (2)958.0 g·cm t 956.0 g·cm t 在误差允许的范围内，碰撞前后质量与速度的乘积之和不变解析 (1)水平射程是将10个不同的落点用尽量小的圆圈起来，其圆心即为平均落点，从图乙上可读出约为65.2 cm.(2)A 、B 两球在碰撞前后都做平抛运动，高度相同，在空中运动的时间相同，而水平方向都做匀速直线运动，其水平射程等于速度与落地时间t 的乘积． 碰撞前A 球的速度为v A ＝OP t ＝47.9 cmt ，碰撞前质量与速度的乘积之和为m A v A ＝20.0 g×47.9 cm t ＝958.0 g·cmt .碰撞后A 球的速度为v A ′＝OM t ＝15.2 cmt ， 碰撞后B 球的速度为v B ′＝ON t ＝65.2 cm t. 碰撞后质量与速度的乘积之和为m A v A ′＋m B v B ′＝20.0 g×15.2 cm t ＋10.0 g×65.2 cm t ＝956.0 g·cmt.5．某同学利用打点计时器和气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验，气垫导轨装置如图4甲所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成．在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通入压缩空气，压缩空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上，如图乙所示，这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差．图4(1)下面是实验的主要步骤：①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平； ②向气垫导轨通入压缩空气；③把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计时器和弹射架并固定在滑块1的左端，调节打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向； ④使滑块1挤压导轨左端弹射架上的弹射装置；⑤把滑块2(所用滑块1、2如图丙所示)放在气垫导轨的中间； ⑥先__________，然后__________，让滑块带动纸带一起运动； ⑦取下纸带，重复步骤④⑤⑥，选出较理想的纸带如图丁所示；⑧测得滑块1(包括撞针)的质量为310 g ，滑块2(包括橡皮泥)的质量为205 g ；试着完善实验步骤⑥的内容． (2)已知打点计时器每隔0.02 s 打一个点，通过计算可知，两滑块相互作用前质量与速度的乘积之和为________ kg·m /s ；两滑块相互作用后质量与速度的乘积之和为____________ kg·m/s.(保留三位有效数字) (3)试说明(2)问中两结果不完全相等的主要原因是________________________________________________________________________. 答案 (1)接通打点计时器的电源 放开滑块1(2)0.620 0.618 (3)纸带与打点计时器的限位孔间有摩擦解析 (2)相互作用前滑块1的速度v 1＝0.20.1 m /s ＝2 m/s ，其质量与速度的乘积为0.310 kg ×2 m /s ＝0.620kg·m/s ，相互作用后滑块1和滑块2具有相同的速度v ＝0.1680.14 m /s ＝1.2 m/s ，其质量与速度的乘积之和为(0.310 kg ＋0.205 kg)×1.2 m /s ＝0.618 kg·m/s.6．某同学把两个大小不同的物体用细线连接，中间夹一被压缩的弹簧，如图5所示，将这一系统置于光滑的水平桌面上，烧断细线，观察两物体的运动情况，进行必要的测量，探究物体间相互作用时的不变量．图5(1)该同学还必须有的器材是_________________________________________； (2)需要直接测量的数据是________________________________________；(3)根据课堂探究的不变量，本实验中表示碰撞前后不变量的表达式应为_____________________________________． 答案 (1)刻度尺、天平(2)两物体的质量m 1、m 2和两物体落地点分别到桌子两侧边缘的水平距离x 1、x 2 (3)m 1x 1＝m 2x 2解析 两物体弹开后各自做平抛运动，根据平抛运动知识可知两物体平抛运动的时间t 相等．所需验证的表达式为m 1v 1＝m 2v 2，等式两侧都乘以时间t ，有m 1v 1t ＝m 2v 2t ，即m 1x 1＝m 2x 2.7．有甲、乙两辆小车，质量分别为m 1＝302 g 、m 2＝202 g ，甲小车拖有纸带，通过打点计时器记录它的运动情况，乙小车静止在水平桌面上，甲小车以一定的速度向乙小车运动，跟乙小车发生碰撞后与乙小车粘合在一起共同运动．这个过程中打点计时器在纸带上记录的点迹如图6所示，在图上还标出了用刻度尺量出的各点的数据，已知打点计时器的打点频率为50 Hz.图6(1)从纸带上的数据可以得出：两车碰撞过程经历的时间大约为________ s ；(结果保留两位有效数字) (2)碰前甲车的质量与速度的乘积大小为______ kg·m /s ，碰后两车的质量与速度的乘积之和为______ kg·m/s ；(结果保留三位有效数字)(3)从上述实验中能得出什么结论？ 答案 (1)0.10 (2)0.202 0.203(3)在误差允许范围内，两车的质量与速度的乘积之和保持不变解析 本题通过分析纸带来确定甲车速度的变化．从纸带上0点开始每0.02 s 内甲车位移分别为13.2 mm 、13.5 mm 、13.5 mm 、12.6 mm 、11.7 mm 、10.8 mm 、9.9 mm 、9 mm 、8.1 mm 、8 mm 、8 mm.(1)从以上数据可知从第3点到第8点是碰撞过程，则t ＝5×0.02 s ＝0.10 s ，该段时间内甲车做减速运动． (2)碰前甲车速度v 1＝40.23×0.02×10－3 m /s ＝0.670 m/s ，碰前甲车质量与速度的乘积m 1v 1＝0.302 kg ×0.670m /s≈0.202 kg·m/s ；碰后两车的速度v 2′＝v 1′＝v ′＝118.3－94.23×0.02×10－3 m /s≈0.402 m/s ，碰后两车的质量与速度的乘积之和为(m 1＋m 2)v ′＝(0.302＋0.202)×0.402 kg·m /s≈0.203 kg·m/s. (3)在误差允许范围内，两车的质量与速度的乘积之和保持不变．2 动量和动量定理[学习目标] 1.理解动量和动量的变化及其矢量性，会计算一维情况下的动量变化量.2.理解冲量的概念，理解动量定理及其表达式.3.能够利用动量定理解释有关现象和解决实际问题．一、动量[导学探究] 一辆玩具小汽车向你驶来，碰了你一下，玩具小汽车可能被碰翻或者改变运动方向，假如一辆大汽车以同样的速度向你驶来，被碰翻的肯定不是大汽车…….这说明运动物体产生的效果不仅与速度有关，而且与质量有关．(1)什么是动量？动量的方向如何确定？做匀速圆周运动的物体动量是否变化？ (2)什么是动量的变化量？动量变化量的方向如何确定？答案 (1)运动物体的质量和速度的乘积是动量．动量的方向与速度的方向相同．物体做匀速圆周运动时，速度大小不变，方向时刻改变，故动量发生变化．(2)如果物体在一条直线上运动，首先规定正方向，将矢量运算转化为代数运算．动量变化量Δp ＝p ′－p ＝m (v ′－v )＝m ·Δv 为矢量式，其方向与Δv 的方向相同． [知识梳理] 动量和动量的变化量： (1)对动量p ＝m v 的理解①动量的矢量性：动量是矢(填“矢”或“标”)量，方向与速度的方向相同，运算遵循平行四边形定则． ②动量是状态量：进行运算时必须明确是哪个物体在哪一状态(时刻)的动量． (2)对动量变化Δp ＝p ′－p 的理解 ①矢量性：与速度变化的方向相同．②若p ′、p 不在一条直线上，要用平行四边形定则求矢量差．③若p ′、p 在一条直线上，先规定正方向，再用正、负表示p ′、p ，则可用Δp ＝p ′－p ＝m v ′－m v 进行代数运算．(3)动量p ＝m v 与动能E k ＝12m v 2的区别①动量是矢量，而动能是标量．②当速度发生变化时，物体的动量发生变化，而动能不一定(填“一定”或“不一定”)发生变化． [即学即用] 下列关于动量的说法正确的是( ) A ．质量大的物体的动量一定大B ．质量和速率都相同的物体的动量一定相同C ．一个物体的动量改变，它的动能一定改变D ．一个物体的动能变化，它的动量一定改变 答案 D解析 根据动量的定义，它是质量和速度的乘积，因此它由质量和速度共同决定，故A 错误；又因为动量是矢量，它的方向与速度的方向相同，而质量和速率都相同的物体，其动量大小一定相同，但方向不一定相同，故B 错误；一个物体的动量改变，可能只是速度方向改变，速度大小不变，如匀速圆周运动．故动能不一定改变，C 项错误；物体的动能变化，则它的速度大小就一定发生了变化，它的动量也一定发生了变化，故D 正确． 二、动量定理[导学探究] 如图1所示，一个质量为m 的物体在碰撞时受到另一个物体对它的力是恒力F ，在F 作用下，经过时间t ，速度从v 变为v ′，应用牛顿第二定律和运动学公式推导物体的动量改变量Δp 与恒力F 及作用时间t 的关系．图1答案 这个物体在碰撞过程中的加速度a ＝v ′－v t ①根据牛顿第二定律F ＝ma ② 由①②得F ＝m v ′－vt整理得：Ft ＝m (v ′－v )＝m v ′－m v 即Ft ＝m v ′－m v ＝Δp .[知识梳理] 对动量定理和冲量概念的理解 (1)冲量①冲量的定义式：I ＝Ft .②冲量是过程(填“过程”或“状态”)量，反映的是力在一段时间内的积累效应，求冲量时一定要明确是哪一个力在哪一段时间内的冲量．③冲量是矢(填“矢”或“标”)量，冲量的方向与力F 的方向相同． (2)动量定理①物体在一个过程始末的动量变化量等于它在这个过程中所受力的冲量． ②动量定理的数学表达式：Ft ＝m v ′－m v ，其中F 为物体受到的合外力． (3)对动量定理的理解①动量定理反映了合外力的冲量是动量变化的原因．②动量定理的表达式是矢量式，运用动量定理解题时，要注意规定正方向．③公式中的F 是物体所受的合外力，若合外力是变力，则F 应是合外力在作用时间内的平均值． [即学即用] (1)(多选)下列关于冲量概念和动量定理的说法正确的是( )A ．冲量是矢量，其方向与力的方向相同B ．力越大，力对物体的冲量越大C ．若物体在一段时间内，其动量发生了变化，则物体在这段时间内的合外力一定不为零D ．不管物体做什么运动，在相同的时间内重力的冲量相同 答案 ACD(2)运输易碎物品时包装箱内为什么放置碎纸、泡沫塑料等柔软填充物？答案 物体的动量变化量一定时，力的作用时间越短，力就越大，反之就越小．运输易碎物品包装箱内放置碎纸、泡沫塑料等柔软填充物是为了增大作用时间以减小物品受到的作用力．一、对动量及变化量的理解例1 羽毛球是速度较快的球类运动之一，运动员扣杀羽毛球的速度可达到100 m /s ，假设球飞来的速度为50 m/s ，运动员将球以100 m/s 的速度反向击回．设羽毛球的质量为10 g ，试求： (1)运动员击球过程中羽毛球的动量变化量； (2)运动员击球过程中羽毛球的动能变化量． 解析 (1)以羽毛球飞来的方向为正方向，则 p 1＝m v 1＝10×10－3×50 kg·m /s ＝0.5 kg·m/s.p 2＝m v 2＝－10×10－3×100 kg·m /s ＝－1 kg·m/s所以动量的变化量Δp ＝p 2－p 1＝－1 kg·m /s －0.5 kg·m/s ＝－1.5 kg·m/s. 即羽毛球的动量变化量大小为1.5 kg·m/s ，方向与羽毛球飞来的方向相反．(2)羽毛球的初动能：E k ＝12m v 21＝12.5 J ，羽毛球的末动能：E k′＝12m v 22＝50 J ．所以ΔE k ＝E k ′－E k ＝37.5 J. 答案 (1)1.5 kg·m/s ，方向与羽毛球飞来的方向相反 (2)37.5 J 总结提升 动量和动能的比较。
2018_2019高中物理第17章波粒二象性17.3粒子的波动性课件新人教版选修3_5
D.动能大的物体,其德布罗意波长较短
【解析】选C。根据公式λ =
h 可以判断动量大的物体 p
德布罗意波长较短,故C正确。
3.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18·金华高二检测)频率为ν 的光子,德布
h 罗意波长为λ = ,能量为E,则光的速度为( p
)
E A. h
B.pE
E C. p
h2 D. Ep
h 【解析】选A、C。根据c=λν,E=hν,λ= ,即可解得 p E E 光的速度为 或 。 p h
2.(多选)关于物质波,下列认识中正确的是
实验基 础 光 的 粒 子 性 光电效 应、康 普顿效 应
表现 (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
说明 (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
说 对于不同频率的光,频率越高,光的粒子性越强;频率 明 越低,光的波动性越强
物质波
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? 提示:普朗克能量子假说和爱因斯坦光子理论。 (2)电子束穿过铝箔的衍射图样说明了什么?
提示:电子束具有波动性。
(3)德布罗意波长与动量的关系是怎样的? 提示:如果用动量p来表征实物粒子的粒子性,用波长λ 来表征实物粒子的波动性。那么,对光适用的关系式也
人教版物理选修3-5 第十七章 章末质量评估(二) 含答案
子，故B错误；波动性理论，如果入射光较弱，照射的时间要长一些，金属中的电子才能积累住足够的能量，飞出金属表面．可事实是，只要光的频率高于金属的极限频率，光的亮度无论强弱，光子的产生都几乎是瞬时的，不超过10－9秒．光的频率低于极限频率时，无论多强的光，照射的时间多长都无法使电子逸出，故C、D错误．答案：A7.如图所示，光滑水平面上有两个大小相同的钢球A、B，A球的质量大于B球的质量．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球的德布罗意波的波长为λ1，碰撞后A、B两球的德布罗意波的波长分别为λ2和λ3，则下列关系正确的是( )A．λ1＝λ2＝λ3 B．λ1＝λ2＋λ3C．λ1＝D．λ1＝λ2λ3λ2＋λ3解析：球A、B碰撞过程中满足动量守恒，得p′B－0＝pA－p′A；由λ＝，可得p＝，所以动量守恒表达式也可写成：＝－，所以λ1＝，故选项D正确．答案：D8．一个质量为m、电荷量为q的带电粒子，由静止开始经加速电场加速后(加速电压为U)，该粒子的德布罗意波长为( )A. B.h 2mqU缝变窄，位置不确定量变小，由Δx·Δp≥，则光子动量的不确定量变大，D正确．答案：BCD12．用两束频率相同，强度不同的紫外线分别照射两种相同金属的表面，均能产生光电效应，那么 ( )A．两束光的光子能量相同B．两种情况下单位时间内逸出的光电子个数相同C．两种情况下逸出的光电子的最大初动能相同D．两种情况下逸出的光电子的最大初动能不同解析：由ε＝hν和Ek＝hν－W0，可知两束光的光子能量相同，照射金属得到的光电子最大初动能相同，故A、C对，D错；由于两束光强度不同，逸出光电子个数不同，故B错．答案：AC13.如图是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能Ek与入射光频率的关系图象，由图象可知( )A．该金属的逸出功等于EB．该金属的逸出功等于hν0C．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为3E D．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为E解析：根据光电效应方程，有Ek＝hν－W0，其中W0＝hν0为金属的逸出功．所以有Ek＝hν－hν0，由此结合图象可知，该金属的逸出功为E，或者W0＝hν0，当入射光的频率为2ν0时，代入方程可知产生的光电子的最大初动能为E，故A、B、D正确，C错误．答案：ABD14．美国物理学家密立根利用图甲所示的电路研究金属的遏止电压U0与入射光频率ν的关系，描绘出图乙中的图象，由此算出普朗克常量h.电子电量用e表示，下列说法正确的是( )图甲图乙A．入射光的频率增大，为了测遏止电压，则滑动变阻器的滑片P 应向M端移动B．增大入射光的强度，光电子的最大初动能也增大C．由UC ν图象可知，这种金属的截止频率为νcD．由UC ν图象可求普朗克常量表达式为h＝U1eν1－νc解析：入射光的频率增大，光电子的最大初动能增大，则遏止电压增大，测遏止电压时，应使滑动变阻器的滑片P向N端移动，A错误；根据光电效应方程Ekm＝hν－W0知，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，B错误；根据Ekm＝hν－W0＝eUC，解得UC＝－，则h ＝；当遏止电压为0时，ν＝νc，C、D正确．答案：CD答案：(1)3.1×103 eV(2)1.44×104 eV(3)2.2×10－11 m18．(14分)如图所示装置，阴极K用极限波长λ0＝0.66 μm的金属制成．若闭合开关S，用波长λ＝0.50 μm的绿光照射阴极，调整两个极板电压，使电流表示数最大为0.64 μA，求：(1)每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极时的最大初动能；(2)如果将照射阴极的绿光的光强增大为原来的2倍，求每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极时的最大初动能．解析：(1)阴极每秒钟发射的光电子个数：n＝＝个＝4.0×1012个．根据光电效应方程，光电子的最大初动能应为：Ek＝hν－W0＝h－h.代入数据可得：Ek＝9.6×10－20 J.(2)如果照射光的频率不变，光强加倍，则每秒钟发射的光电子数也加倍，饱和光电流也增大为原来的2倍．根据光电效应实验规律可得阴极每秒钟发射的光电子个数为n′＝2n＝8.0×1012个．光子子的最大初动能仍然为：Ek＝hν－W0＝9.6×10－20 J.。
2018-2019学年人教版高中物理选修3-5第17章学案3、4、5含答案
即波动性越显著；光的波长越短，其粒子性越显著，故选项
C 正确， D 错误．
2． (多选 )在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的 现在只让一个光子通过单缝，那么该光子 ( )
95%以上，假设
A ．一定落在中央亮纹处 B．一定落在亮纹处
C．可能落在暗纹处 D ．落在中央亮纹处的可能性最大 答案 CD 解析 根据光波是概率波的概念， 对于一个光子通过单缝落在何处， 是不确定的， 但概率最 大的是落在中央亮纹处． 当然也可落在其他亮纹处，还可能落在暗纹处，不过，落在暗纹处
B 项错．只有 C 项正确．
答案 C 例 3 电子经电势差为 U＝ 200 V 的电场加速，电子质量
m0＝ 9.1×10－31 kg ，求此电子的德
布罗意波长．
解析 已知 12m0v2＝ Ek＝eU
h p＝ λ
2
Ek＝
p 2m
0
所以 λ＝ h ＝ h 2m0Ek 2em0U
把 U ＝ 200 V ， m0＝ 9.1× 10－31 kg ， 代入上式解得 λ≈ 8.69× 10－2 nm. 答案 8.69× 10－2 nm
三、对概率波的理解
例 4 (多选 )物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，在光屏处放上照相底片，
若减弱光的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝，实验结果表明，如果曝光时间不太长，
底片上只出现一些不规则的点； 如果曝光时间足够长， 底片上就出现了规则的干涉条纹， 对
这个实验结果下列认识正确的是 ( )
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，故出现不规则的点Biblioteka B．单个光子的运动表现出波动性
C．干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方
人教版高中物理选修3-5第十七章第4节-第5节.docx
高中物理学习材料桑水制作1．经典的粒子和经典的波(1)经典粒子：粒子有一定的__________，有一定的______，有的还具有电荷．运动的基本特征是：在任意时刻有确定的______和______，在时空中有确定的______．(2)经典波：经典波在空间中是弥散开来的，基本特征是具有______和______，即具有时空的周期性．(3)在经典物理学中，波和粒子是两种不同的研究对象，具有__________的表现．2. 概率波(1)光波是一种__________，光子的行为服从________规律．(2)大量光子产生的效果显示出________，个别光子产生的效果显示出________．(3)概率波的实质是指粒子在空间的分布规律是受________规律支配的．(4)对于电子和其他微粒，由于同样具有波粒二象性，所以它们的物质波也是________．3．不确定性关系(1)在经典力学中，一个质点的位置和动量是可以同时测定的，在量子力学中，要同时测出微观粒子的位置和动量是不太可能的，我们把这种关系叫__________关系．(2)用Δx表示粒子位置的不确定量，用Δp表示粒子在x方向上的动量的不确定量，那么可表示为ΔxΔp≥__________，这就是著名的不确定性关系．(3)由不确定性关系可知，微观粒子的位置和动量不能同时被确定，也就决定了不能用______________观点来描述粒子的运动．4．物理模型与物理现象在经典物理学中，对于不同的宏观对象，我们分别建立了______模型和______模型；在微观世界里，也需要建立物理模型，像粒子的____________模型．【概念规律练】知识点一概率波1．在光的单缝衍射实验中，在光屏上放上照相底片，并设法控制光的强度，尽可能使光子一个一个地通过狭缝，假设光子出现在中央亮纹的概率为90%，下列说法正确的是( )A．第一个光子一定出现在中央亮纹上B．第一个光子可能不出现在中央亮纹上C．如果前9个光子均出现在中央亮纹上，则第10个光子还有可能出现在中央亮纹上D．如果前9个光子均出现在中央亮纹上，则第10个光子一定不能出现在中央亮纹上2．为了验证光的波粒二象性，在双缝干涉实验中将光屏换成照相底片，并设法减弱光的强度，下列说法正确的是( )A．使光子一个一个地通过双缝干涉实验装置的狭缝，如果时间足够长，底片上将出现双缝干涉图样B．使光子一个一个地通过双缝干涉实验装置的狭缝，如果时间足够长，底片上将出现不太清晰的双缝干涉图样C．大量光子的运动规律显示出光的粒子性D．个别光子的运动显示出光的粒子性知识点二不确定性关系3．由不确定性关系可以得出的结论是( )A．如果动量的不确定范围越小，则与它对应坐标的不确定范围就越大B．如果位置坐标的不确定范围越小，则动量的不确定范围就越大C．动量和位置坐标的不确定范围之间的关系不是反比例函数D．动量和位置坐标的不确定范围之间有唯一确定的关系4．光通过单缝所发生的现象，用位置和动量的不确定性关系的观点加以解释，正确的是( )A．单缝宽的时候光是沿直线传播，这是因为单缝宽，位置不确定量Δx大，动量不确定量Δp小，可以忽略B．当能发生衍射现象时，动量不确定量Δp就不能忽略C．单缝越窄，中央亮纹越宽，是因为位置不确定量小，动量不确定量大的缘故D．以上解释都是不对的【方法技巧练】不确定性关系的应用方法5．一颗质量为10 g的子弹，具有200 m/s的速率，若其动量的不确定范围为动量的0.01%(这在宏观范围是十分精确的了)，则该子弹位置的不确定范围为多大？6．电子的质量m e＝9.0×10－31kg，测定其速度的不确定量为2×10－6m/s，求其位置的不确定量(h4π＝5.3×10－35J·s)．1．在双缝干涉实验中出现的明暗条纹说明了( ) A．光具有波动性B．光具有粒子性C．光波是一种概率波D．以上全都错误2．下列说法正确的是( )A．概率波就是机械波B．物质波是一种概率波C．概率波和机械波的本质是一样的，都能发生干涉和衍射现象D．在光的双缝干涉实验中，若有一个光子，则能确定这个光子落在哪个点上3．在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占整个从单缝射入的光强的95%以上，假设现在只有一个光子通过单缝，那么该光子( )A．一定落在中央亮纹处B．一定落在亮纹处C．可能落在暗纹处D．落在中央亮纹处的可能性最大4．从光的波粒二象性出发，下列说法正确的是( )A．光是高速运动的微观粒子，每个光子都具有波粒二象性B．光的频率越高，光子的能量越大C．在光的干涉中，暗条纹处是光子不会到达的地方D．在光的干涉中，亮条纹处是光子到达概率最大的地方5．有关经典物理中的粒子，下列说法正确的是( )A．有一定的大小，但没有一定的质量B．有一定的质量，但没有一定的大小C．既有一定的大小，又有一定的质量D．有的粒子还有一定量的电荷6．关于光的性质，下列叙述中正确的是( )A．在其他条件相同的情况下，光的频率越高，衍射现象越容易看到B．频率越高光的粒子性越显著，频率越低光的波动性越显著C．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D．如果让光子一个一个地通过狭缝时，它们将严格按照相同的轨道和方向做极有规则的匀速直线运动7．物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，在光屏处放上照相底片，若减弱光波的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝，实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只出现一些不规则的点子；如果曝光时间足够长，底片上就出现了规则的干涉条纹，对这个实验结果下列认识正确的是( )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，故出现不规则的点子B．单个光子的运动没有确定的轨道C．干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方D．只有大量光子的行为才能表现出波动性8．关于不确定性关系ΔxΔp≥h4π有以下几种理解，正确的是( ) A．微观粒子的动量不可确定B．微观粒子的位置不可确定C．微观粒子的动量和位置不可同时确定D．不确定性关系不仅适用于电子和光子等微观粒子，也适于宏观物体题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案9.设子弹的质量为0.01 kg，枪口直径为0.5 cm，试求子弹射出枪口时横向速度的不确定量．10．已知h4π＝5.3×10－35J·s，试求下列情况中速度测定的不确定量，并根据计算结果，讨论在宏观和微观世界中进行测量的不同情况．(1) 一个球的质量m＝1.0 kg，测定其位置的不确定量为10－6m.(2)电子的质量m e＝9.1×10－31kg，测定其位置的不确定量为10－10m．(即为原子的数量级)第4节概率波第5节不确定性关系课前预习练1．(1)空间大小质量位置速度轨道(2)频率波长(3)非常不同2．(1)概率波统计(2)波动性粒子性(3)波动(4)概率波3．(1)不确定性(2)h4π(3)轨道4．粒子波动波粒二象性课堂探究练1．BC[对每个光子而言，出现在中央亮纹的概率均为90%，所以第一个光子有可能出现在中央亮纹上，也有可能不出现在中央亮纹上．如果前9个光子均出现在中央亮纹上，第10个光子出现在中央亮纹的概率为90%，所以第10个光子可能会出现在中央亮纹上，因此B、C正确，A、D错．正确选项是B、C.]点评(1)个别光子的落点是不确定的，只能说明它落点的概率大小，只有大量光子的行为才服从统计规律．亮纹、暗纹是大量光子服从统计规律的结果．(2)在电子衍射、光的干涉、衍射图样中、亮纹(环)位置是电子或光子到达的概率大的地方，暗纹(环)位置是电子或光子到达的概率小的地方，但概率的大小受波动规律支配．2．AD[单个光子运动具有不确定性，但落点的概率分布遵循一定规律，显示出光的波动性，A正确，B、C错误；由光的波粒二象性知D正确．]3．ABC 4.ABC5．Δx≥2.6×10－31m解析子弹的动量为p＝mv＝0.01×200 kg·m/s＝2.0 kg·m/s动量的不确定范围Δp＝0.01%×p＝0.01%×2.0 kg·m/s＝2.0×10－4kg·m/s由不确定性关系式Δx Δp ≥h 4π，得子弹位置的不确定范围Δx ≥h 4πΔp ＝6.63×10－344×3.14×2.0×10－4 m ＝2.6×10－31 m . 方法总结 我们知道，原子核的数量级为10－15 m ，所以，子弹位置的不确定范围是微不足道的．可见子弹的动量和位置都能精确地确定，不确定性关系对宏观物体来说没有实际意义．6．29.4 m解析 由不确定性关系Δx Δp ≥h 4π① 由动量定义得Δp ＝m e Δv ②由①②得Δx ≥h 4πm e Δv ＝ 5.3×10－359.0×10－31×2×10－6 m ＝29.4 m . 方法总结 由结果可知，速度测定得越精确，位置的测定越不精确．课后巩固练1．AC [双缝干涉实验中出现的明条纹和暗条纹，又说明了光子落点具有一定的概率，即符合概率波的规律，说明光具有波动性．]2．B [概率波与机械波是两个概念，本质不同；物质波是一种概率波，符合概率波的特点；光的双缝干涉实验中，若有一个光子，这个光子的落点是不确定的，但有概率较大的落点位置．]3．CD [根据光的概率波的概念，对于一个光子通过单缝落在何处是不可确定的，但是落在中央亮纹处的概率最大，可达到95%以上．当然也可能落在其他亮纹处，还可能落在暗纹处，不过，落在暗纹处的概率很小，故选项C 、D 正确．]4．BD [光不是实物粒子，光具有波粒二象性，个别光子表现出粒子性，A 错．光的频率越高，光子的能量越大，B 正确．在干涉条纹中亮纹是光子到达概率大的地方，暗纹是光子到达概率小的地方，C 错，D 正确．]5．CD6．BC [光具有波粒二象性，频率越高，粒子性越显著；少量光子表现出粒子性，频率越低，光子越多，波动性越显著，所以A 错误，B 、C 正确；光子属于概率波，运动时没有固定的轨道和落点，D 错误．]7．BCD [曝光时间不长时，个别光子表现出粒子性，使底片上出现了不规则的点子，而曝光时间足够长时，大量光子的行为表现出波动性，底片上出现了规则的干涉条纹，综上所述B 、C 、D 项正确．]8．CD [不确定性关系Δx Δp ≥h 4π表示确定位置、动量的精度互相制约，此长彼消，当粒子位置不确定性变小时，粒子动量的不确定性变大；粒子位置不确定性变大时，粒子动量的不确定性变小．故不能同时准确确定粒子的动量和坐标．不确定性关系也适用于其他宏观粒子，不过这些不确定量微乎其微．]9．1.06×10－30 m /s解析 枪口直径可以当作子弹射出枪口位置的不确定量Δx ，由于Δp x ＝m Δv x ，由不确定性关系式得子弹射出枪口时横向速度的不确定量Δv x ≥h4πm Δx ＝ 6.626×10－344×3.14×0.01×0.5×10－2 m /s ＝1.06×10－30 m /s .10．(1)5.3×10－29 m /s (2)5.82×105 m /s解析 (1)m ＝1.0 kg ，Δx ＝10－6 m ，由Δx Δp ≥h 4π，Δp ＝m Δv 1知Δv 1≥h 4πm Δx＝5.3×10－3510－6×1.0m /s ＝5.3×10－29 m /s .(2)由m e＝9.1×10－31kg，Δx′＝10－10m可得Δv2≥h4πmΔx′＝5.3×10－3510－10×9.1×10－31m/s＝5.82×105m/s.由以上两种情况可看出，宏观物体速度的不确定范围是微不足道的，不确定性关系对宏观物体来说没有实际意义．。
2019高中物理人教版选修3-5习题 第17章 波粒二象性 第1、2节 含答案
第十七章第一、二节基础夯实一、选择题(1～4题为单选题，5、6题为多选题)1．以下宏观概念，哪些是“量子化”的导学号 96140144( )A．木棒的长度B．物体的质量C．物体的动量D．学生的个数答案：D解析：所谓“量子化”应该是不连续的，一份一份的，故选项D正确。
2．关于黑体辐射的强度与波长的关系，下图正确的是导学号 96140145 ( )答案：B解析：根据黑体辐射的实验规律：随温度升高，各种波长的辐射强度都有增加，故图线不会有交点，选项C、D错误。
另一方面，辐射强度的极大值会向波长较短方向移动，选项A错误，B正确。
3．白天的天空各处都是亮的，是大气分子对太阳光散射的结果。
假设一个运动的光子和一个静止的自由电子碰撞以后，电子向某一个方向运动，光子沿另一方向散射出去，则这个散射光子跟原来的光子相比导学号 96140146( ) A．频率变大B．频率不变C．光子能量变大D．波长变长答案：D解析：运动的光子和一个静止的自由电子碰撞时，既遵守能量守恒，又遵守动量守恒。
碰撞中光子将能量hν的一部分传递给了电子，光子的能量减少，波长变长，频率减小，D选项正确。
4．(黑龙江大庆一中2015～2016学年高二下学期检测)关于光电效应现象，下列说法正确的是导学号 96140147( )A．只有入射光的波长大于使该金属发生光电效应的极限波长，才能发生光电效应现象B．在光电效应现象中，产生的光电子的最大初动能跟入射光的频率成正比C．产生的光电子最大初动能与入射光的强度成正比D．在入射光频率一定时，单位时间内从金属中逸出的光电子个数与入射光的强度成正比答案：D解析：根据光电效应方程Ekm ＝hcλ－hcλ0。
入射光的波长必须小于极限波长，才能发生光电效应，故A错误；从光电效应方程知，光电子的最大初动能与照射光的频率成一次函数关系，不是成正比，故B错误。
根据光电效应方程Ekm ＝hν－W，入射光的频率越大，光电子的最大初动能越大，与入射光的强度无关，故C错误。
人教版选修3-5 第17章 4、5 概率波 不确定性关系 课件(26张)
解析：(1)m＝1.0 kg，Δx＝10－6 m 由 ΔxΔp≥4hπ，Δp＝mΔv 知 Δv1＝4πΔhxm＝51.03－×6×101－.035 m/s＝5.3×10－29 m/s. (2)me＝9.0×10－31kg，Δx＝10－10 m Δv2＝4πΔhxm＝10－150.×3×9.100×－3150－31 m/s ＝5.89×105 m/s. 答案：(1)5.3×10－29 m/s (2)5.89×105 m/s
三、不确定性关系 1．微观粒子运动的基本特征：不再遵守________定律， 不可能同时准确地知道粒子的________和________，不可能用 “轨迹”来描述粒子的运动，微观粒子的运动状态只能通过 ________做统计性的描述． 【答案】牛顿运动 位置 动量 概率
2．不确定性关系：以 Δx 表示粒子位置的不确定量，以 Δp
反思领悟：在宏观世界中物体的质量与微观世界中粒子的 质量相比较，相差很多倍．根据计算的数据可以看出，宏观世 界中的物体的质量较大，位置和速度的不确定量较小，可同时 较精确地测出物体的位置和动量．在微观世界中粒子的质量较 小，不能同时精确地测出粒子的位置和动量，不能准确地把握 粒子的运动状态．
2 ． ( 多 选 )(2018 唐 山 名 校 月 考 ) 根 据 不 确 定 性 关 系
另一类是理想化模型，它抓住主要的本质的因素，舍弃次要 的、非本质的因素，从而建立起一种易于研究，能反映物理对 象主要特征的形象，大体上可分为三种：
(1)物理对象模型：如质点、单摆、点电荷、能量子、光 子；
(2)条件模型：如光滑平面、轻杆、匀强电场； (3)过程模型：如匀速直线运动、匀加速直线运动、弹性 碰撞．
对概率波的理解
例1 下列说法正确的是( ) A．光波是一种概率波 B．光波是一种电磁波 C．单色光从光密介质进入光疏介质时，光子的能量不变 D．单色光从光密介质进入光疏介质时，光的波长不变
人教版物理选修3-5 第十七章 章末复习课 含答案
【知识体系】主题1 光电效应及光电效应方程1.有关光电效应的问题主要有两个方面，一是关于光电效应现象中有关规律的判断，二是应用光电效应方程进行简单的计算．处理该类问题关键是掌握光电效应的规律，明确各物理量之间的决定关系．确；不同金属W0不一样，由Ek＝hν－W0知，同频率的光照射时，逸出功W0大的金属，光电子的最大初动能小，所以D项错误．答案：D针对训练1．(多选)由爱因斯坦光电效应方程可以画出光电子的最大初动能和入射光的频率的关系，如图所示，以下说法正确的是( )A．νc表示截止频率B．W0的绝对值等于逸出功C．直线的斜率表示普朗克常量h的大小D．图线表明最大初动能与入射光频率成正比解析：由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0可知，当Ek＝0时，νc＝即为某金属的截止频率；当ν＝0时，Ek＝－W0，可见W0的绝对值就是该金属对应的逸出功；而该直线的斜率tan α＝＝h即为普朗克常量．故选项A、B、C正确．答案：ABC主题2 波粒二象性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，粒子性充分体现；但针对训练2．(多选)对光的认识，以下说法中正确的是( )A．个别光子的行为表现出粒子性，大量光子的行为表现出波动性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，在另外某种场合下，光的粒子性表现明显解析：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，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.答案：ABD统揽考情本章内容定性要求的多，定量计算的少，高考一般重点是考查：①光子能量的理解；②光电效应现象及光电效应方程的理解；③光的波粒二象性以及物质波的理解，多以选择题形式出现．尽管高考试题的难度不大，但对知识的掌握必须做到系统化、条理化．真题例析(20xx·全国Ⅰ卷)(多选)现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生．下列说法正确的是( ) A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大B．入射光的频率变高，饱和光电流变大C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生E．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关解析：保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，单位时间内逸出的光电子个数增加，则饱和光电流变大，故A正确．饱和光电流的大小与入射光的频率无直接关系，故B错．由Ek＝hν－W，可知C 正确．当入射光的频率小于金属的极限频率时，光电效应不能发生，故D错．由eU＝mv2＝hν－W，得eU＝hν－W，可见遏止电压U随ν的增大而增大，与入射光的光强无关，故E正确．答案：ACE针对训练(20xx·课标全国Ⅱ卷)(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装置后可以形成干涉图样B．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹C．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构E．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：电子束通过双缝实验后可以形成干涉图样，可以说明电子是一种波，故A正确；β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹，可以说明β射线是一种粒子，故B错误；人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构，中子衍射说明中子是一种波，故C正确；人们利用电子显微镜观测物质的微观结构，利用了电子的干涉现象，说明电子是一种波，故D正确；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，说明光是一种粒子，故E错误．答案：ACD1．(多选)波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有( )A．光电效应现象揭示了光的粒子性B．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性C．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等解析：光电效应说明光的粒子性，所以A项正确；热中子在晶体上产生衍射图样，即运动的实物粒子具有波的特性，即说明中子具有波动性，所以B项正确；黑体辐射的实验规律说明电磁辐射具有量子化，即黑体辐射是不连续的、一份一份的，所以黑体辐射用光的粒子性解释，即C项错误；根据德布罗意波长公式λ＝，p2＝2mEk，又质子的质量大于电子的质量，所以动能相等的质子和电子，质子的德布罗意波长较短，所以D项错误．解析：金属内的每个电子吸收一个光子，获得能量，若足够克服金属做功，就能逸出金属，若不够金属做功，就不会逸出金属，不会发生积累，故A错误；根据光电效应的条件可知入射光的能量小于电子脱离某种金属已做功的最小值，就不能发生光电效应，故B正确；光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与光的强度无关，故C错误；不同的金属逸出功不同，截止频率不同，则发生光电效应的入射光的最低频率也不同，故D正确．答案：BD4．(多选)如图所示，这是一个研究光电效应的电路图，下列叙述中正确的是( )A．只调换电源的极性，移动滑片P，当电流表示数为零时，电压表示数为遏止电压U0的数值B．保持光照条件不变，滑片P向右滑动的过程中，电流表示数将一直增大C．不改变光束颜色和电路，增大入射光束强度，电流表示数会增大D．阴极K需要预热，光束照射后需要一定的时间才会有光电流解析：当只调换电源的极性时，电子从K到A减速运动，到A恰好速度为零时对应电压为遏止电压，所以A项正确；当其他条件不变，P向右滑动，加在光电管两端的电压增加，光电子运动更快，由I。
2018版高中物理选修3-5学业分层测评：第17章 3 粒子的波动性 含解析 精品
学业分层测评(七)(建议用时：45分钟)[学业达标]1．(多选)能说明光具有波粒二象性的实验是()【导学号：54472029】A．光的干涉和衍射B．光的干涉和光电效应C．光的衍射和康普顿效应D．光电效应和康普顿效应【解析】光的干涉和光的衍射只说明光具有波动性，光电效应和康普顿效应只说明光具有粒子性，B、C正确．【答案】BC2．(多选)关于物质波，下列认识正确的是()A．任何运动的物体(质点)都对应一种波，这种波叫物质波B．X射线的衍射实验证实了物质波假说是正确的C．电子的衍射实验证实了物质波假说是正确的D．宏观物体尽管可以看成物质波，但无法观察到其干涉、衍射等现象【解析】由德布罗意假说可判断选项A正确；X射线的衍射实验证实了X 射线是波长很短的电磁波，故选项B错误；电子的衍射实验证实了电子具有波动性，故选项C正确；宏观物体对应的物质波的波长极短，实验室无法进行实验，选项D正确．【答案】ACD3．(多选)下列关于实物粒子的说法中正确的是()【导学号：54472180】A．向前飞行的子弹不具有波动性B．射击运动员之所以很难射中靶子，是因为子弹具有波动性C．子弹既具有粒子性，又具有波动性D．子弹具有波动性，但波长很短表现不出来【解析】运动的实物粒子具有波粒二象性，对子弹来说，其德布罗意波长很短，很难表现出波动性，子弹的波动性对射击的准确性没有任何影响，故C、D正确，A、B错误．【答案】CD4．(多选)对光的认识，以下说法中正确的是()【导学号：54472181】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情景下光的波动性表现明显，在另外某种情景下，光的粒子性表现明显【解析】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，因为大量粒子的行为呈现出波动规律，故正确选项有A、B、D.【答案】ABD5．(多选)关于光的波粒二象性的说法中，正确的是()A．一束传播的光，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，光波与机械波是同样的一种波C．当光和物质相互作用时表现出粒子性D．光在传播过程中表现出波动性【解析】光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性，A错误；当光和物质作用时，是“一份一份”的，表现出粒子性，光的干涉、衍射又说明光是一种波，光既不同于宏观的粒子，也不同于宏观的波，B错误，C、D正确．【答案】CD6．下列说法中正确的是()【导学号：54472182】A．质量大的物体，其德布罗意波长较短B．速度大的物体，其德布罗意波长较短C．动量大的物体，其德布罗意波长较短D．动能大的物体，其德布罗意波长较短【解析】根据公式λ＝hp可以判断动量大的物体德布罗意波长较短，故C正确．【答案】 C7．(多选)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()【导学号：54472183】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】电子的物质波的波长比原子尺寸小得多，它的动量应很大，即速度应很大，A正确，B错误；由题中信息“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错误，D正确．【答案】AD8．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＝hp，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|p1|<|p2|，则粘在一起的物体的德布罗意波长为________．【解析】由动量守恒p2－p1＝(m1＋m2)v知，即hλ2－hλ1＝hλ，所以λ＝λ1λ2λ1－λ2.【答案】λ1λ2λ1－λ2[能力提升]6．2002年诺贝尔物理学奖中的一项是奖励美国科学家贾科尼和日本科学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，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()【导学号：54472184】A．E＝hλc，p＝0B．E＝hλc，p＝hλc2C．E＝hcλ，p＝0 D．E＝hcλ，p＝hλ【解析】根据E＝hν，且λ＝hp，c＝λν可得X射线每个光子的能量为E＝hcλ，每个光子的动量为p＝h λ.【答案】 D7．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，则下列说法中正确的是()A．该实验说明了电子具有粒子性B．实验中电子束的德布罗意波波长为λ＝h2meUC．加速电压U越大，电子的衍射现象越明显D．若用相同动能的质子替代电子，衍射现象将更加明显【解析】得到电子的衍射图样，说明电子具有波动性，A错误；由德布罗意波波长公式λ＝hp，而动量p＝2mE k＝2meU，两式联立得λ＝h2meU，B正确；从公式λ＝h2meU可知，加速电压越大，电子的波长越小，衍射现象就越不明显，C错误；用相同动能的质子替代电子，质子的波长变小，衍射现象相比电子不明显，故D错误．【答案】 B11．如图17-3-2所示为证实电子波存在的实验装置，从F上出来的热电子可认为初速度为零，所加的加速电压U＝118 V，电子质量为m＝9.1×10－31 kg，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s.电子被加速后通过小孔K1和K2后入射到薄的金箔上，发生衍射作用，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.【导学号：54472221】图17-3-2【解析】 根据动能定理有eU ＝12m v 2根据动能和动量的定义式有E k ＝12m v 2＝(m v )22m ＝p 22m 以上两式与λ＝h p 联立，得λ＝h 2meU ，代入数据可得λ≈1.23×10－11 m.【答案】 1.23×10－11 m8．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？【导学号：54472222】【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 ，单位时间打到太阳帆上的光子数为N ，则N ＝nS由动量定理有F Δt ＝N Δt ·2p所以F ＝N ·2p而光子动量p ＝h λ，所以F ＝2nSh λ 由牛顿第二定律可得飞船加速度的表达式为a ＝F m ＝2nSh mλ.(2)若太阳帆是黑色的，光子垂直打到太阳帆上不再反射(被太阳帆吸收)，光子动量变化量为p ，故太阳帆上受到的光压力为F ′＝nSh λ，飞船的加速度a ′＝nShmλ.【答案】 (1)2nSh mλ (2)nSh mλ。
2018-2019学年人教版高中物理选修3-5学案：第十七章 学案1 能量量子化 Word版含答案
1能量量子化[学习目标] 1.了解黑体辐射的实验规律.2.了解能量子的概念及其提出的科学过程.3.了解宏观物体和微观粒子的能量变化特点．一、黑体与黑体辐射[导学探究](1)黑体就是黑色的物体吗？答案我们所说的黑体并不是指物体的颜色，它是指能完全吸收各种波长的电磁波的物体．(2)很多地方用红外线热像仪监测人的体温，只要被测者从仪器前走过，便可知道他的体温是多少？你知道其中的道理吗？答案根据热辐射规律可知，人的体温的高低，直接决定了该人辐射的红外线的频率和强度．通过监测被测者辐射的红外线的情况就可知道该人的体温．[知识梳理]对黑体和黑体辐射的认识(1)热辐射①定义：我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫热辐射．②特点：热辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同．室温时，热辐射的主要成分是波长较长(填“较长”或“较短”)的电磁波，不能引起人们的视觉；温度升高时，较短(填“较长”或“较短”)波长的成分越来越强．(2)黑体及黑体辐射特点①定义：如果某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体．②黑体辐射特点：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关．[即学即用](多选)下列叙述正确的是()A．一切物体都在辐射电磁波B．一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关D．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波答案ACD解析我们周围的一切物体都在辐射电磁波，A正确；根据热辐射和黑体辐射的特点知，一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料的种类和表面状况有关，而黑体辐射只与黑体的温度有关，B错误，C正确；根据黑体的定义知D正确．二、黑体辐射的实验规律[导学探究](1)黑体辐射的强度与什么有关？有怎样的关系？(2)物理学家维思和瑞利在对黑体辐射做出解释时，各在什么区与实验接近，什么区偏离较大？答案见知识梳理[知识梳理]黑体辐射的实验规律(1)黑体辐射的实验规律：随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．(2)对黑体辐射的解释：维恩公式在短波区与实验非常接近，在长波区则与实验偏离很大；瑞利公式在长波区与实验基本一致，但在短波区与实验严重不符．由于波长很小的辐射处在紫外线波段，故而由理论得出的这种荒谬结果被认为是物理学理论的灾难，当时称为“紫外灾难”．[即学即用]下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是()答案 A解析随着温度的升高，辐射强度增加，辐射强度的极大值向着波长较短的方向移动，A正确，B、C、D错误．三、能量子[导学探究]普朗克的能量量子化的观点与宏观世界中我们对能量的认识有什么不同？答案宏观世界中的能量可以是任意值，是连续的，而普朗克认为微观粒子的能量是量子化的，是一份一份的．[知识梳理]对能量子和能量量子化的认识(1)普朗克的假设振动着的带电微粒能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，即：能量的辐射或者吸收只能是一份一份的，这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子．(2)能量子公式ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量，h＝6.626×10－34J·s.(一般取h＝6.63×10－34J·s)(3)能量的量子化在微观世界中能量是量子化的，或者说是微观粒子的能量是分立的，这种现象叫能量的量子化．(4)普朗克假设的意义①借助于能量的假说，普朗克得出了黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合之好令人击掌叫绝．②普朗克在1900年能把量子列入物理学，正确地破除了“能量连续变化”的传统观念，成为新物理学思想的基石之一．[即学即用](多选)以下宏观概念中，哪些是“量子化”的()A．物体的带电荷量B．物体的质量C．物体的动量D．学生的个数答案AD解析所谓“量子化”应该是不连续的，是一份一份的，故选A、D.一、黑体辐射的规律例1(多选)黑体辐射的实验规律如图1所示，由图可知()图1A ．随温度升高，各种波长的辐射强度都增加B ．随温度降低，各种波长的辐射强度都增加C ．随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动D ．随温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动解析 由题图可知，随温度升高，各种波长的辐射强度都增加，且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，当温度降低时，上述变化都将反过来． 答案 ACD 归纳总结1．理解和熟记辐射强度随波长的变化关系图象是解此类问题的关键．2．黑体辐射的强度按波长的分布只与温度有关，与材料的种类和表面状况无关． 二、能量子的理解和计算例2 人眼对绿光较为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530nm 的绿光时，只要每秒钟有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉．普朗克常量为6.63×10－34J·s ，光速为3.0×108m/s ，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是( ) A ．2.3×10－18W B ．3.8×10－19W C ．7.0×10－10W D ．1.2×10－18W解析 因只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉．所以察觉到绿光所接收的最小功率P ＝E t ，式中E ＝6ε，又ε＝hν＝h c，可解得P ＝6×6.63×10－34×3×108530×109W ≈2.3×10－18W.答案 A归纳总结1．普朗克能量子假设认为微观粒子的能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是分立的． 2．能量子的大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h 是一个常量，称为普朗克常量，其值为h ＝6.626×10－34J·s.针对训练 小灯泡的功率P ＝1W ，设其发出的光向四周均匀辐射，平均波长λ＝10－6m ，求小灯泡每秒钟辐射的光子数是多少？(h ＝6.63×10－34J·s)答案 5×1018个解析 每秒钟小灯泡发出的能量为E ＝Pt ＝1J 1个光子的能量：ε＝hν＝hc λ＝6.63×10－34×3×10810－6J ＝1.989×10－19J小灯泡每秒钟辐射的光子数：n ＝E ε＝11.989×1019个≈5×1018个．1．一束红光从空气射入玻璃，则这束红光的能量子将( ) A ．变小B ．变大C ．不变D ．不能确定 答案 C解析 光由空气射入玻璃时，频率不发生变化，由ε＝hν可知，红光的能量子不变，C 正确． 2．在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔，小孔可看作黑体，由小孔的热辐射特性，就可以确定炉内的温度．如图2所示是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图象，则下列说法正确的是( )图2A ．T 1>T 2B ．T 1<T 2C ．随着温度的升高，黑体的辐射强度都有所降低D ．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较长方向移动 答案 A解析 一般材料的物体辐射能的多少决定于物体的温度(T )、辐射波的波长、时间的长短和辐射的面积，而黑体是指在任何温度下，全部吸收任何波长的辐射的物体，黑体辐射的强度按波长的分布只与温度有关．实验表明，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有所增加，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．从图中可以看出，λ1<λ2，T 1>T 2，本题正确选项为A.3．二氧化碳能很好的吸收红外长波辐射，这种长波辐射的波长范围约是1.43×10－3～1.6×10－3m ，相应的光子能量的范围是________．(已知普朗克常量h ＝6.6×10－34J·s ，真空中的光速c ＝3.0×108m/s ，结果取两位有效数字) 答案 1.2×10－22～1.4×10－22J解析 由c ＝λν，得ν＝cλ，代入数据得频率范围为1.88×1011～2.1×1011Hz ，又由ε＝hν得能量范围为1.2×10－22～1.4×10－22J.一、选择题(1～9为单选题)1．对黑体辐射电磁波的波长分布的影响因素是()A．温度B．材料C．表面状况D．以上都正确答案 A解析根据黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，A对．2．能正确解释黑体辐射实验规律的是()A．能量的连续经典理论B．普朗克提出的能量量子化理论C．以上两种理论体系任何一种都能解释D．牛顿提出的微粒说答案 B解析根据黑体辐射的实验规律，随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都有增加；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，只能用普朗克提出的能量量子化理论才能正确解释黑体辐射实验规律，B对．3．对于带电微粒的辐射和吸收能量时的特点，以下说法正确的是()A．以某一个最小能量值一份一份地辐射或吸收B．辐射和吸收的能量可以不是某一最小值的整数倍C．吸收的能量可以是连续的D．辐射和吸收的能量都可以是连续的答案 A解析带电微粒辐射和吸收能量时是以最小能量值——能量子ε的整数倍一份一份地辐射或吸收的，是不连续的．故选项A正确，选项B、C、D均错．4．普朗克常量是自然界的一个基本常数，它的数值是()A．6.02×10－23molB．6.625×10－3mol·sC．6.626×10－34J·sD．1.38×10－16mol·s答案 C解析普朗克常量是一个定值，由实验测得它的精确数值为6.626×10－34J·s，在记忆时关键要注意它的单位．5．红、橙、黄、绿四种单色光中，光子能量最小的是( ) A ．红光 B ．橙光 C ．黄光 D ．绿光答案 A解析 在四种颜色的光中，红光的波长最长而频率最小，由光子的能量ε＝h ν可知红光光子能量最小．6．已知某种单色光的波长为λ，在真空中光速为c ，普朗克常量为h ，则电磁波辐射的能量子ε的值为( ) A ．h c λB.hλC.c hλ D ．以上均不正确答案 A解析 由波速公式c ＝λν可得：ν＝c λ，由光的能量子公式得ε＝hν＝h cλ，故选项A 正确．7．某激光器能发射波长为λ的激光，发射功率为P ，c 表示光速，h 为普朗克常量，则激光器每秒发射的光子数为( ) A.λP hc B.hP λc C.cPλh D ．λPhc 答案 A解析 每个光子的能量ε＝hν＝hc λ，每秒钟发射的总能量为P ，则n ＝Pt ε＝λP hc.8．在自然界生态系统中，蛇与老鼠和其他生物通过营养关系构成食物链，在维持生态平衡方面发挥着重要作用．蛇是老鼠的天敌，它是通过接收热辐射来发现老鼠的．假设老鼠的体温约37℃，它发出的最强的热辐射的波长为λmin .根据热辐射理论，λmin 与辐射源的绝对温度T 的关系近似为Tλmin ＝2.90×10－3m·K ，则老鼠发出的最强的热辐射的波长为( )A ．7.8×10－5mB ．9.4×10－6mC ．1.16×10－4mD ．9.7×10－8m答案 B解析 由Tλmin ＝2.90×10－3m·K 可得，老鼠发出最强的热辐射的波长为λmin ＝2.90×10－3Tm＝2.90×10－3273＋37m ≈9.4×10－6m ，B 正确．9．硅光电池是利用光电效应将光辐射的能量转化为电能．若有N 个波长为λ0的光子打在光电池极板上，这些光子的总能量为(h 为普朗克常量)( ) A ．h c λ0B ．Nh c λ0C ．Nhλ0D ．2Nhλ0答案 B解析 一个光电子的能量ε＝hν＝h c λ0，则N 个光子的总能量E ＝Nh cλ0，选项B 正确．二、非选择题10．神光“Ⅱ”装置是我国规模最大的高功率固体激光系统，利用它可获得能量为2400J 、波长λ＝0.35μm 的紫外激光．已知普朗克常量h ＝6.63×10－34J·s ，则该紫外激光所含光子数为多少？(计算结果保留三位有效数字) 答案 4.23×1021个解析 紫外激光能量子的值为ε＝hc λ＝6.63×10－34×3×1080.35×10－6J ≈5.68×10－19J. 则该紫外激光所含光子数n ＝E ε＝24005.68×10－19个≈4.23×1021个．。
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3 粒子的波动性4 概率波5 不确定性关系[学习目标] 1.知道光的波粒二象性，理解其对立统一的关系.2.了解德布罗意波和概率波，知道它们都遵循统计规律.3.会用不确定性关系的公式分析简单问题．一、光的波粒二象性[导学探究] (1)什么现象体现出了光的波动性？什么现象体现了光的粒子性？ (2)光的波动性和粒子性矛盾吗？答案 (1)大量光子在传播过程中显示出波动性，比如干涉和衍射．当光与物质发生作用时，显示出粒子性，如光电效应、康普顿效应．(2)不矛盾，光具有波粒二象性． [知识梳理] 1．光的波粒二象性(1)光的干涉和衍射现象说明光具有波动性，光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性． (2)光子的能量ε＝hν，光子的动量p ＝h λ.(3)光既具有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性． 2．对光的波粒二象性的理解(1)大量光子产生的效果显示出波动性；个别光子产生的效果显示出粒子性．(填“大量”或“个别”)(2)光子和电子、质子等实物粒子一样，具有能量和动量．和其他物质相互作用时，粒子性起主导作用；在光的传播过程中，光子在空间各点出现的可能性的大小(概率)，由波动性起主导作用，因此称光波为概率波．(填“粒子”或“波动”)(3)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． (4)光子的能量与其对应的频率成正比，而频率是描述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．[即学即用] 有关光的本性，下列说法正确的是( ) A ．光既具有波动性，又具有粒子性，这是互相矛盾和对立的 B ．光的波动性类似于机械波，光的粒子性类似于质点C ．光只有波动性，无粒子性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 19世纪初，人们成功地在实验室中观察到了光的干涉、衍射现象，这属于波的特征，微粒说无法解释这些现象；但19世纪末又发现了光电效应，这种现象波动说不能解释，证明光具有粒子性，因此，光既具有波动性，又具有粒子性，但光不同于宏观的机械波和粒子，波动性和粒子性是光在不同的情况下的不同表现，是两个不同侧面，不同属性，我们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，选项D 正确． 二、物质波 概率波[导学探究] 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 波粒二象性是微观粒子的特殊规律，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，波长短，难以观测． [知识梳理] 对物质波的认识1．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．物质波波长、频率的计算公式为λ＝h p ，ν＝εh.2．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．3．德布罗意假说是光的波粒二象性的推广，即光子和实物粒子都既具有粒子性又具有波动性，即具有波粒二象性．与光子对应的波是电磁波，与实物粒子对应的波是物质波． 4．物质波的实验验证(1)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，从而证实了电子的波动性． (2)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． 5．物质波也是一种概率波．[即学即用] (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性与它对应，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；速度相同的质子与电子相比，电子质量小，由λ＝h p ＝hm v 知电子的物质波波长更长，所以电子的波动性更明显，D 正确． 三、不确定性关系 [知识梳理]1．微观粒子运动的基本特征：不再遵守牛顿运动定律，不可能同时准确地知道粒子的位置和动量，不可能用“轨迹”来描述粒子的运动，这种关系叫做不确定性关系．微观粒子的运动状态只能通过概率做统计性的描述．2．单缝衍射现象中，粒子在挡板左侧的位置是完全不确定的，即通过挡板前粒子的位置具有不确定性，粒子通过狭缝后，在垂直原来运动方向的动量是不确定的，即通过挡板后粒子的动量具有不确定性．3．微观粒子运动的位置不确定量Δx 和动量的不确定量Δp 的关系式为Δx ·Δp ≥h4π，其中h是普朗克常量．4．不确定性关系告诉我们，如果要更准确地确定粒子的位置(即Δx 更小)，那么动量的测量一定会更不准确(即Δp 更大)，也就是说，不可能同时准确地知道粒子的位置和动量，也不可能用“轨迹”来描述粒子的运动．[即学即用] 从衍射的规律可以知道，狭缝越窄，屏上中央亮条纹就越宽，由不确定性关系Δx Δp ≥h4π，判断下列说法正确的是( )A ．入射的粒子有确定的动量，射到屏上粒子就有准确的位置B ．狭缝的宽度变小了，因此粒子的不确定性也变小了C ．更窄的狭缝可以更准确地测得粒子的位置，但粒子动量的不确定性却更大了D ．可以同时确定粒子的位置和动量 答案 C解析 由Δx Δp ≥h4π知，狭缝变小了，即Δx 减小了，Δp 变大，即动量的不确定性变大，故C 正确，A 、B 、D 错误.一、对光的波粒二象性的认识例1 (多选)对光的认识，以下说法中正确的是( )A ．个别光子的行为表现出粒子性，大量光子的行为表现出波动性B ．高频光是粒子，低频光是波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，在另外某种场合下，光的粒子性表现明显解析 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，频率高的光粒子性强，频率低的光波动性强，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，故正确选项为A 、D. 答案 AD 总结提升1．理解光的波粒二象性是光的本性．2．知道哪些现象体现出光的波动性，哪些现象体现出光的粒子性． 二、对物质波的理解例2 下列关于德布罗意波的认识，正确的解释是( ) A ．光波是一种物质波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 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．只有C 项正确． 答案 C例3 电子经电势差为U ＝200 V 的电场加速，电子质量m 0＝9.1×10－31kg ，求此电子的德布罗意波长．解析 已知12m 0v 2＝E k ＝eUp ＝h λE k ＝p 22m 0所以λ＝h 2m 0E k ＝h2em 0U把U ＝200 V ，m 0＝9.1×10－31kg ，代入上式解得λ≈8.69×10－2 nm.答案 8.69×10－2 nm归纳总结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． 三、对概率波的理解例4 (多选)物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，在光屏处放上照相底片，若减弱光的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝，实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只出现一些不规则的点；如果曝光时间足够长，底片上就出现了规则的干涉条纹，对这个实验结果下列认识正确的是( )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，故出现不规则的点B ．单个光子的运动表现出波动性C ．干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方D ．只有大量光子的行为才能表现出波动性解析 光是一种概率波，对于一个光子通过单缝落在何处，是不确定的，但概率最大的是中央亮纹处，可达95%以上，还可能落到暗纹处，不过落在暗纹处的概率最小(注意暗纹处并非无光子到达)．故C 、D 选项正确． 答案 CD 归纳总结解决本题的关键是要明确对概率波的认识，知道概率波的规律就是统计规律，单个光子是不能确定落在哪个点上的，我们只能得到大量光子的落点区域． 四、对不确定性关系的理解例5 质量为10 g 的子弹与电子的速率相同，均为500 m/s ，测量准确度为0.01%，若位置和速率在同一实验中同时测量，试问它们位置的最小不确定量各为多少？(电子质量为m ＝9.1×10－31kg ，结果保留三位有效数字)解析 测量准确度也就是速度的不确定性，故子弹、电子的速度不确定量为Δv ＝0.05 m /s ，子弹的动量的不确定量Δp 1＝5×10－4 kg·m/s ，电子动量的不确定量Δp 2≈4.6×10－32kg·m/s ，由Δx ≥h 4πΔp ，子弹位置的最小不确定量Δx 1＝ 6.63×10－344×3.14×5×10－4 m ≈1.06×10－31 m ，电子位置的最小不确定量Δx 2＝ 6.63×10－344×3.14×4.6×10－32 m ≈1.15×10－3 m. 答案 1.06×10－31m 1.15×10－3 m规律总结理解不确定性关系时应注意的问题(1)对子弹这样的宏观物体，不确定量是微不足道的，对测量准确性没有任何限制，但对微观粒子却是不可忽略的．(2)在微观世界中，粒子质量较小，不能同时精确地测出粒子的位置和动量，也就不能准确地把握粒子的运动状态．1．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．大量光子的行为往往表现出粒子性答案 C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，有些行为(如光电效应)表现出粒子性，A错误．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B错误．光的波粒二象性的理论和实验表明，大量光子的行为表现出波动性，个别光子的行为表现出粒子性．光的波长越长，衍射性越好，即波动性越显著；光的波长越短，其粒子性越显著，故选项C正确，D错误．2．(多选)在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的95%以上，假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子()A．一定落在中央亮纹处B．一定落在亮纹处C．可能落在暗纹处D．落在中央亮纹处的可能性最大答案CD解析根据光波是概率波的概念，对于一个光子通过单缝落在何处，是不确定的，但概率最大的是落在中央亮纹处．当然也可落在其他亮纹处，还可能落在暗纹处，不过，落在暗纹处的概率很小，故C、D选项正确．3．(多选)利用金属晶格(大小约10－10m)作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是使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，则下列说法中正确的是() A．该实验说明了电子具有波动性B ．实验中电子束的德布罗意波长为λ＝h2meUC ．加速电压U 越大，电子的衍射现象越明显D ．若用相同动能的质子替代电子，衍射现象将更加明显 答案 AB解析 得到电子的衍射图样，说明电子具有波动性，A 正确； 由德布罗意波长公式λ＝hp而动量p ＝2mE k ＝2meU 两式联立得λ＝h2meU，B 正确； 由公式λ＝h2meU可知，加速电压越大，电子的波长越小，衍射现象越不明显；用相同动能的质子替代电子，质子的波长小，其衍射现象不如电子的衍射现象明显．故C 、D 错误． 4．(多选)关于不确定性关系Δx Δp ≥h4π有以下几种理解，正确的是( )A ．微观粒子的动量不可确定B ．微观粒子的位置不可确定C ．微观粒子的动量和位置不可同时确定D ．不确定关系不仅适用于电子和光子等微观粒子，也适用于宏观物体 答案 CD解析 本题主要考查对不确定性关系Δx Δp ≥h4π的理解，不确定性关系表示位置、动量的精度相互制约，此长彼消，当粒子的位置不确定性更小时，粒子动量的不确定性更大；反之亦然，故不能同时准确确定粒子的位置和动量，不确定性关系是自然界中的普遍规律，对微观世界的影响显著，对宏观世界的影响可忽略，故C 、D 正确．一、选择题(1～5为单选题，6～10为多选题)1．关于光子和运动着的电子，下列论述正确的是( ) A ．光子和电子一样都是实物粒子B ．光子能发生衍射现象，电子不能发生衍射现象C ．光子和电子都具有波粒二象性D ．光子具有波粒二象性，而电子只具有粒子性 答案 C解析 物质可分为两大类：一是质子、电子等实物；二是电场、磁场等，统称场．光是传播着的电磁场．根据物质波理论，一切运动的物体都具有波动性，故光子和电子都具有波粒二象性．综上所述，C 选项正确． 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 由德布罗意假说知德布罗意波长λ＝hp ，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．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________也相等．( ) A ．速度 B ．动能 C ．动量 D ．总能量答案 C解析 根据德布罗意波长公式p ＝hλ，因此选C.4．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 ．甲电子的速度是乙电子的3倍，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，甲的速度是乙的三倍，甲的动量也是乙的三倍，则甲的波长应是乙的13，D 错误．5．如图1所示，当弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，同时与锌板相连的验电器铝箔有张角，则该实验( )图1A．只能证明光具有波动性B．只能证明光具有粒子性C．只能证明光能够发生衍射D．证明光具有波粒二象性答案 D解析弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，这是光的衍射，证明了光具有波动性，验电器铝箔有张角，说明锌板发生了光电效应现象，则证明光具有粒子性，所以该实验证明了光具有波粒二象性，D正确．6．关于波的波粒二象性，说法正确的是()A．光的频率越高，光子的能量越大，粒子性越显著B．光的波长越长，光的能量越小，波动性越显著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答案ABD解析光具有波粒二象性，但在不同情况下表现不同，频率越高，波长越短，粒子性越强，反之波动性明显，个别光子易显示粒子性，大量光子易显示波动性，故A、B、D正确．7．以下说法中正确的是()A．光波和物质波都是概率波B．实物粒子不具有波动性C．光的波动性是光子之间相互作用引起的D．光通过狭缝后在屏上形成明暗相间的条纹，光子在空间出现的概率可以通过波动规律确定答案AD解析光波和物质波都是概率波，可通过波动规律来确定，故A、D正确，B错误；光的波动性是光的属性，不是光子间相互作用引起的，C错误．8．电子的运动受波动性的支配，对于氢原子的核外电子，下列说法正确的是()A．氢原子的核外电子可以用确定的坐标描述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较大的位置答案CD解析微观粒子的波动性是一种概率波，对于微观粒子的运动，牛顿运动定律已经不适用了，所以氢原子的核外电子不能用确定的坐标描述它们在原子中的位置，电子的“轨道”其实是没有意义的，电子轨道只不过是电子出现的概率比较大的位置，综上所述，C、D正确．9．在单缝衍射实验中，从微观粒子运动的不确定性关系可知() A．缝越窄，粒子位置的不确定性越大B．缝越宽，粒子位置的不确定性越大C．缝越窄，粒子动量的不确定性越大D．缝越宽，粒子动量的不确定性越大答案BC解析由不确定性关系ΔxΔp≥h4π知缝越宽，粒子位置的不确定性越大，则动量的不确定性越小，反之亦然，因此选项B、C正确．10．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，根据表中数据可知()A.B．无线电波通常只能表现出波动性C．电子照射到金属晶体上能观察到它的波动性D．只有可见光才有波粒二象性答案ABC解析弹子球的波长相对太小，所以检测其波动性几乎不可能，A正确；无线电波波长较长，所以通常表现为波动性，B正确；电子波长与金属晶体尺度差不多，所以能利用金属晶体观察电子的波动性，C正确；由物质波理论知，D错误．二、非选择题11．有一颗质量为5.0 kg的炮弹．(1)当其以200 m/s的速度运动时，它的德布罗意波长是多大？(2)假设它以光速运动，它的德布罗意波长是多大？(3)若要使它的德布罗意波长与波长为400 nm的紫光波长相等，则它必须以多大的速度运动？答案(1)6.63×10－37 m(2)4.42×10－43 m(3)3.315×10－28 m/s解析(1)炮弹的德布罗意波长为λ1＝hp1＝hm v1＝6.63×10－345×200m＝6.63×10－37 m.2018-2019学年人教版高中物理选修3-5学案11 (2)它以光速运动时的德布罗意波长为λ2＝h p 2＝h mc ＝6.63×10－345×3×108 m ＝4.42×10－43 m. (3)由λ＝h p 3＝h m v 3得v 3＝h mλ＝6.63×10－345×400×10－9 m /s ＝3.315×10－28 m/s. 12．已知h ＝5.3×10－35 J·s ，试求下列情况中速度测定的不确定量，并根据计算结果，讨论在宏观和微观世界中进行测量的不同情况．(1)一个球的质量 m ＝1.0 kg ，测定其位置的不确定量为10－6 m. (2)电子的质量m e ＝9.1×10－31 kg ，测定其位置的不确定量为10－10 m.答案 见解析 解析 (1)由Δx ·Δp ≥h 4π得：球的速度测定的不确定量 Δv ≥h 4πm Δx ＝5.3×10－351.0×10－6 m /s ＝5.3×10－29 m/s 这个速度不确定量在宏观世界中微不足道，可认为球的速度是确定的，其运动遵从经典物理学理论．(2)原子中电子的速度测定的不确定量Δv ≥h 4πm e Δx ＝ 5.3×10－359.1×10－31×10－10 m/s ≈5.8×105 m/s这个速度不确定量不可忽略，不能认为原子中的电子具有确定的速度，其运动不能用经典物理学理论处理．。