2019-2020年高中物理 第17章 第3節(jié) 粒子的波動性練習(xí) 新人教版選修3-5.doc
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2019-2020年高中物理 第17章 第3節(jié) 粒子的波動性練習(xí) 新人教版選修3-5 1.光的波粒二象性. (1)光的波粒二象性:光既具有波動性,又具有粒子性. (2)光子的能量ε=hν,動量p=.能量ε和動量p是描述光的粒子性的物理量,頻率ν和波長λ是描述光的波動性的物理量.光的波粒二象性是通過普朗克常量h聯(lián)系在一起的. (3)能表明光具有波動性的現(xiàn)象有干涉、衍射等;能表明光具有粒子性的事實(shí)有光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)等. 2.粒子的波動性. 法國物理學(xué)家德布羅意提出,實(shí)物粒子也具有波動性,即每一個運(yùn)動的粒子都與一個對應(yīng)的波相聯(lián)系,且粒子的能量ε和動量p跟它所對應(yīng)的波的頻率ν和波長λ之間,也像光子跟光波一樣,滿足ν=,λ=關(guān)系.這種與實(shí)物粒子相聯(lián)系的波稱為德布羅意波,也叫作物質(zhì)波. 3.物質(zhì)波的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證. 1927年戴維孫和G.P.湯姆孫分別利用晶體做了電子束衍射的實(shí)驗(yàn),得到了電子衍射圖樣,從而證實(shí)了電子的波動性. 1.關(guān)于光的波粒二象性,下列說法中不正確的是(C) A.波粒二象性指光有時表現(xiàn)為波動性,有時表現(xiàn)為粒子性 B.光的頻率越高,粒子性越明顯 C.能量越大的光子其波動性越顯著 D.光的波粒二象性應(yīng)理解為:在某種場合下光的粒子性表現(xiàn)明顯,在另外某種場合下光的波動性表現(xiàn)明顯 解析:波粒二象性指光有時候表現(xiàn)出的粒子性較明顯,有時候表現(xiàn)出的波動性較明顯,或者說在某種場合下光的粒子性表現(xiàn)明顯,在另外某種場合下,光的波動性表現(xiàn)明顯.A、D說法正確;光的頻率越高,能量越高,粒子性相對波動性越明顯,B說法正確,C說法錯誤. 2.(多選)下列說法中正確的是(CD) A.光的波粒二象性學(xué)說就是牛頓的微粒說加上惠更斯的波動說組成的 B.光的波粒二象性徹底推翻了麥克斯韋的電磁場理論 C.光子說并沒有否定電磁說,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.光波不同于宏觀觀念中那種連續(xù)的波,它是表明大量光子運(yùn)動規(guī)律的一種概率波 解析:光的波動性指大量光子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的可能性的大小,可以用波動規(guī)律來描述,不是惠更斯的波動說中宏觀意義下的機(jī)械波.光的粒子性是指光的能量是一份一份的,每一份是一個光子,不是牛頓微粒說中的經(jīng)典微粒.光子說與電磁說不矛盾,它們是不同領(lǐng)域的不同表述. 3.關(guān)于光的本性,下列說法中正確的是(C) A.關(guān)于光的本性,牛頓提出微粒說,惠更斯提出波動說,愛因斯坦提出光子說,它們都說明了光的本性 B.光具有波粒二象性是指:既可以把光看成宏觀概念上的波,也可以看成微觀概念上的粒子 C.光的干涉、衍射現(xiàn)象說明光具有波動性,光電效應(yīng)說明光具有粒子性 D.光的波粒二象性是將牛頓的波動說和惠更斯的粒子說真正有機(jī)地統(tǒng)一起來的 解析:光具有波粒二象性,這是現(xiàn)代物理學(xué)關(guān)于光的本性的認(rèn)識,光的波粒二象性是愛因斯坦的光子說和麥克斯韋的電磁說的統(tǒng)一.光的干涉、衍射現(xiàn)象說明光具有波動性,光電效應(yīng)說明光具有粒子性,故A、B、D錯誤,C對. 4.在歷史上,最早證明了德布羅意波存在的實(shí)驗(yàn)是(B) A.弱光衍射實(shí)驗(yàn) B.電子束在晶體上的衍射實(shí)驗(yàn) C.弱光干涉實(shí)驗(yàn) D.以上都不正確 解析:由課本知識知,最早證明德布羅意波假說的是電子束在晶體上的衍射實(shí)驗(yàn). 5.(xx江蘇卷)已知鈣和鉀的截止頻率分別為7.73 Hz和5.44 Hz,在某種單色光的照射下兩種金屬均發(fā)生光電效應(yīng),比較它們表面逸出的具有最大初動能的光電子,鈣逸出的光電子具有較大的(A) A.波長 B.頻率 C.能量 D.動量 解析:兩種金屬的截止頻率不同,則它們的逸出功也不同,由W=hν0可知截止頻率大的,逸出功也大.由Ek=hν-W0可知,用同樣的單色光照射,鈣逸出的光電子的最大初動能較小,由p=知,其動量也較小,根據(jù)物質(zhì)波p=知,其波長較長. 6.一顆質(zhì)量為10 g的子彈,以200 m/s的速度運(yùn)動著,則由德布羅意理論計算,要使這顆子彈發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,那么障礙物的尺寸為(C) 解析:λ=== m≈3.32 m,故能發(fā)生明顯衍射的障礙物尺寸應(yīng)為選項(xiàng)C. 7.人類對光的本性認(rèn)識的過程中先后進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn),如下所示的四個示意圖表示的實(shí)驗(yàn)不能說明光具有波動性的是(C) 解析:A、B、D圖分別是單縫衍射實(shí)驗(yàn)、雙孔干涉實(shí)驗(yàn)和薄膜干涉的實(shí)驗(yàn),干涉和衍射都是波的特有性質(zhì),因此單縫衍射實(shí)驗(yàn)、雙孔干涉實(shí)驗(yàn)和薄膜干涉的實(shí)驗(yàn)都說明光具有波動性,故A、B、D錯誤.C圖此實(shí)驗(yàn)是光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn),說明了光的粒子性,不能說明光的波動性.故C正確. 8.在中子衍射技術(shù)中,常利用熱中子研究晶體的結(jié)構(gòu),因?yàn)闊嶂凶拥牡虏剂_意波長與晶體中原子間距相近.已知中子質(zhì)量1.6710-27 kg,可以估算德布羅意波長λ=1.8210-10 m的熱中子的動能的數(shù)量級為(C) 解析:德布羅意波理論中子動量p=,中子動能,代入數(shù)據(jù)可估算出數(shù)量級 J. 9.質(zhì)量為m的粒子原來的速度為v,現(xiàn)將粒子的速度增大為2v,則描寫該粒子的物質(zhì)波的波長將(粒子的質(zhì)量保持不變)(C) A.保持不變 B.變?yōu)樵瓉聿ㄩL的兩倍 C.變?yōu)樵瓉聿ㄩL的一半 D.變?yōu)樵瓉聿ㄩL的倍 解析:由題知,粒子速度為v時,λ1=;粒子速度為2v時,λ2=λ1,可知C正確,A、B、D錯. 10.(多選)在光的單縫衍射實(shí)驗(yàn)中,在光屏上放上照相底片,并設(shè)法控制光的強(qiáng)度,盡可能使光子一個一個地通過狹縫,假設(shè)光子出現(xiàn)在中央亮紋的概率為90%,下列說法正確的是(BC) A.第一個光子一定出現(xiàn)在中央亮紋上 B.第一個光子可能不出現(xiàn)在中央亮紋上 C.如果前9個光子均出現(xiàn)在中央亮紋上,則第10個光子還有可能出現(xiàn)在中央亮紋上 D.如果前9個光子均出現(xiàn)在中央亮紋上,則第10個光子一定不能出現(xiàn)在中央亮紋上 解析:對每個光子而言,出現(xiàn)在中央亮紋的概率均為90%,所以第一個光子有可能出現(xiàn)在中央亮紋上,也有可能不出現(xiàn)在中央亮紋上.如果前9個光子均出現(xiàn)在中央亮紋上,第10個光子出現(xiàn)在中央亮紋的概率為90%,所以第10個光子可能會出現(xiàn)在中央亮紋上,因此B、C正確,A、D錯.正確選項(xiàng)是B、C. 11.如果一個中子和一個質(zhì)量為10 g的子彈都以103 m/s的速度運(yùn)動,則它們的德布羅意波的波長分別是多長?(中子的質(zhì)量為1.6710-27 kg) 解析:中子的動量為p1=m1v;子彈的動量為p2=m2v, 據(jù)λ=知中子和子彈的德布羅意波長分別為: λ1=,λ2=; 聯(lián)立以上各式解得:λ1=,λ2=. 將m1=1.67 kg,v=1 m/s,h=6.63Js,m2=1.0 kg 代入上面兩式可解得: λ1=3.97 m;λ2=6.63 m 答案:4.0 m 6.63m 12.1924年,法國物理學(xué)家德布羅意提出,任何一個運(yùn)動著的物體都有一種波與它對應(yīng).1927年,兩位美國物理學(xué)家在實(shí)驗(yàn)中得到了電子束通過鋁箔時的衍射圖像,如圖所示.試分析電子束通過鋁箔后的運(yùn)動特征. 解析:電子束通過鋁箔后,電子沒有確定的位置和軌跡,其在某點(diǎn)出現(xiàn)的概率受波動規(guī)律支配,題圖較亮的地方,電子到達(dá)的概率大,較暗的地方,電子到達(dá)的概率小. 答案:見解析- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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