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1、1第十七章第十七章 第三节第三节 粒子的波动性粒子的波动性基础夯实 一、选择题(14 题为单选题，5、6 题为多选题)1能够证明光具有波粒二象性的现象是( A )A光的干涉、衍射现象和光电效应B光的反射与小孔成像C光的折射与偏振现象D光的干涉、衍射与光的色散解析：小孔成像说明光沿直线传播，选项 C、D 说明光的波动性，故选项 A 正确。2对于光的波粒二象性的说法中，正确的是( D )A一束传播的光，有的光是波，有的光是粒子B光波与机械波是同样的一种波C光的波动性是由于光子间的相互作用而形成的D光是一种波，同时也是一种粒子，光子说并未否定电磁说，在光子能量h中，频率仍表示的是波的特性解析：光是一
2、种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性，当光和物质作用时，是“一份一份”的，表现出粒子性；单个光子通过双缝后在空间各点出现的可能性可以用波动规律描述，表现出波动性。粒子性和波动性是光子本身的一种属性，光子说并未否定电磁说。3(吉林省长春十一中 20162017 学年高二下学期期中)实物粒子和光都具有波粒二象性，下列事实中突出体现粒子性的是( B )A电子束通过双缝实验后可以形成干涉图样B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解析：电子束通过双缝实验后可以形成干涉图样，说明电子具有波动性
3、，不能突出表现出粒子性，故 A 错误；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，光电效应说明光具有粒子性，故 B 正确；用慢中子衍射来研究晶体的结构，说明中子可以产生衍射现象，说明具有波动性，故 C 错误；人们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，说明具有波动性，故 D 错误。4(宁夏石嘴山三中 20162017 学年高二下学期月考)关于物质波，下列说法正确的是( A )2A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甲电子速度是乙电子的 3 倍，甲电子的波长也是乙电子的 3 倍解析：由 易判选项
4、 A 正确。h ph mvh2mEk5频率为的光子，德布罗意波长为 ，能量为E，则光的速度为( AC )h pA BpEE hC DE ph2 Ep解析：根据c，Eh， ，即可解得光的速度为或 。h pE hE p6根据爱因斯坦“光子说”可知，下列说法错误的是( ACD )A “光子说”本质就是牛顿的“微粒说”B光的波长越大，光子的能量越小C一束单色光的能量可以连续变化D只有光子数很多时，光才具有粒子性解析：爱因斯坦的“光子说”与牛顿的“微粒说”本质不同，选项 A 错误。由Eh可知选项 B 正确。一束单色光的能量不能是连续变化，只能是单个光子能量的整数倍，c 选项 C 错误。光子不但具有波动性
5、，而且具有粒子性，选项 D 错误。二、非选择题7如图所示为证实电子波存在的实验装置，从灯丝F上漂出的热电子可认为初速度为零，所加加速电压U104V，电子质量为m0.911030kg。电子被加速后通过小孔K1和K2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。答案：1.231011m解析：电子加速后的动能EKmv2eU，电子的动量pmv。1 22mEk2meU3由 知，代入数据得1.231011m。h ph2meU能力提升 一、选择题(13 题为单选题，45 题为多选题)1电子显微镜的最高分辨率高达 0.2nm，如果有人制造出质子显微镜，在加速到相同
6、的速度情况下，质子显微镜的最高分辨率将( A )A小于 0.2nm B大于 0.2nmC等于 0.2nm D以上说法均不正确解析：显微镜的分辨能力与波长有关，波长越短其分辨率能力越强，由 知，如h p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。2如图所示，弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成亮暗相间的条纹，与锌板相连的验电器的铝箔有张角，则该实验不能证明( B )A光具有波动性B从锌板上逸出带正电的粒子C光能发生衍射D光具有波粒二象性解析：该题巧妙地把光的衍射和光电效应实验综合在一起，解题时应从光的衍射、光电效应、光的波粒二象性知识逐层分析，逸出的光电子应带负电。3(河北衡
7、水中学 20152016 学年高二下学期调研)利用金属晶格(大小约 1010m)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，然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、电量为e、初速度为零，加速电压为U，普朗克常量为h，则下列说法中不正确的是( D )A该实验说明电子具有波动性B实验中电子束的德布罗意波长为h2meUC加速电压U越大，电子的衍射现象越不明显D若用相同动能的质子代替电子，衍射现象将更加明显解析：实验得到了电子的衍射图样，说明电子这种实物粒子发生了衍射，说明电子具有波动性，故 A 正确；由动能定理可得，eUmv20，电子加速后的速度v，电子1
8、 22eU m德布罗意波的波长，故 B 正确；由上式可知，加速电压U越大，波长越短，衍h2meU4射现象越不明显，故 C 正确；物体动能与动量的关系是p，由于质子的质量远大于2mEk电子的质量，所以动能相同的质子的动量远大于电子的动量，由 可知，相同动能的h p质子的德布罗意波的波长远小于电子德布罗意波的波长，越长越小，衍射现象越不明显，故 D 错误；本题要求选错误的，故选 D。4为了观察晶体的原子排列，可以采用下列方法：(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，
9、进而分析出晶体的原子排列，则下列分析中正确的是( AD )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：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 项错误。5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
10、1MHz 的无线电波的波长，由表中数据可知( ABC )质量/kg速度/(ms1)波长/m弹子球2.01021.01023.31030电子9.110315.01061.21010无线电波(1 MHz)3.01083.0102A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：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3.0102m，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1010m 数量级，所以波长为 1.21010m 的电子可以观察到明显的衍射现象。故选A、B、C
11、。二、非选择题6已知铯的逸出功为 1.9eV，现用波长为 4.3107m 的入射光照射金属铯。5(1)能否发生光电效应？(2)若能发生光电效应，求光电子的德布罗意波波长最短为多少。(电子的质量为m0.911030kg)答案：(1)能 (2)1.2109m解析：(1)入射光子的能量Ehh6.6261034c 3.0 108 4.3 107eV2.9eV。由于E2.9eVW0，所以能发生光电效应。1 1.6 1019(2)根据光电效应方程可得光电子的最大初动能EkhW01.61019J而光电子的最大动量p，则光电子的德布罗意波波长的最小值2mEkmin m1.2109m。hp6.626 10342 0.91 1030 1.6 1019