3　粒子的波动性教案教学设计导入整理

3

粒子的波动性

基础巩固

1.(多选)说明光具有粒子性的现象是(

)

A.光电效应

C.光的衍射

答案AD 2.(多选)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单缝,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单缝,如果时间很短,底片上将出现不太清晰的双缝干涉图样

C.大量光子的运动显示光的波动性

D.个别光子的运动显示光的粒子性,光只有波动性,没有粒子性

解析光的波动性是统计规律的结果,对于个别光子,我们无法判断它落到哪个位置;大量光子遵循统计规律,即大量光子的运动或曝光时间足够长,显示出光的波动性。

答案AC 3.(多选)下列物理实验中,能说明粒子具有波动性的是(

) A.通过研究金属的遏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.通过测试多种物质对X射线的散射,发现散射射线中有波长变大的成分

C.通过电子双缝实验,发现电子的干涉现象

D.利用晶体做电子束衍射实验,证实了电子的波动性

解析干涉和衍射是波特有的现象,由于X射线本身就是一种波,而不是实物粒子,故X射线散射中有波长变大的成分,并不能证实物质波理论的正确性,即A、B不能说明粒子的波动性,证明粒子的波动性只能是C、D。

答案CD 4.下列关于物质波的说法正确的是(

) A.实物粒子具有粒子性,在任何条件下都不可能表现出波动性

B.宏观物体不存在对应波的波长

C.电子在任何条件下都能表现出波动性

D.微观粒子在一定条件下能表现出波动性

答案D 5.下列说法正确的是(

) A.质量大的物体,其德布罗意波长短

B.速度大的物体,其德布罗意波长短

C.动量大的物体,其德布罗意波长短

D.动能大的物体,其德布罗意波长短

解析由物质波的波长λ=,得其只与物体的动量有关,动量越大其波长越短。

1

B.光的干涉

D.康普顿效应

答案C 6.(多选)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,普郎克常量为h,则下列说法正确的是(

) 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=

C.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正确;由德布罗意波长公式λ=,而动量p=

,两式

联立得λ=

,B正确;由公式λ=

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。

答案AB 能力提升

1.(多选)根据爱因斯坦的“光子说”可知,下列说法错误的是(

) 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E=h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,选项C错误。光子不但具有波动性,而且具有粒子性,选项D错误。

答案ACD 2.(多选)下列说法中正确的是(

) A.光的波粒二象性,就是由牛顿的微粒说和惠更斯的波动说组成的

B.光的波粒二象性彻底推翻了麦克斯韦的光的电磁说

C.光子说并没有否定光的电磁说,在光子能量ε=hν中,频率ν表示波的特征,ε表示粒子的特征

D.光波和物质波都是概率波

解析牛顿的微粒说认为光是由物质微粒组成的,惠更斯的波动说认为光是机械波,都是从宏观现象中形成的观念,故A错误;光子说并没有否定光的电磁说,光子能量公式ε=hν,体现了其粒子性和波动性,B错误,C正确;光波和物质波都是概率波,D正确。

答案CD 3.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 C.等于0.2 nm B.大于0.2 nm D.以上说法均不正确

2

解析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=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。

答案A 4.(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(

)

弹子球

电子(100

eV)

无线电波(1

MHz)

速度/(m·s-质量/kg

1波长/m

)

3.3×10-2.0×10-2

1.0×10-2

30

-9.1×101.2×10-65.0×10

1031

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。

答案ABC 5.(多选)为了观察晶体的原子排列,采用了以下两种方法: (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,进而分析出晶体的原子排列。则下列分析中正确的是(

) 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,由p=可知它的动量应很大,即速度应很大,选项A正确,选项B错误;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,选项C错误,选项D正确。

答案AD 6.一颗质量为5.0 kg的炮弹以200 m/s的速度运动时,它的德布罗意波的波长多大?假设它以光速运动,它的德布罗意波的波长多大?若要使它的德布罗意波的波长与波长是400 nm的紫光波长相等,则它必须以多大的速度运动?(普朗克常量取6.63×10-34 J·s)

3.0×108

3.3×102

3

. 解析炮弹的德布罗意波的波长为λ1= - - m=6.63×10-37 m,它以光速运动时的德布罗意波的波长为

.

-43-28λ2=

m=4.42×10 m,由λ= 得v= =3.315×10 m/s。

答案6.63×10-37 m

4.42×10-43 m

3.315×10-28 m/s

4