2020-2021学年5 粒子的波动性和量子力学的建立同步练习题

第四章　原子结构和波粒二象性

5　粒子的波动性和量子力学的建立

基础过关练

题组一　粒子的波动性

1.(多选)根据物质波的理论,下列说法正确的是 (　　)

A.微观粒子有波动性,宏观物体没有波动性

B.微观粒子和宏观物体都具有波动性

C.宏观物体的波动性不易被察觉,因为它的波长太长

D.速度相同的质子和电子,电子的波动性更为明显

2.(2021江苏苏州高二下期中)在中子衍射技术中,常利用热中子研究晶体的结构,因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距相近。已知中子质量m=1.67×10-27 kg,普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,可以估算德布罗意波长λ=1.82×10-10 m的热中子动量的数量级为              (　　)

A.10-17 kg·m/s B.10-19 kg·m/s

C.10-21 kg·m/s D.10-24 kg·m/s

3.(2021福建莆田高二下期末)关于物质波,下列说法中正确的是 (　　)

A.实物粒子与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

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.康普顿效应表明光具有波动性,即光子不仅具有能量还具有动量

D.粒子的动量越小,其波动性越不显著

4.(2020黑龙江哈尔滨师范大学附属中学高二下测试)下列说法正确的是 (　　)

A.阴极射线的本质是高频电磁波

B.只要入射光强度足够大,就会发生光电效应

C.微观粒子也具有波动性,对应的波叫作德布罗意波,其本质为电磁波

D.在康普顿效应中,当入射光子与晶体中的电子碰撞时,把一部分动量转移给电子,因此,光子散射后波长变大

5.(2020河北唐山一中高二下期中)一个德布罗意波长为λ1的中子和另一个德布罗意波长为λ2的氘核同向正碰后结合成一个氚核,该氚核的德布罗意波长为              (　　)

A. B.

C. D.

6.(2021黑龙江鹤岗一中高二下月考)关于物质的波粒二象性,下列说法错误的是              (　　)

A.光的波长越短,光子的能量越大,光的粒子性越明显

B.实物粒子的运动有特定的轨道,所以实物粒子不具有波粒二象性

C.光电效应现象揭示了光的粒子性

D.不仅光子具有波粒二象性,一切运动的微粒都具有波粒二象性

题组二　物质波的实验验证

7.(2021江苏南通如皋高二上测试)(多选)1927年戴维森和G.P.汤姆孙分别完成了电子束衍射的实验,该实验是荣获诺贝尔奖的重大近代物理实验之一。如图所示是该实验装置的简化图,下列说法正确的是              (　　)

A.亮条纹说明电子不是沿直线运动的

B.该实验说明物质波理论是正确的

C.该实验再次说明光子具有波动性

D.该实验说明实物粒子具有波动性

8.下列关于德布罗意波的认识正确的是 (　　)

A.任何一个物体都有一种波和它对应,这就是物质波

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

题组三　量子力学的建立和应用

9.(多选)量子力学的创立给人类的科学、技术和社会形态带来了极其深刻的影响。有关量子力学的应用,下列说法正确的是              (　　)

A.量子力学推动了核物理和粒子物理的发展

B.量子力学推动了原子、分子物理和光学的发展

C.量子力学否定了经典力学理论

D.量子力学推动了固体物理的发展

10.(2020安徽舒城高一下期末)关于经典力学、相对论和量子力学,下面说法中正确的是              (　　)

A.量子力学和相对论的出现彻底否认了经典力学,是互不相容的几种理论

B.狭义相对论只适用于高速运动的物体,不适用于低速运动的物体

C.经典力学适用于高速运动的物体,也适用于低速、微观粒子

D.经典力学是相对论和量子力学在低速、宏观条件下的特殊情形

答案全解全析

第四章　原子结构和波粒二象性

5　粒子的波动性和量子力学的建立

基础过关练

1.BD　一切运动的物体都有一种波与它相对应,所以宏观物体、微观粒子都具有波动性,选项A错误,选项B正确;物质波的波长与其动量的关系为λ=,因宏观物体的动量较大,所以其德布罗意波长非常短,不易观察到其波动性,选项C错误;速度相同的质子和电子,电子的质量较小,动量较小,物质波的波长较长,故波动性较明显,选项D正确。

2.D　由德布罗意波长公式λ=可得p=≈3.64×10-24 kg·m/s,因此热中子的动量的数量级为10-24 kg·m/s,故D正确。

3.B　实物粒子与光子一样都具有波粒二象性,但实物粒子与光子本质不同,故A错误;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,故B正确;康普顿效应表明光具有粒子性,即光子不仅具有能量还具有动量,故C错误;根据德布罗意的物质波公式λ=可知,粒子的动量越小,波长越长,其波动性越明显,D错误。

4.D　阴极射线的本质是电子流,故A错误;根据爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0可知发生光电效应与入射光的强度无关,与入射光的频率ν有关,故B错误;实物粒子具有波动性,对应的波叫作德布罗意波,与电磁波无关,故C错误;在康普顿效应中,当入射光子与晶体中的电子碰撞时,把一部分动量转移给电子,入射光子的动量减小,根据λ=可知光子散射后波长变大,故D正确。

5.A　中子的动量p1=,氘核的动量p2=,碰撞后形成的氚核的动量p3=p2+p1,所以氚核的德布罗意波长为λ3==,故A正确。

6.B　根据ε=hν=可知光的波长越短,光子的能量越大,光的粒子性越明显,故A说法正确;光电效应现象揭示了光具有粒子性,故C说法正确;不仅光子具有波粒二象性,一切运动的微粒都具有波粒二象性,故B说法错误,D说法正确。

7.ABD　亮条纹处是电子能到达的地方,故A正确;电子是实物粒子,能发生衍射现象,说明实物粒子具有波动性,物质波理论是正确的,不能说明光子的波动性,故B、D正确,C错误。

8.C　运动的物体才具有波动性,A项错误;宏观物体运动时动量很大,德布罗意波长太短,所以看不到它的干涉、衍射现象,但仍具有波动性,D项错误;X光是波长极短的电磁波,它的衍射不能证实物质波的存在,B项错误;只有C项正确。

9.ABD　量子力学并没有否定经典力学理论,而是在其基础上发展起来的,其余三项都是量子力学的应用。

10.D　狭义相对论既适用于高速运动的物体,也适用于低速运动的物体;经典力学是狭义相对论在低速条件下的近似,即只要速度远远小于光速,经过数学变换狭义相对论的公式就全部变化为牛顿经典力学的公式;相对论和量子力学更加深入地研究运动规律,但并没有否认经典力学,故A、B错误,D正确;经典力学理论适用于低速运动的宏观物体,微观粒子、高速运动的物体都不适用,故C错误。