高二物理寒假作业同步练习题粒子的波动性含解析

粒子的波动性

1．下列哪组现象能说明光具有波粒二象性(　　)

A．光的色散和光的干涉   B．光的干涉和光的衍射

C．光的反射和光电效应   D．光的干涉和光电效应

【答案】D

【解析】光的色散、光的反射可以从波动性和粒子性两方面分别予以理解，故A、C选项不能说明．光的干涉、衍射现象只说明了光的波动性，光电效应说明光具有粒子性，故D选项能说明，B项不能说明．

2、有关光的波粒二象性的下列说法中，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显示出粒子性

【答案】　C

【解析】同一种光在不同条件下，有时表现出波动性，有时表现出粒子性，A错．电子是实物粒子，有静止质量；光子无静止质量，以场的形式存在，B错．光的波长越长(频率越低)，其波动性越显著，反之，粒子性越显著，C对．大量光子的行为往往表现出波动性，D错．

3．根据爱因斯坦的“光子说”可知，下列说法正确的是(　　)

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

【答案】B

【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连续变化，只能是单个光子能量的整数倍，选项C错误．大量光子通常表现为波动性，而少量光子通常表现为粒子性，选项D错误．

4、下列关于德布罗意波的认识，正确的解释是(　　)

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

【答案】　C

【解析】运动的物体才具有波动性，A项错；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．

5．用很弱的光做双缝干涉实验，把入射光减弱到可以认为光源和感光胶片之间不可能同时有两个光子存在，如图所示是不同数量的光子照射到感光胶片上得到的照片，这些照片说明(　　)

A．光只有粒子性没有波动性

B．光只有波动性没有粒子性

C．少量光子的运动显示波动性，大量光子的运动显示粒子性

D．少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性

【答案】D

【解析】光具有波粒二象性，这些照片说明少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性，故D正确，A、B、C错误．

6、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、太阳都具有一种波和它对应，这种波叫做物质波

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有波动性

【答案】C　

【解析】物质波是一切运动着的物体所具有的波，与机械波性质不同，宏观物体也具有波动性，只是干涉、衍射现象不明显，只有选项C正确．

7．下面关于光的波粒二象性的说法中，不正确的是(　　)

A．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

B．频率越大的光其粒子性越显著，频率越小的光其波动性越显著

C．光在传播时往往表现出波动性，光在跟物质相互作用时往往表现出粒子性

D．光不可能同时既具有波动性，又具有粒子性

【答案】D

【解析】光既具有粒子性，又具有波动性，大量的光子波动性比较明显，个别光子粒子性比较明显，故A正确；在光的波粒二象性中，频率越大的光其粒子性越显著，频率越小的光其波动性越显著，故B正确；光在传播时往往表现出波动性，光在跟物质相互作用时往往表现出粒子性，故C正确；光的波粒二象性是指光某些现象表现为波动性，某此现象表现为粒子性，二者是统一的，故D不正确．

8．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，电子的波长长

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   

【答案】AB

【解析】由λ＝可知，动量大的粒子的波长短，电子与质子的速度相等时，电子动量小，波长长，选项A正确；电子与质子动能相等时，由动量与动能的关系式p＝可知，电子的动量小，波长长，选项B正确；动量相等的电子与中子，其波长应相等，选项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，则甲的波长应是乙的，选项D错误．

9．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波长λ＝1.82×10－10 m的热中子动能的数量级为(　　)

A．10－17 J　　　　　　　 B．10－18 J

C．10－21 J  D．10－24 J

【答案】C

【解析】据λ＝，Ek＝mv2＝m()2，

得Ek＝·()2，

代入数据可得动能的数量级为10－21 J，故C选项正确．

10．频率为ν的光子，德布罗意波波长为λ＝，能量为ε，则光的速度为(　　)

A.　　　　　　　　 B．pε

C.   D.

【答案】AC

【解析】根据c＝λν，ε＝hν，λ＝，即可解得光的速度为或，故选A、C.

11．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波动性

B．实验中电子束的德布罗意波波长为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

E．若用相同动能的中子代替电子，衍射现象将不如电子明显

【答案】ABE

【解析】得到电子的衍射图样，说明电子具有波动性，A正确；由德布罗意波波长公式λ＝，而动量p＝＝，两式联立得λ＝，B正确；从公式λ＝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；用相同动能的质子或中子替代电子，质子的波长变小，衍射现象相比电子不明显，故D错误E正确．

12．如图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＝104 V，电子质量为m＝9.1×10－31 kg，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·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.

【答案】1.23×10－11 m

【解析】根据动能定理有eU＝mv2根据动能和动量的定义式有Ek＝mv2＝＝以上两式与λ＝联立，得λ＝，代入数据可得λ≈1.23×10－11 m.