物理选择性必修 第三册第四节 德布罗意波随堂练习题

4.4德布罗意波基础巩固2021—2022学年高中物理粤教版（2019）选择性必修第三册

一、选择题（共15题）

1．下列对于德布罗意波的认识，正确的是（       ）

A．光波是一种物质波

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

2．质量为m的粒子原来的速度为v，现将粒子的速度增大为2v，则描写该粒子的物质波的波长将（粒子的质量保持不变）（　　）

A．保持不变

B．变为原来波长的两倍

C．变为原来波长的一半

D．变为原来波长的倍

3．下列叙述中不正确的是（　　）

A．光的粒子性被光电效应和康普顿效应所证实

B．玻尔建立了量子理论，成功解释了所有原子发光现象

C．在光的干涉现象中，干涉亮条纹部分是光子到达几率大的地方

D．宏观物体的物质波波长非常小，不易观察到它的波动性

4．下列有关波粒二象性的说法中正确的是

A．爱因斯坦在研究黑体辐射时，提出了能量子的概念，成功解释了黑体辐射强度随波长分布的规律，解决了“紫外灾难”问题

B．德布罗意最先提出了物质波，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．如果能发生光电效应，只增大入射光强度，单位时间内逸出的光电子数目不变，但逸出的光电子最大初动能增加

5．用频率为的光垂直照射平面镜，光被镜面全部垂直反射回去．已知真空中的光速为，普朗克常量为，则光子在反射前后动量改变量的大小为（       ）

A．

B．

C．

D．

6．2002年诺贝尔物理学奖中的一项是奖励美国科学家贾科尼和日本科学家小柴昌俊发现了宇宙射线源，射线是一种高频电磁波，若射线在真空中的波长为，以表示普朗克常量，表示真空中的光速，以和分别表示射线每个光子的能量和动量，则（       ）

A．， B．，

C．， D．，

7．下列说法正确的是（　　）

A．动量大的光子通过双缝干涉装置得到的干涉条纹间距比动量小的光子通过同一装置得到的干涉条纹间距小

B．频率高的机械横波在介质中的传播速度比频率低的机械横波在同一介质中的传播速度大

C．只要知道电子的初速度和所受外力，就可以确定其任意时刻的速度

D．在发生光电效应的情况下，如果照射光的频率越高，则逸出功越大。

8．波粒二象性是微观世界的基本特征，下列说法正确的是（　　）

A．光电效应现象揭示了光的波动性

B．黑体辐射的强度与温度无关

C．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波的波长也相等

D．康普顿效应表明光子有动量，揭示了光的粒子性的一面

9．一个光子和一个电子具有相同的波长，则(     )

A．光子具有较大的动量

B．光子具有较小的能量

C．电子与光子的动量相等

D．电子和光子的动量不确定

10．下列说法正确的是（　　）

A．光子就是质点

B．光不具有波动性

C．光具有波粒二象性

D．实物粒子和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

11．下列说法正确的是（　　）

A．黑体辐射强度与温度、材料种类、表面状况有关

B．电子衍射实验证明电子具有波动性，这种波叫物质波或德布罗意波

C．单缝衍射中央亮条纹最宽，圆孔衍射中会出现泊松亮斑

D．自然光通过一偏振片a后得到偏振光，该偏振光再通过另一偏振片b，两偏振片的透振方向成45°，则没有光透过b

12．任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与之对应，波长，式中h为普朗克常量，p为运动物体的动量，人们把这种波叫做德布罗意波，现有一德布罗意波波长为λ1的中子和一个德布罗意波波长为λ2的氘核相向对撞后结合成一个氚核，该氚核的德布罗意波波长为（　　）

A． B． C． D．

13．关于近代物理知识，下列说法正确的是(        )

A．光电效应现象中，增大入射光的频率，金属的遏止电压不变

B．德布罗意用晶体做了电子束衍射的实验，证实了电子的波动性

C．比结合能小的原子核结合成或分裂成比结合能大的原子核时一定吸收能量

D．根据波尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能减小，核外电子的动能增大

14．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，普朗克常量，可以估算德布罗意波长的热中子动能的数量级为（ ）

A． B． C． D．

15．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，普朗克常量h，可以估算出热中子的德布罗意波波长为λ，它所对应的波的频率v，则热中子的动量的表达式（　　）

A．hv B．mv C． D．

二、填空题（共4题）

16．质子甲的速度是质子乙速度的4倍，质子甲的德布罗意波波长是质子乙的_______倍；同样速度的质子和电子相比，_____德布罗意波波长大。

17．用一束单色光照射截止频率为νc=1.5×1015 Hz的某种金属，产生的光电子的最大初动能Ek=6eV，该单色光一个光子的动量为______kg.m/s．（普朗克常量h=6.63×10﹣34 J.s，光在真空中的速度c=3×108m/s）（结果保留两位有效数字）

18．历史上美国宇航局曾经完成了用“深度撞击”号探测器释放的撞击器“击中”坦普尔１号彗星的实验．探测器上所携带的重达400kg的彗星“撞击器”将以1.0×104m/s的速度径直撞向彗星的彗核部分，撞击彗星后“撞击器”融化消失，这次撞击使该彗星自身的运行速度出现1.0×10-7m/s的改变．已知普朗克常量h=6.6×10-34J·s．则：

（1）撞击前彗星“撞击器”对应物质波波长为____________；

（2）根据题中相关信息数据估算出彗星的质量为_______________．

19．A、B两种光子的能量之比为2：1，它们都能使某种金属发生光电效应，且所产生的光电子最大初动能分别为EA、EB，A、B两种光子的动量之比为___________，该金属的逸出功为___________。

三、综合题（共4题）

20．根据波尔理论，氢原子处于激发态的能量与轨道量子数n的关系为（E1表示处于基态原子的能量，具体值未知）．一群处于n=4能级的该原子，向低能级跃迁时发出几种光，其中只有两种频率的光能使某种金属发生光电效应，这两种光的频率中较低的为．已知普朗克常量为h，真空中的光速为c，电子质量为m，不考虑相对论效应．求：

（1）频率为的光子的动量大小；

（2）该原子处于基态的原子能量E1（用已知物理量符号表示）；

（3）若频率为的光子与静止电子发生正碰，碰后电子获得的速度为v，碰后光子速度方向没有改变，求碰后光子的动量．

21．已知中子质量，普朗克常量，请估算物质波波长的热中子动能的数量级。

22．根据量子理论，光子的能量为E=hν，其中h是普朗克常量。

（1）根据爱因斯坦提出的质能方程E=mc2，光子的质量可表示为m= E/c2，由动量的定义和相关知识，推导出波长为λ的光子动量的表达式p=h/λ；

（2）光子能量和动量的关系是E=pc。既然光子有动量，那么光照到物体表面，光子被物体吸收或反射时，都会对物体产生压强，这就是“光压”。

a. 一台二氧化碳气体激光器发出的激光功率为P0=103W，发出的一细束激光束的横截面积为S=1mm2。若该激光束垂直照射到物体表面，且光子全部被该物体吸收，求激光束对该物体产生的光压P0的大小；

b. 既然光照射物体会对物体产生光压，科学家设想在遥远的宇宙探测中，可以用光压为动力使航天器加速，这种探测器被称做“太阳帆”。设计中的某个太阳帆，在其运行轨道的某一阶段，正在朝远离太阳的方向运动，太阳帆始终保持正对太阳。已知太阳的质量为2×1030kg，引力常量G=7×10-11Nm2/kg2，太阳向外辐射能量的总功率为P=4×1026W，太阳光照到太阳帆后有80%的太阳光被反射。探测器的总质量为m=50kg。考虑到太阳对探测器的万有引力的影响，为了使由太阳光光压产生的推动力大于太阳对它的万有引力，太阳帆的面积S至少要多大？（计算结果保留1位有效数字）

23．用能量为50 eV的光子照射到光电管阴极后，测得光电流与电压的关系如图所示，已知电子的质量m＝9.0×10－31 kg、电荷量e＝1.6×10－19 C，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s．试求：

(1)光电管阴极金属的逸出功W；

(2)光电子的最大动量和对应物质波的波长λ．

参考答案：

1．C

2．C

3．B

4．B

5．D

6．D

7．A

8．D

9．C

10．C

11．B

12．A

13．D

14．C

15．D

16．          电子

17．6.5×10﹣27

18．         

19．     2：1     EA﹣2EB

20．（1）（2）（3）．

21．

22．

（1）光子的能量 E=mc2

E＝hν＝h

光子的动量 p=mc可得 

（2）一小段时间△t内激光器发射的光子数

光照射物体表面，由动量定理

 F△t=np

产生的光压

 I＝

解得

 I＝

带入数据解得：

I=3.3pa

（3）由（2）同理可知，当光80%被反射，20%被吸收时，产生的光压

距太阳为r处光帆受到的光压

太阳光对光帆的压力需超过太阳对探测器的引力

 IS′＞G

解得

 S′＞

带入数据解得

23．（1） (2)