人教版 (2019)选择性必修 第三册5 粒子的波动性和量子力学的建立优秀练习题

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1．（2022春·新疆乌鲁木齐·高二校联考期末）下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是（ ）
A．有的光是波，有的光是粒子
B．光的波长越短，粒子性越明显
C．能够证明光具有粒子性的现象是光的干涉、光的衍射
D．大量光子的行为往往显示出粒子性
【答案】B
【详解】A．光具有波粒二象性，这是微观世界具有的特殊规律，故A错误；
B．光波的频率越高，波长越短，粒子性越明显，故B正确；
C．光的干涉、衍射说明光具有波动性，故C错误；
D．大量光子运动的规律表现出光的波动性，而单个光子的运动表现出光的粒子性，故D错误。
故选B。
2．（2019春·河北石家庄·高二石家庄二中校考阶段练习）下列说法正确的是（ ）
A．康普顿效应说明光具有波动性，慢中子的衍射实验说明粒子具有波动性
B．爱因斯坦发现了光电效应现象，并且提出光子说，成功解释了光电效应现象
C．黑体辐射的实验规律说明了电磁辐射是量子化的，即黑体辐射是不连续的、一份一份的
D．使光子一个一个地通过单缝，若时间足够长，底片上也会不出现衍射图样
【答案】C
【详解】A．康普顿效应说明光子具有粒子性，而且光子不但具有能量，还有动量；慢中子的衍射实验说明粒子具有波动性，前半句错误，后半句正确，故A错误；
B．光电效应现象不是爱因斯坦发现的，爱因斯坦提出光子说解释了光电效应规律，故B错误；
C．黑体辐射的实验规律说明了电磁辐射是量子化的，即黑体辐射是不连续的，一份一份的，所以黑体辐射用光的粒子性来解释，故C正确；
D．使光子一个一个地通过单缝，如果时间足够长，底片上中央到达的机会最多，其它地方机会较少。因此会出现衍射图样，故D错误。
故选C。
3．（2023春·宁夏银川·高二校考阶段练习）（多选）关于物质的波粒二象性，下列说法中正确的是（ ）
A．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
B．大量光子的行为表现出光的粒子性，而少量光子的行为表现出光的波动性
C．光的波长越长，粒子性越明显，光的频率越高，波动性越明显
D．宏观物体的德布罗意波的波长太小，实际很难观察到波动性
【答案】AD
【详解】A．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A正确；
B．大量光子的行为表现出光的波动性，而少量光子的行为表现出光的粒子性，故B错误；
C．光的波长越长，波动性越明显，光的频率越高，粒子性明显，故C错误；
D．宏观物体的德布罗意波的波长太小，实际很难观察到波动性，故D正确。
故选AD。
4．（2023·全国·高三专题练习）（多选）根据物质波理论，以下说法中正确的是( )
A．微观粒子有波动性，宏观物体没有波动性
B．宏观物体和微观粒子都具有波动性
C．宏观物体的波动性不易被人观察到是因为它的波长太长
D．速度相同的质子和电子相比，电子的波动性更为明显
【答案】BD
【详解】AB、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这种波称为物质波 ,是波就具备波的特性——波动性，故A错；B对
C、宏观物体的波动性不易被人观察到是因为它的波长太短.故C错误;
D、质子和电子都有波动性,由,可以知道,相同速度的电子和质子,因为质子的质量较大,所以其物质波波长较短,所以电子的波动性更为明显.故D对；
故选BD
题组二 物质波的实验验证
5．（2022春·江苏徐州·高二统考期中）下列关于物质波的说法正确的是（ ）
A．宏观物体也具有波动性
B．质子比电子更容易形成晶格衍射图样
C．两个物体的动能不等，物质波的波长一定不等
D．两个物体的动量不等，物质波的波长可能相等
【答案】A
【详解】A．不管是微观粒子还是宏观运动的物体，都具有波动性，A正确；
B．电子质量远小于质子，其物质波长比质子大，比质子更容易形成晶格衍射图样，B错误；
C．根据物质波的波长公式
两个物体的动能不等，但两个物体的动量可能相等，则物质波的波长可能相等，C错误；
D．根据物质波的波长公式
可知两个物体的动量不等，物质波的波长不可能相等，D错误；
故选A。
6．（2023春·重庆沙坪坝·高二重庆一中校考期中）（多选）著名物理学家汤姆孙曾在实验中让电子束通过电场加速后，通过多晶薄膜得到了如图所示衍射图样，已知电子质量为，加速后电子速度，普朗克常量，则（ ）
A．该图样说明了电子具有粒子性
B．该实验中电子的德布罗意波长约为
C．若让原本静止的质子束和电子束通过相同加速电场，电子的德布罗意波长更大
D．使用电子束工作的电子显微镜中，加速电压越大，分辨本领越弱
【答案】BC
【详解】A．图为电子束通过多晶薄膜的衍射图样，因为衍射是波所特有的现象，所以说明了电子具有波动性，A错误；
B．由德布罗意波长公式可得
而动量
两式联立得
该实验中电子的德布罗意波长约为0.15nm，B正确；
D．由德布罗意波长公式可得
而动量
两式联立得
加速电压越大，电子的波长越短，衍射现象就越不明显，分辨本领越强，选项D错误。
C．由于电子的质量比质子的质量更小，由可知若让原本静止的质子束和电子束通过相同加速电场，电子的德布罗意波长更大，选项C正确。
故选BC。
7．（2022春·高二课时练习）（多选）1927年戴维森和革末完成了电子衍射实验，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．亮条纹是电子到达概率大的地方
B．该实验说明物质波理论是正确的
C．该实验再次说明光具有波动性
D．该实验说明实物粒子具有波动性
【答案】ABD
【详解】BCD．电子属于实物粒子，电子衍射实验说明实物粒子具有波动性，说明物质波理论是正确的，故BD正确，C错误；
A．物质波也是概率波，亮条纹是电子到达概率大的地方，故A正确。
故选ABD。
8．（2022·高二课时练习）用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图a、b、c所示的图像，则下列说法不正确的是（ ）
A．图像a表明光具有粒子性
B．图像b表明光具有波动性
C．用紫外光观察不到类似的图像
D．实验表明光子在空间各点出现的可能性的大小（即概率），可以用波动规律来描述
【答案】C
【详解】A．图像a以一个个的亮点，即每次只照亮一个位置，这表明光是一份一份传播的，表明光具有粒子性，选项A正确；
B．图像b有明暗相间的干涉条纹，而干涉是波特有的性质，表明光具有波动性，选项B正确；
C．因为紫外光是不可见光，所以直接用眼睛观察不到类似的图象，但是用感光胶片是可以观察到类似现象的，选项C错误；
D．实验表明光子在空间各点出现的可能性的大小（即概率），可以用波动规律来描述，选项D正确。
本题选不正确的，故选C。
题组三 量子力学的建立和应用
9．（2022·高二课时练习）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】D
【详解】A．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错误；
C．经典力学理论只适用于低速运动的宏观物体，微观粒子、高速运动物体都不适用，故C错误；
BD．相对论和量子力学的出现，并没有否定经典力学，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。对适用于宏观、低速运动的物体的运动仍然是正确的，故B错误，D正确。
故选D。
10．（2022春·陕西西安·高二阶段练习）关于物质的波粒二象性，下列说法中不正确的是（ ）
A．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
B．运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道
C．波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的
D．实物粒子的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性
【答案】D
【详解】AD．德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出了物质波的概念，认为一切运动的实物粒子，都具有波粒二象性，A正确，不符合题意，D错误，符合题意；
B．运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道，B正确，不符合题意；
C．波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的，C正确，不符合题意。
故选D。
11．（2021秋·高二单元测试）关于光的波粒二象性下列说法正确的是（ ）
A．大量光子的行为表现为波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性
B．当光表现出波动性时，就不具有粒子性了
C．光照到金属发生光电效应时，光只具有粒子性
D．光波和声波都具有波动性，只不过光波的频率高，波长较短
【答案】A
【详解】A．大量光子的行为表现为波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性，A正确；
B．光的波粒二象性可以理解为：在某种场合下，光的波动性表现明显，在另一种场合下光的粒子性表现明显，但两者并不矛盾，不能说当光表现出波动性时，就不具有粒子性了，B错误；
C．光电效应现象表明光具有粒子性，但并没有否定光的波动性，比如光子的能量用表示，其中是光子的频率，C错误；
D．光波是电磁波，具有波粒二象性，而声波是机械波，只具有波动性，不具有粒子性，D错误。
12．（2022春·高二单元测试）如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们必须具有相同的（ ）
A．速度的大小B．动量的大小C．动能D．总能量
【答案】B
【详解】根据德布罗意波长公式，若一个电子的德布罗意波长和一个中子的波长相等，则动量p也相等。
故选B。
13．（2023春·内蒙古赤峰·高二校考阶段练习）（多选）有关光的本性，下列说法正确的是（ ）
A．光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应现象说明光具有粒子性
B．由于光既表现出波动性，又表现出粒子性，认为光具有波粒二象性
C．光表现为波动性就是宏观的机械波，光表现为粒子性就是微观的粒子
D．大量光子表现出光的波动性，个别光子表现出粒子性
【答案】ABD
【详解】A．光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应现象说明光具有粒子性，A正确；
B．由于光既表现出波动性，又表现出粒子性，认为光具有波粒二象性，B正确；
C．光表现为波动性就是宏观的电磁波，光表现为粒子性就是微观的光子，C错误；
D．大量光子表现出光的波动性，个别光子表现出粒子性，D正确。
故选ABD。
14．（2022·浙江·统考高考真题）电子双缝干涉实验是近代证实物质波存在的实验。如图所示，电子枪持续发射的电子动量为1.2×10-23kg·m/s，然后让它们通过双缝打到屏上。已知电子质量取9.1×10-31kg，普朗克常量取6.6×10-34J·s，下列说法正确的是（ ）
A．发射电子的动能约为8.0×10-15J
B．发射电子的物质波波长约为5.5×10-11m
C．只有成对电子分别同时通过双缝才能发生干涉
D．如果电子是一个一个发射的，仍能得到干涉图样
【答案】BD
【详解】A．根据动量的大小与动能的关系可知发射电子的动能约为
故A错误；
B．发射电子的物质波波长约为，故B正确；
CD．物质波也具有波粒二象性，故电子的波动性是每个电子本身的性质，则每个电子依次通过双缝都能发生干涉现象，只是需要大量电子显示出干涉图样，故C错误，D正确；
故选BD。