高二人教版物理选修35作业第17章+波粒二象性+173.docx

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高二人教版物理选修35作业第17章+波粒二象性+173

课后提升作业

【基础达标练】

1.（多选）能说明光具有波粒二象性的实验是　（　　）

A.光的干涉和衍射

B.光的干涉和光电效应

C.光的衍射和康普顿效应

D.光电效应和康普顿效应

【解析】选B、C。

光的干涉和光的衍射只说明光具有波动性,光电效应和康普顿效应只说明光具有粒子性,B、C正确。

2.（2018·杭州高二检测）有关光的本性,下列说法中正确的是　（　　）

A.光具有波动性,又具有粒子性,这是相互矛盾和对立的

B.光的波动性类似于机械波,光的粒子性类似于质点

C.大量光子才具有波动性,个别光子只具有粒子性

D.由于光既具有波动性,又具有粒子性,无法只用其中一种去说明光的一切行为,只能认为光具有波粒二象性

【解析】选D。

光在不同条件下表现出不同的行为,其波动性和粒子性并不矛盾,A错、D对;光的波动性不同于机械波,其粒子性也不同于质点,B错;大量光子往往表现出波动性,个别光子往往表现出粒子性,C错。

3.（2018·南京高二检测）根据爱因斯坦“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

【解析】选B。

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。

光子不但具有波动性,而且具有粒子性,选项D错误。

4.2002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X射线源。

X射线是一种高频电磁波,若X射线在真空中的波长为λ,以h表示普朗克常量,c表示真空中的光速,以E和p分别表示X射线每个光子的能量和动量,则　（　　）

A.E=

p=0　　　　　　B.E=

p=

C.E=

p=0D.E=

p=

【解析】选D。

根据E=hν,且λ=

c=λν可得X射线每个光子的能量为E=

每个光子的动量为p=

。

5.下列说法正确的是　（　　）

A.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关

B.康普顿效应有力地证明了光具有波动性

C.光的波动性是由于光子之间的相互作用引起的

D.普朗克提出了物质波的概念,认为一切物体都具有波粒二象性

【解析】选A。

黑体辐射随着波长越短温度越高,则辐射越强,所以黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关,故A正确;康普顿效应揭示了光具有粒子性,故B错误;波粒二象性是光的根本属性,与光子之间的相互作用无关,故C错误;德布罗意提出物质波,认为一切物体均有波粒二象性。

故D错误。

6.（2018·无锡高二检测）电子显微镜的最高分辨率高达0.2nm,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0.2nmB.大于0.2nm

C.等于0.2nmD.以上说法均不正确

【解析】选A。

显微镜的分辨能力与波长有关,波长越短其分辨能力越强,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。

【补偿训练】

（多选）为了观察晶体的原子排列,可以采用下列方法:

（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】选A、D。

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,它的动量应很大,即速度应很大,A正确,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,C错误,D正确。

7.（多选）下列关于光的波粒二象性的说法中,正确的是　（　　）

A.光显示粒子性时是分立而不连续的,无波动性;光显示波动性时是连续而不分立的,无粒子性

B.光的频率越高,其粒子性越明显;光的频率越低,其波动性越明显

C.光的波动性可以看作是大量光子运动的规律

D.伦琴射线比可见光更容易发生光电效应,而更不容易产生干涉、衍射等物理现象

【解析】选B、C、D。

我们既不能把光看成宏观现象中的波,也不能把光看成宏观现象中的粒子,光既具有波动性,又具有粒子性,即光具有波粒二象性,选项A错误;光的波动性和粒子性都与光的频率有关,随着频率的增大,波动性减弱而粒子性增强,选项B正确;大量光子表现出波动性,少量光子则表现出粒子性,选项C正确;伦琴射线的频率比可见光高,在真空中、空气中或在同一种介质中的伦琴射线的波长比可见光短,因而更容易发生光电效应而更不容易观察到干涉和衍射现象,选项D正确。

【总结提升】利用光的波粒二象性解题技巧

（1）利用光的波粒二象性求解有关问题,要正确理解波粒二象性,粒子性的一面表现在光子具有能量ε=hν,动量p=

以及和其他物质作用时,显示光的粒子性的一面。

（2）波动性的一面表现在光传播时,频率越低、波长越长的光,波动性越显著,光的粒子性和波动性组成一个有机的整体,相互间并不独立存在。

（3）在宏观现象中,波与粒子是对立的概念,而在微观世界中,波与粒子可以统一。

光既不是宏观概念的波,也不同于宏观概念的粒子。

8.（2018·东莞高二检测）如图所示为证实电子波存在的实验装置,从F上漂出的热电子可认为初速度为零,所加加速电压U=104V,电子质量为m=0.91×10-30kg。

电子被加速后通过小孔K1和K2后入射到薄的金膜上,发生衍射,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。

【解析】电子加速后的动能Ek=

mv2=eU,

电子的动量p=mv=

=

。

由λ=

知λ=

代入数据得λ≈1.23×10-11m。

答案:

1.23×10-11m

9.如果一个中子和一个质量为10g的子弹都以103m/s的速度运动,则它们的德布罗意波的波长分别是多大?

（中子的质量为1.67×10-27kg）

【解题指南】

（1）物体或粒子的动量p与质量m、运动速度v之间的关系是p=mv。

（2）德布罗意波长λ与物体的动量p、普朗克常量h之间的关系是λ=

。

【解析】中子的动量为p1=m1v,

子弹的动量为p2=m2v,

据λ=

知中子和子弹的德布罗意波长分别为

λ1=

λ2=

联立以上各式解得:

λ1=

λ2=

将m1=1.67×10-27kg,v=1×103m/s,

h=6.63×10-34J·s,m2=1.0×10-2kg

代入上面两式可解得:

λ1=4.0×10-10m,

λ2=6.63×10-35m。

答案:

4.0×10-10m　6.63×10-35m

【能力提升练】

1.有关光的本性的说法中正确的是　（　　）

A.关于光的本性,牛顿提出了“微粒说”,惠更斯提出了“波动说”,爱因斯坦提出了“光子说”,他们都圆满地说明了光的本性

B.光具有波粒二象性是指:

光既可以看成宏观概念上的波,也可以看成微观概念上的粒子

C.光的干涉、衍射现象说明光具有波动性,光电效应说明光具有粒子性

D.在光的双缝干涉实验中,如果光通过双缝时显示波动性,如果光只通过一个缝时显示粒子性

【解析】选C。

牛顿主张的微粒说中的微粒与实物粒子一样,惠更斯主张的波动说中的波动与宏观机械波等同,这两种观点是相互对立的,都不能说明光的本性,所以A、B错,C正确;在双缝干涉实验中,双缝干涉出现明暗均匀的条纹。

当让光子一个一个地通过单缝时,曝光时间短时表现出粒子性,曝出时间长时表现出波动性,因此D错误。

2.（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波长和频率为1MHz的无线电波的波长,由表中数据可知　（　　）

质量/kg

速度/（m·s-1）

波长/m

弹子球

2×10-2

1.0×10-2

3.3×10-30

电子（100eV）

9.0×10-31

5.0×106

1.4×10-10

无线电波

（1MHz）

3.0×108

3.3×102

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表现出波动性

C.电子照射到金属晶体上能观察到波动性

D.只有可见光才有波动性

【解析】选A、B、C。

弹子球的波长相对太小,所以检测其波动性几乎不可能,A对;无线电波波长较长,所以通常表现为波动性,B对;电子波长与金属晶体尺度差不多,所以能利用金属晶体观察电子的波动性,C对;由物质波理论知,D错。

【补偿训练】

关于物质波,下列说法中正确的是　（　　）

A.速度相等的电子和质子,电子的波长大

B.动能相等的电子和质子,电子的波长小

C.动量相等的电子和中子,中子的波长小

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

【解析】选A。

由λ=

可知,动量大的波长小。

电子与质子的速度相等时,电子动量小,波长长。

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。

动量相等的电子和中子,其波长应相等。

如果甲、乙两电子的速度远小于光速,甲的速度是乙的三倍,甲的动量也是乙的三倍,则甲的波长应是乙的

。

3.质量为60kg的运动员,百米赛跑的成绩为10s,试估算运动员的德布罗意波长（保留一位有效数字）。

【解析】因为是估算题,可认为运动员匀速运动,

速度v=10m/s。

由公式λ=

知运动员的德布罗意波长

λ=

m≈1×10-36m。

答案:

1×10-36m

4.（2018·桂林高二检测）电子经电势差为U=220V的电场加速,在v

（已知电子质量为9.11×10-31kg,电子电荷量为1.6×10-19C）

【解析】电子由静止开始,在电场的作用下速度不断增加,由于题目要求电子的德布罗意波长,因此必须求出电子经电场加速后的动量,然后根据λ=

即可求出电子的德布罗意波长。

在电场力作用下

mv2=eU,得v=

。

根据德布罗意波长公式λ=

得

λ≈8.28×10-11m。

答案:

8.28×10-11m

5.（2018·三明高二检测）已知铯的逸出功为1.9eV,现用波长为4.3×10-7m的入射光照射金属铯。

（1）能否发生光电效应?

（2）若能发生光电效应,求光电子的德布罗意波长最短为多少。

（电子的质量为m=0.91×10-30kg）

【解析】

（1）入射光子的能量E=hν=h

=6.626×10-34×

×

eV≈2.9eV。

由于E=2.9eV>W0,所以能发生光电效应。

（2）根据光电效应方程可得光电子的最大初动能

Ek=hν-W0=1.6×10-19J

而光电子的最大动量p=

则光电子的德布罗意波长的最小值

λmin=

=

m≈1.2×10-9m。

答案:

（1）能　

（2）1.2×10-9m

精美句子

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  2、幸福幸福是“临行密密缝，意恐迟迟归”的牵挂；幸福是“春种一粒粟，秋收千颗子”的收获. 幸福是“采菊东篱下，悠然见南山”的闲适；幸福是“奇闻共欣赏，疑义相与析”的愉悦。

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3、大自然的语言丰富多彩：

从秋叶的飘零中，我们读出了季节的变换；从归雁的行列中，我读出了集体的力量；从冰雪的消融中，我们读出了春天的脚步；从穿石的滴水中，我们读出了坚持的可贵；从蜂蜜的浓香中，我们读出了勤劳的甜美。

 4、成功与失败种子，如果害怕埋没，那它永远不能发芽。

鲜花，如果害怕凋谢，那它永远不能开放。

矿石，如果害怕焚烧（熔炉），那它永远不能成钢（炼成金子）。

蜡烛，如果害怕熄灭（燃烧），那它永远不能发光。

航船，如果害怕风浪，那它永远不能到达彼岸。

5、墙角的花，当你孤芳自赏时，天地便小了。

 井底的蛙，当你自我欢唱时，视野便窄了。

笼中的鸟，当你安于供养时，自由便没了。

山中的石！

当你背靠群峰时，意志就坚了。

水中的萍！

当你随波逐流后，根基就没了。

空中的鸟！

当你展翅蓝天中，宇宙就大了。

空中的雁！

当你离开队伍时，危险就大了。

地下的煤！

你燃烧自己后，贡献就大了

6、朋友是什么？

朋友是快乐日子里的一把吉它，尽情地为你弹奏生活的愉悦；朋友是忧伤日子里的一股春风，轻轻地为你拂去心中的愁云。

朋友是成功道路上的一位良师，热情的将你引向阳光的地带；朋友是失败苦闷中的一盏明灯，默默地为你驱赶心灵的阴霾。

7、一粒种子，可以无声无息地在泥土里腐烂掉，也可以长成参天的大树。

一块铀块，可以平庸无奇地在石头里沉睡下去，也可以产生惊天动地的力量。

一个人，可以碌碌无为地在世上厮混日子，也可以让生命发出耀眼的光芒。

 8、青春是一首歌，她拨动着我们年轻的心弦；青春是一团火，她点燃了我们沸腾的热血； 青春是一面旗帜，她召唤着我们勇敢前行；青春是一本教科书，她启迪着我们的智慧和心灵。