第四章分層作業(yè)20　粒子的波動(dòng)性和量子力學(xué)的建立123456789101112131.1927年戴維森和湯姆孫完成了電子衍射實(shí)驗(yàn),該實(shí)驗(yàn)是榮獲諾貝爾獎(jiǎng)的重大近代物理實(shí)驗(yàn)之一。下圖所示的是該實(shí)驗(yàn)裝置的簡(jiǎn)化圖。下列說法不正確的是(　　)A.亮條紋是電子到達(dá)概率大的地方B.該實(shí)驗(yàn)說明物質(zhì)波理論是正確的C.該實(shí)驗(yàn)說明了光子具有波動(dòng)性D.該實(shí)驗(yàn)說明實(shí)物粒子具有波動(dòng)性C12345678910111213解析 該實(shí)驗(yàn)說明物質(zhì)波理論是正確的,實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性,亮條紋是電子到達(dá)概率大的地方,不能說明光子具有波動(dòng)性,故選C。123456789101112132.質(zhì)量為m的粒子原來的速度為v,現(xiàn)將粒子的速度增大為2v,則該粒子的物質(zhì)波的波長(zhǎng)將(粒子的質(zhì)量保持不變)(　　)A.保持不變 B.變?yōu)樵瓉聿ㄩL(zhǎng)的2倍C.變?yōu)樵瓉聿ㄩL(zhǎng)的一半 D.變?yōu)樵瓉聿ㄩL(zhǎng)的 倍C123456789101112133.現(xiàn)代物理學(xué)認(rèn)為,光和實(shí)物粒子都具有波粒二象性。下列事實(shí)突出體現(xiàn)波動(dòng)性的是(　　)A.一定頻率的光照射到鋅板上,光的強(qiáng)度越大,單位時(shí)間內(nèi)鋅板上發(fā)射的光電子就越多B.質(zhì)量為1×10-3 kg、速度為1×10-2 m/s的小球,其德布羅意波長(zhǎng)約為1×10-28 m,不過我們能清晰地觀測(cè)到小球運(yùn)動(dòng)的軌跡C.人們常利用熱中子研究晶體的結(jié)構(gòu),因?yàn)闊嶂凶拥牡虏剂_意波長(zhǎng)與晶體中原子間距大致相同D.以上說法均不能體現(xiàn)波動(dòng)性C12345678910111213解析 光電效應(yīng)現(xiàn)象證明光的粒子性。宏觀物體小球的波長(zhǎng)極小,能清晰觀察到軌跡,說明宏觀物體的粒子性。利用熱中子研究晶體的結(jié)構(gòu)正體現(xiàn)了實(shí)物粒子的波動(dòng)性。故選C。123456789101112134.(2023山東聊城月考)下列有關(guān)波粒二象性的說法錯(cuò)誤的是(　　)A.光的頻率越高,光的粒子性越明顯,但仍具有波動(dòng)性B.德國(guó)物理學(xué)家普朗克提出了量子假說,成功地解釋了光電效應(yīng)規(guī)律C.美國(guó)物理學(xué)家康普頓發(fā)現(xiàn)了康普頓效應(yīng),證實(shí)了光的粒子性D.動(dòng)量相同的質(zhì)子和電子,它們的德布羅意波的波長(zhǎng)相同B12345678910111213解析 光有波粒二象性,光的頻率越高,光的粒子性越明顯,但仍具有波動(dòng)性,選項(xiàng)A正確,不符合題意;愛因斯坦提出了光子假說,成功地解釋了光電效應(yīng)規(guī)律,選項(xiàng)B錯(cuò)誤,符合題意;美國(guó)物理學(xué)家康普頓發(fā)現(xiàn)了康普頓效應(yīng),證實(shí)了光的粒子性,選項(xiàng)C正確,不符合題意;根據(jù)λ= ,可知?jiǎng)恿肯嗤馁|(zhì)子和電子,它們的德布羅意波的波長(zhǎng)相同,選項(xiàng)D正確,不符合題意。123456789101112135.(2023山東日照期末)如圖所示,碳60是由60個(gè)碳原子組成的足球狀分子,科研人員把一束碳60分子以2.0×102 m/s的速度射向光柵,結(jié)果在后面的屏上觀察到條紋。已知一個(gè)碳原子質(zhì)量為1.99×10-26 kg,普朗克常量為6.63×10-34 J·s,則該碳60分子的物質(zhì)波波長(zhǎng)約(　　)A.1.7×10-10 m B.3.6×10-11 mC.2.8×10-12 m D.1.9×10-18 mC解析 設(shè)一個(gè)碳原子的質(zhì)量為m,碳60分子的動(dòng)量為p=60mv,根據(jù)德布羅意波長(zhǎng)公式λ= ,代入數(shù)據(jù)得λ=2.8×10-12 m,故C正確,A、B、D錯(cuò)誤。123456789101112136.下表是幾種金屬的截止頻率和逸出功,用頻率為9.00×1014 Hz的光照射這些金屬,哪種金屬能產(chǎn)生光電效應(yīng),且從該金屬表面逸出的具有最大初動(dòng)能的光電子對(duì)應(yīng)的德布羅意波長(zhǎng)最長(zhǎng)(　　)A.鎢 B.鈣C.鈉 D.銣B12345678910111213123456789101112137.如圖所示為證實(shí)電子波存在的實(shí)驗(yàn)裝置,從F上漂出來的熱電子可認(rèn)為初速度為零,所加的加速電壓U=1×104 V,電子質(zhì)量為m=9.1×10-31 kg。電子被加速后通過小孔K1和K2后入射到薄的金箔M上,發(fā)生衍射現(xiàn)象,結(jié)果在照相底片上形成同心圓明暗條紋。試計(jì)算電子的德布羅意波長(zhǎng)。(h=6.63×10-34 J·s,e=1.6×10-19 C,結(jié)果保留三位有效數(shù)字)答案 1.23×10-11 m 12345678910111213123456789101112138.關(guān)于經(jīng)典力學(xué)和量子力學(xué),下列說法正確的是(　　)A.不論是對(duì)宏觀物體,還是微觀粒子,經(jīng)典力學(xué)和量子力學(xué)都是適用的B.量子力學(xué)適用于宏觀物體的運(yùn)動(dòng);經(jīng)典力學(xué)適用于微觀粒子的運(yùn)動(dòng)C.經(jīng)典力學(xué)適用于宏觀物體的運(yùn)動(dòng);量子力學(xué)適用于微觀粒子的運(yùn)動(dòng)D.上述說法都是錯(cuò)誤的C解析 經(jīng)典力學(xué)適用于低速運(yùn)動(dòng)、宏觀物體,不適用于高速運(yùn)動(dòng)、微觀粒子。量子力學(xué)適用于微觀粒子,故選項(xiàng)C正確。123456789101112139.(多選)利用金屬晶格(大小約10-10 m)作為障礙物觀察電子的衍射圖樣,方法是讓電子通過電場(chǎng)加速后,讓電子束照射到金屬晶格上,從而得到電子的衍射圖樣。已知電子質(zhì)量為m,電荷量為e,初速度為0,加速電壓為U,普朗克常量為h,則下列說法正確的是(　 　)A.該實(shí)驗(yàn)說明了電子具有波動(dòng)性C.加速電壓U越小,電子的衍射現(xiàn)象越明顯D.若用相同動(dòng)能的質(zhì)子替代電子,衍射現(xiàn)象將更加明顯ABC123456789101112131234567891011121310.在中子衍射技術(shù)中,常利用熱中子研究晶體的結(jié)構(gòu),因?yàn)闊嶂凶拥牡虏剂_意波長(zhǎng)與晶體中原子間距相近。已知中子質(zhì)量m=1.67×10-27 kg,普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,可以估算德布羅意波長(zhǎng)λ=1.82×10-10 m的熱中子動(dòng)能的數(shù)量級(jí)為(　　)A.10-17 J B.10-19 JC.10-21 J D.10-24 JC1234567891011121311.(2023遼寧大連月考)科研人員利用冷凍電鏡斷層掃描技術(shù)“拍攝”到病毒的3D清晰影像,冷凍電鏡是利用高速電子具有波動(dòng)性原理,其分辨率比光學(xué)顯微鏡高1 000倍以上。下列說法正確的是(　　)A.電子的實(shí)物波是電磁波B.電子的德布羅意波長(zhǎng)與其動(dòng)量成正比C.冷凍電鏡的分辨率與電子加速電壓有關(guān),加速電壓越高,則分辨率越低D.若用相同動(dòng)能的質(zhì)子代替電子,理論上也能“拍攝”到病毒的3D清晰影像D12345678910111213解析 電子的實(shí)物波是德布羅意波,不是電磁波,故A錯(cuò)誤;根據(jù)λ= 可知電子的德布羅意波長(zhǎng)與其動(dòng)量成反比,故B錯(cuò)誤;冷凍電鏡的分辨率與電子加速電壓有關(guān),加速電壓越高,電子速度越大,動(dòng)量越大,德布羅意波長(zhǎng)越小,分辨率越高,故C錯(cuò)誤;實(shí)物粒子的德布羅意波長(zhǎng)與動(dòng)能的關(guān)系為λ= ,因?yàn)橘|(zhì)子的質(zhì)量比電子的質(zhì)量大,所以在動(dòng)能相同的情況下,質(zhì)子的德布羅意波長(zhǎng)比電子的德布羅意波長(zhǎng)更小,分辨率越高,若用相同動(dòng)能的質(zhì)子代替電子,理論上也能“拍攝”到病毒的3D清晰影像,故D正確。1234567891011121312.(多選)電子雙縫干涉實(shí)驗(yàn)是近代證實(shí)物質(zhì)波存在的實(shí)驗(yàn)。如圖所示,電子槍持續(xù)發(fā)射的電子動(dòng)量為1.2×10-23 kg·m/s,然后讓它們通過雙縫打到屏上。已知電子質(zhì)量取9.1×10-31 kg,普朗克常量取6.6×10-34 J·s,下列說法正確的是(　　)A.發(fā)射電子的動(dòng)能約為8.0×10-15 JB.發(fā)射電子的物質(zhì)波波長(zhǎng)約為5.5×10-11 mC.只有成對(duì)電子分別同時(shí)通過雙縫才能發(fā)生干涉D.如果電子是一個(gè)一個(gè)發(fā)射的,仍能得到干涉圖樣BD12345678910111213解析 根據(jù)動(dòng)量的大小與動(dòng)能的關(guān)系可知發(fā)射電子的動(dòng)能約為 波動(dòng)性是每個(gè)電子本身的性質(zhì),則每個(gè)電子依次通過雙縫都能發(fā)生干涉現(xiàn)象,只是需要大量電子顯示出干涉圖樣,故C錯(cuò)誤,D正確。1234567891011121313.現(xiàn)有一顆質(zhì)量為5.0 kg的炮彈。普朗克常量h=6.63×10-34 J·s。(1)以200 m/s的速度運(yùn)動(dòng)時(shí),它的德布羅意波長(zhǎng)為多長(zhǎng)?(2)假設(shè)它以光速運(yùn)動(dòng),它的德布羅意波長(zhǎng)為多長(zhǎng)?(3)若要使它的德布羅意波長(zhǎng)與波長(zhǎng)是400 nm的紫光波長(zhǎng)相等,則它必須以多大的速度運(yùn)動(dòng)?答案 (1)6.63×10-37 m(2)4.42×10-43 m(3)3.32×10-28 m/s12345678910111213

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