高中物理 第17章 3-5粒子的波动性课后巩固练习 新人教版选修3-5.doc

1、优质文档优质文档3 粒子的波动性4 概率波 5 不确定性关系一、单项选择题1人类对光的本性认识的过程中先后进行了一系列实验，如下所示的四个示意图表示的实验不能说明光具有波动性的是( C )解析：A 图单缝衍射，B 图是双缝干涉，C 图是光电效应，D 图是薄膜干涉2下列光的波粒二象性的说法中，正确的是( C )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大量光子产生的效果往往显示出粒子性解析：光的波粒二象性指光子在传播过程中在空间出现的概率遵循波动规律3(从化 2012 届高三模拟)实验表明电子也有波粒二象性，由于电子的粒子性比

2、光强，故电子的波长比光的波长更短，电子和光相比，我们( B )A更容易观察到明显的衍射现象和干涉现象B不容易观察到明显的衍射现象和干涉现象C不容易观察到明显的衍射现象，但容易观察到干涉现象D更容易观察到明显的衍射现象，但不容易观察到干涉现象解析：光子的波动性比电子的要显著得多. 4如图 1731 所示，一细束白光通过三棱镜折射后分为各种单色光，取其中a、 b、 c 三种色光，并同时做如下实验：让这三种单色光分别通过同一双缝干涉实验装置在光屏上产生干涉条纹(双缝间距和缝屏间距均不变)；让这三种单色光分别照射锌板；让这三种单色光分别垂直投射到一条直光纤的端面上下列说法中正确的是( B )优质文档优

3、质文档图 1731A c 种色光的波动性最显著B c 种色光穿过光纤的时间最长C a 种色光形成的干涉条纹间距最小D如果 b 种色光能产生光电效应，则 a 种色光一定能产生光电效应解析：因为 c 光偏折的最厉害，所以它在玻璃中的折射率最大，频率最大，波长最小，在介质中的传播速度最小，干涉条纹最小 a 光的波长最大，频率最小，光子能量最小，在介质中的传播速度最大，干涉条纹最大 b 种色光能产生光电效应， a 种色光的光子能量比 b 种色光的小，无法确定它与金属逸出功的关系二、双项选择题5下列说法正确的是( AB )A光波是种概率波 B光波是一种电磁波C单色光从光密介质进入光疏介质时，光子的能量改

4、变D单色光从光密介质进入光疏介质时，光的波长不变解析：光具有波粒二象性，从一种介质进入另一种介质时，频率不变，所以光子能量不变，光速变化，波长变化6 A 和 B 两种单色光均垂直照射到同一条直光纤的端面上， A 光穿过光纤的时间比 B光穿过光纤的时间长现用 A 和 B 两种光照射同种金属，都能发生光电效应，则下列说法正确的是( BD )A光纤对 B 光的折射率大 B A 光打出的光电子的最大初动能一定比 B 光的大C A 光在单位时间内打出的电子数一定比 B 光的多D B 光的波动性一定比 A 光显著解析： A 光在介质中传播速度小，折射率大，频率高，光子能量大，波长短，根据光电效应方程，可知

5、 A 光打出的光电子的最大初动能大，相比而言， B 光的波动性强7(2011 年韶关质检)频率为 的光子，德布罗意波长为 h/p，能量为 E，则光的速度为( AC )A. B. C. D.Eh pE Ep h2Ep解析：由 E h ， h/p， v 联合推导可得8关于不确定性关系 x p 有以下几种理解，其中正确的是( CD )h4A微观粒子的动量不可能确定B微观粒子的坐标不可能确定C微观粒子的动量和坐标不可能同时确定D不确定性关系不仅适用于电子和光子等微观粒子，也适用于其他宏观粒子解析：不确定性关系 x p 表示确定位置、动量的精度互相制约，此长彼消，h4当粒子位置不确定性变小时，粒子动量的

6、不确定性变大；粒子位置不确定性变大时，粒子动量的不确定性变小故不能同时准确确定粒子的动量和坐标不确定性关系也适用于其他宏观粒子，不过这些不确定量微乎其微9现代物理学认为，光和实物粒子都具有波粒二象性下列事实中突出体现波动性的是( BD )优质文档优质文档A一定频率的光照射到锌板上，光的强度越大，单位时间内锌板上发射的光电子就越多B肥皂液是无色的，吹出的肥皂泡却是彩色的C质量为 103 kg、速度为 102 m/s 的小球，其德布罗意波波长约 1028 m，不过我们能清晰地观测到小球运动的轨迹D人们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大致相同解析：光电效应体现光

7、的粒子性，A 错；肥皂泡看起来是彩色的，这是薄膜干涉现象，体现光的波动性，B 正确；由于小球的德布罗意波波长太小，很难观察到其波动性，C 错；人们利用热中子的衍射现象研究晶体结构，所以能够体现波动性，D 正确三、非选择题10质量为 60 kg 的运动员，百米赛跑的成绩为 10 s，试估算运动员的德布罗意波的波长解：因为是估算题，可认为运动员匀速运动，速度 v10 m/s.由公式 知运动员的德布罗意波波长hp m1.110 36 m.6.6310 34601011如果一个中子和一个质量为 10 g 的子弹都以 103 m/s 的速度运动，则它们的德布罗意波的波长分别是多长？(中子的质量为 1.6

8、71027 kg)解：本题考查德布罗意波长的计算任何物体的运动都对应着一个波长，根据公式 不难求得结果hp中子的动量为 p1 m1v，子弹的动量为 p2 m2v，据 知中子和子弹的德布罗波长hp分别为 1 ， 2 ，hp1 hp2联立以上各式解得 1 ， 2 .hm1v hm2v将 m11.6710 27 kg， v110 3 m/s， h6.6310 34 Js， m21.010 2 kg.代入上面两式可解得 14.010 10 m， 26.6310 35 m.12一颗质量为 10 g 的子弹，具有 200 m/s 的速率，动量的不确定量为 0.01%，求确定该子弹的位置时，有多大的不确定量

9、？解：子弹的动量为p mv1010 3 kg200 ms1 2 kgms 1动量的不确定范围为 p0.01% p1.010 4 2 kgms1 210 4 kgms1由不确定性关系式 x p ，得子弹位置的不确定范围为 xh4 h4 p所以 x m2.6410 31 m.6.6310 3443.14210 4131924 年法国物理学家德布罗意提出物质波的概念，任何一个运动着的物体，小到电子，大到行星、恒星都有一种波与之对应，波长为 h/p, p 为物体运动的动量， h 是普朗克常量同样光也具有粒子性，光子的动量为 p h/ .根据上述观点可以证明一个静止的自由电子如果完全吸收一个 光子，会发

10、生下列情况：设光子频率为 ，则E h ， p h/ h /c，被电子吸收后有 h mev2/2， h /c mev.由以上两式可解得：v2 c，电子的速度为两倍光速，显然这是不可能的关于上述过程以下说法正确的是( C )A因为在微观世界动量守恒定律不适用，上述论证错误，所以电子可能完全吸收一个优质文档优质文档 光子B因为在微观世界能量守恒定律不适用，上述论证错误，所以电子可能完全吸收一个 光子C动量守恒定律、能量守恒定律是自然界中普遍适用规律，所以唯一结论是电子不可能完全吸收一个 光子D若 光子与一个静止的自由电子发生作用，则 光子被电子散射后频率不变14(双选) a 光经过某干涉仪形成的光的

11、干涉图样如图 1732 甲所示，若只将 a 光换成 b 光照射同一干涉仪，形成的光的干涉图样如图乙所示则下述正确的是( BC )图 1732A a 光光子的能量较大 B b 光光子的能量较大C a 光能使某种金属发生光电效应， b 光一定能D在水中 b 光传播的速度较大解析： a 光干涉条纹间距宽，所以它的波长长，频率小，在介质中的传播速度大，它使金属发生光电效应，说明它的频率比金属的极限频率高， b 光的频率比它的大，所以 b 光能发生光电效应15已知由激光器发出的一细束功率为 P0.15 kW 的激光束，竖直向上照射在一个固态铝球的下部，使其恰好能在空中悬浮已知铝的密度为 2.710 3 kg/m3，设激光束的光子全部被铝球吸收，求铝球的直径是多大？(取 3， g 取 10 m/s2)解：设每个激光光子的能量为 E，动量为 p，时间 t 内射到铝球上的光子数为 n，激光束对铝球的作用力为 F，铝球的直径为 d，则有功率： P ，由动量定理： F ，光子能nEt npt量和动量间关系是 E pc，铝球的重力和 F 平衡，因此 F g d3，代入数据由以上各16式解得 d0.33 mm.优质文档优质文档