课时测评25 波粒二象性-【金版新学案】2024-2025学年高中物理选择性必修3同步课堂高效讲义配套练习（教科版2019）

课时测评25　波粒二象性 (时间：30分钟　满分：60分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) (选择题1－10题，每题4分，共40分) 1.(多选)下列叙述正确的是(　　) A．光的粒子性说明每个光子就像一个极小的球体一样 B．光是波，与橡皮绳上的波类似 C．光是一种粒子，它和物质作用是“一份一份”进行的 D．光子在空间各点出现的可能性大小(概率)可以用波动的规律来描述 答案：CD 解析：光的粒子性说明光是不连续的，但不同于宏观的球体，故A错误；光是一种波，是电磁波，与机械波不同，故B错误；光和物质相作用时是“一份一份”进行的，从这个意义上说光是一种粒子，故C正确；光子在空间各点出现的可能性的大小(概率)，可以用波动的规律来描述，从这个意义上说光是一种波，故D正确。故选CD。 2．下列关于光的本性的说法中正确的是(　　 ) A．光不可能同时既具有波动性，又具有粒子性 B．光具有波粒二象性是指既可以把光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．频率低、波长长的光，粒子性特征显著；频率高、波长短的光，波动性特征显著 答案：C 解析：光具有波粒二象性，不能把光看成宏观概念上的波，故A、B错误；干涉和衍射是波的特有现象，光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性，故C正确；频率低、波长长的光，波动性特征显著；频率高、波长短的光，粒子性特征显著，故D错误。 3．关于光的性质，下列说法正确的是(　　 ) A．光既具有波动性，又具有粒子性，这是互相矛盾和对立的 B．光的波动性类似于机械波，光的粒子性类似于质点 C．有的光只具有波动性，有的光只具有粒子性 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 答案：D 解析：光既具有粒子性，又具有波动性，即光具有波粒二象性，A错误；光的波动性不同于机械波，光的粒子性也不同于质点，B错误；每种光都既具有波动性，又具有粒子性，C错误；由于光既具有波动性，又具有粒子性，即光的波动性与粒子性是光子本身的一种属性，故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，D正确。 4．使用电子束工作的显微镜叫电子显微镜，它比一般的光学显微镜具有更高的分辨率，这是因为电子相比光子(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A．带有电荷　　 B．速度大 C．动量大　　 D．没有波动性 答案：C 解析：根据λ＝可知，动量越大，则波长越短，根据衍射现象的规律可知，波长越短，衍射现象越不明显，显微镜分辨本领越高，则电子显微镜的分辨本领比一般的光学显微镜高的原因是电子比光子的动量大，C正确。 5．以下关于物质波的说法正确的是(　　) A．实物粒子与光子都具有波粒二象性，故实物粒子与光子是本质相同的物体 B．一切运动着的物体都与一个对应的波相联系 C．机械波、物质波都不是概率波 D．实物粒子的动量越大，其波长越长 答案：B 解析：实物粒子与光子一样都具有波粒二象性，但实物粒子与光子不是本质相同的物体，故A错误；无论是大到太阳、地球，还是小到电子、质子，一切运动的物体都与一种波相对应，这就是物质波，故B正确；根据德布罗意的物质波理论，物质波和光波一样都是概率波，故C错误；根据德布罗意波长公式λ＝，可知粒子的动量越小，波长越长，故D错误。 6．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＝0　　 D．E＝，p＝ 答案：D 解析：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＝，D正确。 7．影响显微镜分辨本领的一个因素是波的衍射，衍射越明显，分辨本领越低。电子显微镜有较高的分辨本领，最高分辨率高达0.2 nm。如果有人制造出质子显微镜，在加速到相同速度的情况下，质子显微镜的最高分辨率将(　　) A．小于0.2 nm　　B．大于0.2 nm C．等于0.2 nm　　D．无法确定 答案：A 解析：波长越短，衍射越不明显，显微镜分辨率越高，由于质子质量大于电子质量，加速到相同速度后，质子的动量大于电子的动量，根据λ＝可知，质子的波长比电子的波长短，因此质子显微镜的最高分辨率将小于0.2 nm，选项A正确。 8．(多选)2021年5月17日，中国科学院高能物理研究所公布，国家重大科技基础设施－－高海拔宇宙线观测站(LHAASO)记录到1 400万亿电子伏特(相当于2.24×10－4 J)的伽马光子，这是人类迄今观测到的最高能量光子，有助于进一步揭开宇宙线的奥秘。已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，光速c＝3.0×108 m/s，则该伽马光子的(　　) A．波动性比可见光弱 B．频率约为3.38×1029 Hz C．波长约为1.13×10－22 m D．动量约为1.34×10－13 kg·m·s－1 答案：AB 解析：由光子能量E＝h可知，能量越大的光子，波长越短，则1 400万亿电子伏特的伽马光子的波长比可见光波长短，其波动性比可见光弱，故A正确；由E＝hν，解得该光子频率为ν≈3.38×1029 Hz，故B正确；波长λ＝≈8.88×10－22 m，动量p＝≈7.47×10－13 kg·m·s－1，故C、D错误。 9．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，波长是λ＝，式中p是运动物体的动量，h是普朗克常量，人们把这种波叫作德布罗意波。现有一个德布罗意波长为λ1的物体1和一个德布罗意波长为λ2的物体2相向正碰后粘在一起，已知|p1|<|p2|，则粘在一起的物体的德布罗意波长为(　　) A.　　B. C.　　D. 答案：D 解析：由动量守恒定律有p2－p1＝p，即－＝，所以λ＝，故D正确。 10．某病毒的尺寸约为100 nm，由于最短可见光波长约为400 nm，所以我们无法用可见光捕捉到该病毒的照片。科学家最终用电子显微镜(加速电场中的电子，使其表现为波长远小于可见光的波)捕捉到了它的图像，已知电子的质量为9×10－31 kg，电子的电荷量为1.6×10－19 C，普朗克常量为6.6×10－34 J·s，不考虑相对论效应，则下列说法错误的是(　　) A．电子显微镜的分辨率非常高，是由于电子的德布罗意波长非常短 B．电子显微镜的分辨率与加速电压有关，加速电压越高，则分辨率越低 C．若用相同动能的质子代替电子，也能拍摄到该病毒的图像 D．德布罗意波长为0.2 nm的电子，可由静止电子通过约37.8 V的电压加速得到 答案：B 解析：电子的德布罗意波长很短，不容易发生衍射，所以电子显微镜的分辨率高，A正确；设加速电压为U，则加速后电子的动能Ek＝eU，又因λ＝，p＝，所以电子的德布罗意波长λ＝，则U越大，λ越小，电子显微镜的分辨率越高，B错误；结合B选项分析知，相同动能的质子和电子，质子的德布罗意波长更短，更不容易发生衍射，所以C正确；λ＝，解得U≈37.8 V，D正确。 11．(8分)静止的原子核放出一个波长为λ的光子。已知普朗克常量为h，则： (1)质量为M的反冲核的速度大小为多少？ (2)反冲核运动时其物质波的波长是多少？ 答案：(1)　 (2)λ 解析：(1)设光子的动量大小为p，由动量守恒定律知反冲核的动量大小也为p。由p＝＝Mv，可得反冲核的速度大小v＝。 (2)反冲核的物质波的波长λ′＝＝λ。 12．(12分)如图为证实电子波动性的实验装置，从灯丝F上漂出的热电子可认为初速度为零，所加加速电压U＝104 V，电子质量为m＝0.91×10－30 kg。电子被加速后通过小孔K1和K2后射到薄的金膜上，发生衍射，结果在照相底片上形成同心圆明暗条纹。普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，电子的电荷量e＝1.6×10－19 C。试计算电子的德布罗意波长。 答案：1.23×10－11 m 解析：电子加速后的动能Ek＝mv2＝eU 电子的动量p＝mv＝＝ 由λ＝可得λ＝ 代入数据解得λ≈1.23×10－11 m。 学科网（北京）股份有限公司 $$