4.5 粒子的波动性和量子力学的建立（练习）-2024-2025学年高二物理同步精讲练（人教版2019选择性必修第三册）

第5节 粒子的波动性和量子力学的建立 1．有关光的本性，下列说法正确的是（　　） A．光既具有波动性，又具有粒子性，两种性质是不相容的 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 2．关于光电效应与波粒二象性，下列说法正确的是（　　） A．对于同一种金属发生光电效应时，光电子的最大初动能不仅与入射光的频率有关，还与入射光的强度有关 B．用同种频率的光照射某种金属表面发生光电效应时，光的强度越大，饱和光电流越小 C．戴维森和G·P·汤姆孙分别用单晶和多晶晶体做了电子束衍射实验，证明了电子的粒子性 D．德布罗意提出物质波的观念被实验证实，表明电子、质子、原子等粒子不但具有粒子的性质而且具有波动的性质 3．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（　　） A．图像（a）表明光具有波动性 B．图像（c）表明光具有粒子性 C．用紫外线观察不到类似的图像 D．实验表明光是一种概率波 4．2024年是量子力学诞生一百周年，量子力学已经对多个领域产生了深远的影响，包括物理学、化学、计算机科学、通信技术和生物学，量子力学已成为现代科学的重要基石之一。下列关于量子力学创立初期的奠基性事件中说法正确的是（    ） A．黑体辐射电磁波的强度的极大值随着温度的降低向波长短的方向移动 B．发生光电效应时，逸出光电子的最大初动能与入射光的频率成正比关系 C．德布罗意的物质波假设认为一切实物粒子都具有波粒二象性 D．根据玻尔原子理论，氢原子由高能级向低能级跃迁时，只能吸收特定频率的光 5．（多选）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（    ） 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的数目就越多 B．在白光下观察竖直放置的肥皂膜，呈现彩色条纹的干涉现象 C．紫外线照射锌板，会发生光电效应现象 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长与晶体中原子间距大致相同 6．科研人员利用冷冻电镜断层扫描技术首次“拍摄”到新冠病毒的3D清晰影像，冷冻电镜是利用高速电子具有波动性原理，其分辨率比光学显微镜高1000倍以上。下列说法正确的是（　　） A．电子的实物波是电磁波 B．电子的德布罗意波长与其动量成正比 C．冷冻电镜的分辨率与电子加速电压有关，加速电压越高，则分辨率越低 D．若用相同动能的质子代替电子，理论上也能“拍摄”到新冠病毒的3D清晰影像 7．量子论不但深化和丰富了人类对自然界的认识，而且催生了一大批新技术，深刻地改变了人们的生活方式和社会形态。以下叙述正确的是（　　） A．随着温度升高，黑体辐射强度的极大值向波长较长的方向移动 B．爱因斯坦的光电效应方程可以很好地解释遏止电压和光的频率无关 C．试电笔中的氖管，是由灯管内的气体原子从高能级向低能级跃迁而发光的 D．宏观物体的质量比微观粒子大得多，它们运动时的动量很大，对应的德布罗意波的波长就很长 8．（多选）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 9．生产芯片的工具是紫外光刻机，目前有DUV和EUV两种。DUV光刻机使用的是深紫外线，其波长为193nm，EUV光刻机使用的是极紫外线，其波长是13.5nm。下列说法正确的是（　　） A．在真空中传播时，深紫外线比极紫外线频率低 B．在真空中传播时，深紫外线比极紫外线波速小 C．深紫外线光子的能量比极紫外线光子的能量大 D．深紫外线光子的动量比极紫外线光子的动量大 10．显微镜观看细微结构时，由于受到衍射现象的影响而观察不清，因此观察越细小的结构，就要求波长越短，波动性越弱，在加速电压值相同的情况下，对于电子显微镜与质子显微镜的分辨本领，下列判定正确的是（   ） A．电子显微镜分辨本领较强 B．质子显微镜分辨本领较强 C．两种显微镜分辨本领相同 D．两种显微镜分辨本领无法比较 11．为了验证光的波粒二象性，在双缝干涉实验中将光屏换成感光胶片，并设法减弱光的强度，下列说法正确的是（　　） A．曝光时间很短的照片可清楚地看出光的粒子性，曝光时间很长的照片，大量亮点聚焦起来看起来是连续的，说明大量光子不具有粒子性 B．单个光子通过双缝后的落点无法预测，大量光子打在胶片上的位置表现出波动规律 C．单个光子通过双缝后做匀速直线运动 D．干涉条纹的亮条纹处光子到达的概率大，暗条纹处光子不能到达 12．如图所示，碳60是由60个碳原子组成的足球状分子，科研人员把一束碳60分子以的速度射向光栅，结果在后面的屏上观察到条纹。已知一个碳原子质量为，普朗克常量为，则该碳60分子的物质波波长约为（    ） A． B． C． D． 13．在量子世界中，一个物体可以同时处在多个位置，一只猫可以处在“死”和“活”的叠加状态上；所有物体都具有“波粒二象性”，既是粒子也是波；两个处于“纠缠态”的粒子，即使相距遥远也具有“心电感应”，一个发生变化，另一个会瞬时发生相应改变。正是由于量子具有这些不同于宏观物理世界的奇妙特性，才构成了量子通信安全的基石。在量子保密通信中，由于量子不可分割、不可克隆和测不准的特性，所以一旦存在窃听就必然会被发送者察觉并规避。通过阅读以上材料可知（　　） A．电磁波是量子化的 B．量子不具有波粒二象性 C．可以准确测定量子的位置 D．量子相互独立互不干扰 14．如图所示是一种电子显微镜电子发射端的截面简化示意图，上端是一个由钨晶体材料制成的针尖，下端是一金属环，上端与下端间存在很大的电势差，其间的电场线分布如图所示。针尖上的电子在强电场力作用下从针尖释放出来，向金属环移动并穿过下方的圆孔。已知电子的物质波波长越小，显微镜的分辨能力越高，则下列说法正确的是（　　） A．b点的电场强度小于a点的电场强度 B．a点的电势低于b点的电势 C．电子向下运动的过程中，电势能不断减小 D．减小上、下端间的电势差，可以提高电子显微镜的分辨能力 15．（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的波长和频率为1MHz的无线电波的波长，根据表中数据可知（　　） 质量/kg 速度/ 波长/m 弹子球 电子（100eV） 无线电波（1MHz） A．要检测弹子球的波动性几乎不可能 B．无线电波通常只能表现出波动性 C．电子照射到金属晶体上能观察到它的波动性 D．只有可见光才有波粒二象性 16．（多选）用1000V的电压对初速度为0的电子加速，然后让它们通过双缝打到屏上，得到如图所示的图样，图甲、图乙、图丙分别表示100多个电子、3000多个电子、70000多个电子通过双缝后的干涉图样，取电子的质量，电量，普朗克常量取，下列说法正确的是（　　） A．加速后电子的物质波波长约为 B．与电子、光子相联系的德布罗意波是概率波 C．图丙的图样是由于电子之间相互作用引起的 D．在微观物理学中电子的物质波可以用“轨迹”来描述电子的运动 17．在卫星导航系统中，既要测量物体平动的线性加速度，又要测量物体转动的角速度。最近，量子导航领域的动态引人注目。一种是冷原子技术，使用的是冷原子的物质波干涉。通用的电子设备无法观测到常温下原子的物质波干涉。由于原子具有质量，加速度与外力对应，导致冷原子的物质波干涉效应会随着所在系统的加速度而变化，根据这种变化既能测量线性加速度（加速度计），也能测量转动角速度（陀螺仪）。另一种是原子自旋陀螺技术，能获得更高灵敏度的转动测量陀螺仪。测量前在接近零磁场环境下，原子通过光泵极化，使其自旋状态趋向一致。测量角速度时，原子的自旋方向会发生偏转。通过自旋磁场自补偿，能够实现对惯性的敏感和对磁场波动的抑制，从而实现对旋转角速度的精确探测，广泛用于精密导航和基础物理研究。根据上述信息，下列说法正确的是（　　） A．相对于常温原子，冷原子的物质波的波长较短 B．基于冷原子技术的原子加速度计和原子陀螺仪可以共用冷原子资源 C．基于原子自旋陀螺技术的转动测量陀螺仪需要在接近零磁场环境下工作 D．在原子自旋陀螺技术中，不能测量匀速转动系统的角速度 18．如图为光能风车示意图，风车内部装有相互垂直的两组金属薄片，每个金属薄片的一面能吸收光子，另一面能将光子反弹回去。光垂直射向一组金属薄片时，轴一侧的金属薄片将光子原速率反弹回去，另一侧的金属薄片完全吸收光子。射向轴两侧金属薄片的光子动量改变量不同，光子对金属薄片产生的冲击力不同，从而带动风车转起来。若光垂直射向一组金属薄片，射在单个金属薄片上的光子功率为，光的波长为，光速为，光子对轴两侧的金属薄片产生的冲击力之差为，为了简化问题，假设所有光子入射方向均与薄片垂直，下列说法正确的是（　　） A．其他条件相同，光的波长变为原来的一半，变为原来的2倍 B．其他条件相同，光的波长变为原来的一半，变为原来的4倍 C．其他条件相同，射在单个金属薄片上的光子功率变为原来的一半，变为原来的一半 D．其他条件相同，射在单个金属薄片上的光子功率变为原来的一半，变为原来的四分之一 19．（2024·浙江·高考真题）（多选）下列说法正确的是（　　） A．相同温度下，黑体吸收能力最强，但辐射能力最弱 B．具有相同动能的中子和电子，其德布罗意波长相同 C．电磁场是真实存在的物质，电磁波具有动量和能量 D．自然光经玻璃表面反射后，透过偏振片观察，转动偏振片时可观察到明暗变化 20．（2024·湖南·高考真题）量子技术是当前物理学应用研究的热点，下列关于量子论的说法正确的是（　　） A．普朗克认为黑体辐射的能量是连续的 B．光电效应实验中，红光照射可以让电子从某金属表面逸出，若改用紫光照射也可以让电子从该金属表面逸出 C．康普顿研究石墨对X射线散射时，发现散射后仅有波长小于原波长的射线成分 D．德布罗意认为质子具有波动性，而电子不具有波动性 21．（2023·海南·高考真题）（多选）已知一个激光发射器功率为，发射波长为的光，光速为，普朗克常量为，则（    ） A．光的频率为 B．光子的能量为 C．光子的动量为 D．在时间内激光器发射的光子数为 22．（2023·浙江·高考真题）（多选）有一种新型光电效应量子材料，其逸出功为W0。当紫外光照射该材料时，只产生动能和动量单一的相干光电子束。用该电子束照射间距为d的双缝，在与缝相距为L的观测屏上形成干涉条纹，测得条纹间距为∆x。已知电子质量为m，普朗克常量为h，光速为c，则（    ） A．电子的动量 B．电子的动能 C．光子的能量 D．光子的动量 试卷第1页，共3页 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第5节 粒子的波动性和量子力学的建立 1．有关光的本性，下列说法正确的是（　　） A．光既具有波动性，又具有粒子性，两种性质是不相容的 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 【答案】D 【详解】A．光既具有粒子性，又具有波动性，波动性和粒子性是光在不同情况下的不同表现，两种性质并不是矛盾和对立的，A错误； B．光是概率波，不同于机械波；光的粒子性也不同于质点，B错误； C．光既具有粒子性，又具有波动性，大量的光子波动性比较明显，个别光子粒子性比较明显，C错误； D．由于光具有波动性，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，故光具有波粒二象性，D正确。 故选D。 2．关于光电效应与波粒二象性，下列说法正确的是（　　） A．对于同一种金属发生光电效应时，光电子的最大初动能不仅与入射光的频率有关，还与入射光的强度有关 B．用同种频率的光照射某种金属表面发生光电效应时，光的强度越大，饱和光电流越小 C．戴维森和G·P·汤姆孙分别用单晶和多晶晶体做了电子束衍射实验，证明了电子的粒子性 D．德布罗意提出物质波的观念被实验证实，表明电子、质子、原子等粒子不但具有粒子的性质而且具有波动的性质 【答案】D 【详解】A．对于同一种金属发生光电效应时，光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，而与入射光的强度无关，A错误； B．用同种频率的光照射某种金属表面发生光电效应时，光的强度越大，饱和光电流越大，B错误； C．戴维森和G·P·汤姆孙分别用单晶和多晶晶体做了电子束衍射实验，从而证明了电子的波动性，C错误； D．德布罗意提出物质波的观念被实验证实，表明电子、质子、原子等粒子不但具有粒子的性质而且具有波动的性质，D正确。 故选D。 3．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（　　） A．图像（a）表明光具有波动性 B．图像（c）表明光具有粒子性 C．用紫外线观察不到类似的图像 D．实验表明光是一种概率波 【答案】D 【详解】AB．图像（a）只有分散的亮点，表明光具有粒子性；图像（c）呈现干涉条纹，表明光具有波动性，AB错误； C．紫外线也具有波粒二象性，也可以观察到类似的图像，C错误； D．实验表明光是一种概率波，D正确。 故选D。 4．2024年是量子力学诞生一百周年，量子力学已经对多个领域产生了深远的影响，包括物理学、化学、计算机科学、通信技术和生物学，量子力学已成为现代科学的重要基石之一。下列关于量子力学创立初期的奠基性事件中说法正确的是（    ） A．黑体辐射电磁波的强度的极大值随着温度的降低向波长短的方向移动 B．发生光电效应时，逸出光电子的最大初动能与入射光的频率成正比关系 C．德布罗意的物质波假设认为一切实物粒子都具有波粒二象性 D．根据玻尔原子理论，氢原子由高能级向低能级跃迁时，只能吸收特定频率的光 【答案】C 【详解】A．黑体辐射电磁波的强度的极大值随着温度的降低向波长长的方向移动，A错误； B．发生光电效应时，逸出光电子的最大初动能随入射光的频率的增大而增大，但是不成正比，B错误； C．德布罗意的物质波假设认为一切实物粒子都具有波粒二象性，C正确； D．根据玻尔原子理论，氢原子由高能级向低能级跃迁时，只能放出特定频率的光，D错误。 故选C。 5．（多选）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（    ） 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的数目就越多 B．在白光下观察竖直放置的肥皂膜，呈现彩色条纹的干涉现象 C．紫外线照射锌板，会发生光电效应现象 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长与晶体中原子间距大致相同 【答案】BD 【详解】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的数目就越多，该现象是光电效应，突出体现了粒子性，选项A错误； B．在白光下观察竖直放置的肥皂膜，呈现彩色条纹的干涉现象，突出体现波动性，选项B正确； C．紫外线照射锌板，会发生光电效应现象，突出体现了粒子性，选项C错误； D．晶体中相邻原子之间的距离大致与德布罗意波长相同故能发生明显的衍射现象，而衍射是波特有的性质，故D正确。 故选BD。 6．科研人员利用冷冻电镜断层扫描技术首次“拍摄”到新冠病毒的3D清晰影像，冷冻电镜是利用高速电子具有波动性原理，其分辨率比光学显微镜高1000倍以上。下列说法正确的是（　　） A．电子的实物波是电磁波 B．电子的德布罗意波长与其动量成正比 C．冷冻电镜的分辨率与电子加速电压有关，加速电压越高，则分辨率越低 D．若用相同动能的质子代替电子，理论上也能“拍摄”到新冠病毒的3D清晰影像 【答案】D 【详解】A．电子的实物波是德布罗意波，不是电磁波，故A错误； B．根据可知电子的德布罗意波长与其动量成反比，故B错误； C．冷冻电镜的分辨率与电子加速电压有关，加速电压越高，电子速度越大，动量越大，德布罗意波长越小，分辨率越高，从而使冷冻电镜的分辨率越高，故C错误； D．实物粒子的德布罗意波长与动能的关系为 因为质子的质量比电子的质量大，所以在动能相同的情况下，质子的德布罗意波长比电子的德布罗意波长更小，分辨率越高，若用相同动能的质子代替电子，理论上也能“拍摄”到新冠病毒的3D清晰影像，故D正确。 故选D。 7．量子论不但深化和丰富了人类对自然界的认识，而且催生了一大批新技术，深刻地改变了人们的生活方式和社会形态。以下叙述正确的是（　　） A．随着温度升高，黑体辐射强度的极大值向波长较长的方向移动 B．爱因斯坦的光电效应方程可以很好地解释遏止电压和光的频率无关 C．试电笔中的氖管，是由灯管内的气体原子从高能级向低能级跃迁而发光的 D．宏观物体的质量比微观粒子大得多，它们运动时的动量很大，对应的德布罗意波的波长就很长 【答案】C 【详解】A．根据黑体辐射的规律，随着温度升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 ，并非波长较长方向，故A错误； B．由爱因斯坦光电效应方程 整理得遏止电压 这表明遏止电压和光的频率有关，故B错误； C．试电笔中的氖管发光原理是灯管内的气体原子吸收能量后处于高能级，不稳定，会向低能级跃迁，跃迁过程中以光的形式释放能量，故C正确； D．根据德布罗意波长公式（h是普朗克常量，p是动量 ） 可知宏观物体质量越大，动量p越大，对应的德布罗意波的波长越短，故D错误。 故选C。 8．（多选）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。 9．生产芯片的工具是紫外光刻机，目前有DUV和EUV两种。DUV光刻机使用的是深紫外线，其波长为193nm，EUV光刻机使用的是极紫外线，其波长是13.5nm。下列说法正确的是（　　） A．在真空中传播时，深紫外线比极紫外线频率低 B．在真空中传播时，深紫外线比极紫外线波速小 C．深紫外线光子的能量比极紫外线光子的能量大 D．深紫外线光子的动量比极紫外线光子的动量大 【答案】A 【详解】A．由可知，在真空中传播时，深紫外线比极紫外线频率低，故A正确； B．在真空中传播时，深紫外线和极紫外线波速相同，故B错误； C．光子的能量为 则深紫外线光子的能量比极紫外线光子的能量小，故C错误； D．光子的动量为 则深紫外线光子的动量比极紫外线光子的动量小，故D错误。 故选A。 10．显微镜观看细微结构时，由于受到衍射现象的影响而观察不清，因此观察越细小的结构，就要求波长越短，波动性越弱，在加速电压值相同的情况下，对于电子显微镜与质子显微镜的分辨本领，下列判定正确的是（   ） A．电子显微镜分辨本领较强 B．质子显微镜分辨本领较强 C．两种显微镜分辨本领相同 D．两种显微镜分辨本领无法比较 【答案】B 【详解】在电场中加速 又由物质波公式得 所以经相同电压加速后的质子与电子相比，质子的物质波波长短，波动性弱，从而质子显微镜分辨本领较强。 故选B。 11．为了验证光的波粒二象性，在双缝干涉实验中将光屏换成感光胶片，并设法减弱光的强度，下列说法正确的是（　　） A．曝光时间很短的照片可清楚地看出光的粒子性，曝光时间很长的照片，大量亮点聚焦起来看起来是连续的，说明大量光子不具有粒子性 B．单个光子通过双缝后的落点无法预测，大量光子打在胶片上的位置表现出波动规律 C．单个光子通过双缝后做匀速直线运动 D．干涉条纹的亮条纹处光子到达的概率大，暗条纹处光子不能到达 【答案】B 【详解】根据光的波粒二象性可知，大量光子的行为表现出波动性，但波动性并不否定光的粒子性，只不过粒子性没有明确显现而已；单个光子显示了光的粒子性，落点无法预测，大量光子表现出波动性；光子通过双缝后遵从概率波的规律，并不做匀速直线运动；暗条纹处只是光子到达的概率很小，并不是不能到达，故ACD错误，B正确。 故选B。 12．如图所示，碳60是由60个碳原子组成的足球状分子，科研人员把一束碳60分子以的速度射向光栅，结果在后面的屏上观察到条纹。已知一个碳原子质量为，普朗克常量为，则该碳60分子的物质波波长约为（    ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】该碳60分子的动量大小为 该碳60分子的物质波波长为 故选C。 13．在量子世界中，一个物体可以同时处在多个位置，一只猫可以处在“死”和“活”的叠加状态上；所有物体都具有“波粒二象性”，既是粒子也是波；两个处于“纠缠态”的粒子，即使相距遥远也具有“心电感应”，一个发生变化，另一个会瞬时发生相应改变。正是由于量子具有这些不同于宏观物理世界的奇妙特性，才构成了量子通信安全的基石。在量子保密通信中，由于量子不可分割、不可克隆和测不准的特性，所以一旦存在窃听就必然会被发送者察觉并规避。通过阅读以上材料可知（　　） A．电磁波是量子化的 B．量子不具有波粒二象性 C．可以准确测定量子的位置 D．量子相互独立互不干扰 【答案】A 【详解】AB．电磁波是一份份的能量，所以电磁波是量子化的，同时也具有波粒二象性，故A正确，B错误； C．微观的粒子与光子都具有波粒二象性，不能准确测定量子的位置，故C错误； D．由题可知，两个处于“纠缠态”的粒子，即使相距遥远也具有“心电感应”，一个发生变化，另一个会瞬时发生相应改变，故D错误。 故选A。 14．如图所示是一种电子显微镜电子发射端的截面简化示意图，上端是一个由钨晶体材料制成的针尖，下端是一金属环，上端与下端间存在很大的电势差，其间的电场线分布如图所示。针尖上的电子在强电场力作用下从针尖释放出来，向金属环移动并穿过下方的圆孔。已知电子的物质波波长越小，显微镜的分辨能力越高，则下列说法正确的是（　　） A．b点的电场强度小于a点的电场强度 B．a点的电势低于b点的电势 C．电子向下运动的过程中，电势能不断减小 D．减小上、下端间的电势差，可以提高电子显微镜的分辨能力 【答案】C 【详解】A．电场线的疏密程度表示电场强度的大小，由图可知b点的电场强度大于a点的电场强度，故A错误； B．沿着电场线方向电势逐渐降低，所以a点的电势高于b点的电势，故B错误； C．电子向下运动的过程中，由低电势向高电势运动，电子的电势能减小，故C正确； D．减小上，下端间的电势差，电子束到达下端的速度会减小，电子动量变小，德布罗意波长，波长变长，降低了电子显微镜的分辨能力，故D错误。 故选C。 15．（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的波长和频率为1MHz的无线电波的波长，根据表中数据可知（　　） 质量/kg 速度/ 波长/m 弹子球 电子（100eV） 无线电波（1MHz） A．要检测弹子球的波动性几乎不可能 B．无线电波通常只能表现出波动性 C．电子照射到金属晶体上能观察到它的波动性 D．只有可见光才有波粒二象性 【答案】ABC 【详解】A．弹子球的波长相对太小，所以检测其波动性几乎不可能，A正确； B．弹无线电波的波长较长，所以通常表现为波动性，B正确； C．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正确； D．由物质波理论知，实物粒子也有波粒二象性，D错误。 故选ABC。 16．（多选）用1000V的电压对初速度为0的电子加速，然后让它们通过双缝打到屏上，得到如图所示的图样，图甲、图乙、图丙分别表示100多个电子、3000多个电子、70000多个电子通过双缝后的干涉图样，取电子的质量，电量，普朗克常量取，下列说法正确的是（　　） A．加速后电子的物质波波长约为 B．与电子、光子相联系的德布罗意波是概率波 C．图丙的图样是由于电子之间相互作用引起的 D．在微观物理学中电子的物质波可以用“轨迹”来描述电子的运动 【答案】AB 【详解】A．由德布罗意波长公式可得，而动量 两式联立得 A正确； B．物质波同时也是概率波，B正确； C．根据图样可知，是因为电子的波动性引起的干涉图样，C错误； D．物质波是一种概率波，没有确定的位置，在微观物理学中不可以用“轨迹”来描述粒子的运动，故D错误。 故选AB。 17．在卫星导航系统中，既要测量物体平动的线性加速度，又要测量物体转动的角速度。最近，量子导航领域的动态引人注目。一种是冷原子技术，使用的是冷原子的物质波干涉。通用的电子设备无法观测到常温下原子的物质波干涉。由于原子具有质量，加速度与外力对应，导致冷原子的物质波干涉效应会随着所在系统的加速度而变化，根据这种变化既能测量线性加速度（加速度计），也能测量转动角速度（陀螺仪）。另一种是原子自旋陀螺技术，能获得更高灵敏度的转动测量陀螺仪。测量前在接近零磁场环境下，原子通过光泵极化，使其自旋状态趋向一致。测量角速度时，原子的自旋方向会发生偏转。通过自旋磁场自补偿，能够实现对惯性的敏感和对磁场波动的抑制，从而实现对旋转角速度的精确探测，广泛用于精密导航和基础物理研究。根据上述信息，下列说法正确的是（　　） A．相对于常温原子，冷原子的物质波的波长较短 B．基于冷原子技术的原子加速度计和原子陀螺仪可以共用冷原子资源 C．基于原子自旋陀螺技术的转动测量陀螺仪需要在接近零磁场环境下工作 D．在原子自旋陀螺技术中，不能测量匀速转动系统的角速度 【答案】B 【详解】A．根据德布罗意波长公式 其中h为普朗克常量，p为动量，因冷原子是通过降低温度等方式使得原子热运动减缓，其动量p减小，所以冷原子的物质波波长较长，故A错误； B．由题知，由于原子具有质量，加速度与外力对应，导致冷原子的物质波干涉效应会随着所在系统的加速度而变化，根据这种变化既能测量线性加速度（加速度计），也能测量转动角速度（陀螺仪），故基于冷原子技术测量线性加速度（加速度计）和测量转动角速度（陀螺仪）都是利用冷原子的物质波干涉效应随加速度的变化这一原理，所以可以共用冷原子资源，故B正确； C．由题知，在测量前在接近零磁场环境下，原子通过光泵极化，使其自旋状态趋向一致。而测量角速度时，原子的自旋方向会发生偏转，会通过自旋磁场自补偿，能够实现对惯性的敏感和对磁场波动的抑制，从而实现对旋转角速度的精确探测，此时存在自旋磁场，故不是在接近零磁场环境下工作，故C错误； D．由题知，通过自旋磁场自补偿，能够实现对惯性的敏感和对磁场波动的抑制，从而实现对旋转角速度的精确探测，并没有表明不能测量匀速转动系统的角速度，故D错误。 故选B。 18．如图为光能风车示意图，风车内部装有相互垂直的两组金属薄片，每个金属薄片的一面能吸收光子，另一面能将光子反弹回去。光垂直射向一组金属薄片时，轴一侧的金属薄片将光子原速率反弹回去，另一侧的金属薄片完全吸收光子。射向轴两侧金属薄片的光子动量改变量不同，光子对金属薄片产生的冲击力不同，从而带动风车转起来。若光垂直射向一组金属薄片，射在单个金属薄片上的光子功率为，光的波长为，光速为，光子对轴两侧的金属薄片产生的冲击力之差为，为了简化问题，假设所有光子入射方向均与薄片垂直，下列说法正确的是（　　） A．其他条件相同，光的波长变为原来的一半，变为原来的2倍 B．其他条件相同，光的波长变为原来的一半，变为原来的4倍 C．其他条件相同，射在单个金属薄片上的光子功率变为原来的一半，变为原来的一半 D．其他条件相同，射在单个金属薄片上的光子功率变为原来的一半，变为原来的四分之一 【答案】C 【详解】设光子与金属薄片作用的时间为，作用在单个金属薄片上的光子数为，根据普朗克量子化理论有 光子总动量 设反弹光子的金属薄片对光子的平均作用力大小为，根据动量定理有 设吸收光子的金属薄片对光子的平均作用力大小为，根据动量定理有 联立解得 ， 结合牛顿第三定律可得 AB．其他条件相同，光的波长变为原来的一半，将不变，故AB错误； CD．其他条件相同，射在单个金属薄片上的光子功率变为原来的一半，变为原来的一半，故C正确，D错误。 故选C。 19．（2024·浙江·高考真题）（多选）下列说法正确的是（　　） A．相同温度下，黑体吸收能力最强，但辐射能力最弱 B．具有相同动能的中子和电子，其德布罗意波长相同 C．电磁场是真实存在的物质，电磁波具有动量和能量 D．自然光经玻璃表面反射后，透过偏振片观察，转动偏振片时可观察到明暗变化 【答案】CD 【详解】A．相同温度下，黑体吸收和辐射能力最强，故A错误； B．根据 具有相同动能的中子和电子，电子质量较小，德布罗意波长较长，故B错误； C．电磁场是真实存在的物质，电磁波具有动量和能量，故C正确； D．自然光在玻璃、水面等表面反射时，反射光可视为偏振光，透过偏振片观察，转动偏振片时能观察到明暗变化，故D正确。 故选CD。 20．（2024·湖南·高考真题）量子技术是当前物理学应用研究的热点，下列关于量子论的说法正确的是（　　） A．普朗克认为黑体辐射的能量是连续的 B．光电效应实验中，红光照射可以让电子从某金属表面逸出，若改用紫光照射也可以让电子从该金属表面逸出 C．康普顿研究石墨对X射线散射时，发现散射后仅有波长小于原波长的射线成分 D．德布罗意认为质子具有波动性，而电子不具有波动性 【答案】B 【详解】A．普朗克认为黑体辐射的能量是一份一份的，是量子化的，故A错误； B．产生光电效应的条件是光的频率大于金属的极限频率，紫光的频率大于红光，若红光能使金属发生光电效应，可知紫光也能使该金属发生光电效应，故B正确； C．石墨对X射线的散射过程遵循动量守恒，光子和电子碰撞后，电子获得一定的动量，光子动量变小，根据可知波长变长，故C错误； D．德布罗意认为物质都具有波动性，包括质子和电子，故D错误。 故选B。 21．（2023·海南·高考真题）（多选）已知一个激光发射器功率为，发射波长为的光，光速为，普朗克常量为，则（    ） A．光的频率为 B．光子的能量为 C．光子的动量为 D．在时间内激光器发射的光子数为 【答案】AC 【详解】A．光的频率 选项A正确； B．光子的能量 选项B错误； C．光子的动量 选项C正确； D．在时间t内激光器发射的光子数 选项D错误。 故选AC。 22．（2023·浙江·高考真题）（多选）有一种新型光电效应量子材料，其逸出功为W0。当紫外光照射该材料时，只产生动能和动量单一的相干光电子束。用该电子束照射间距为d的双缝，在与缝相距为L的观测屏上形成干涉条纹，测得条纹间距为∆x。已知电子质量为m，普朗克常量为h，光速为c，则（    ） A．电子的动量 B．电子的动能 C．光子的能量 D．光子的动量 【答案】AD 【详解】根据条纹间距公式 可得 A．根据 可得 故A正确； B．根据动能和动量的关系 结合A选项可得 故B错误； C．光子的能量 故C错误； D．光子的动量 光子的能量 联立可得 则光子的动量 故D正确。 故选AD。 试卷第1页，共3页 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$