第4章 5. 粒子的波动性和量子力学的建立-【重难点手册】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册同步练习册（人教版）

第四章原子结构和被粒二象性 第5节 粒子的波动性和量子力学的建立 A基础过关练 测试时间：10分钟 后出现如图(a)(b)(c)所示的图像，则( 1.关于物质的波粒二象性，下列说法中不正确的 是(). 1 A.不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒 (a） (b) (e 都具有波粒二象性 A.图像(a)表明光具有波动性 B.运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一 B.图像(c)表明光具有粒子性 个小孔时，都没有特定的运动轨道 C.用紫外线观察不到类似的图像 C,波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对 D.实验表明光是一种概率波 立的，但在微观高速运动的现象中是统一的 乃综合提能练 测试时间：15分钟 D.实物粒子的运动有特定的轨道，所以实物不 1.(2025·湖南师大附中高三开学考试)康普顿 具有波粒二象性 在研究石墨对X射线的散射时，发现散射的X 2.关于光的波粒二象性，下列说法正确的是 射线中，除了有与入射波长相同的成分外，还 (). 有其他波长的X射线，这是由入射光子与晶体 A.大量光子的行为表现为波动性，个别光子的 中的电子碰撞引起的.已知普朗克常量为h.下 行为往往表现出粒子性 列说法错误的是(). B.当光表现出波动性时，就不具有粒子性了 A.康普顿效应揭示了光的粒子性 B.光子散射后波长变大 C,光照到金属上发生光电效应时，光只具有粒 C.光子与电子碰撞后速度变小 子性 D.若碰撞后电子的动量为p,则其物质波波长 D.光波和声波都具有波动性，只不过光波的频 率高，波长较短 为始 3.(2025·湖北武汉二中高二阶段练习)（多选） 2.(2025·江西九江一中高二月考)1927年戴维 有关光的本性，下列说法正确的是( 逊和革末完成了电子衍射实验，该实验是荣获 A.光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光 诺贝尔奖的重大近代物理实验之一，如图所示 电效应现象说明光具有粒子性 是该实验装置的简化图，下列说法不正确的是 B.由于光既表现出波动性，又表现出粒子性， 认为光具有波粒二象性 C.光表现为波动性就是宏观的机械波，光表现 为粒子性就是微观的粒子 窄缝品体（光腰）》 D.大量光子表现出光的波动性，个别光子表现 A亮条纹是电子到达概率大的地方 出粒子性 B.该实验说明物质波理论是正确的 4.(2025·安徽合肥入中月考)极微弱的可见光 C.该实验再次说明光子具有波动性 做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先 D.该实验说明实物粒子具有波动性 53 重随手细高中物理选择性必修第三册) 3.2021年开始实行的“十四五”规划提出，把量子 5.光照射到物体上对物体表面产生的压力叫光 技术与人工智能和半导体一起列为重点研发 压，科学家设想在未来的宇航事业中利用太阳 对象，在量子通信技术方面，中国已有量子通 照射到太阳帆上产生的光压来加速星际飞船， 信专利数超3000项，领先美国.下列有关说法 设该飞船所在地每秒每单位面积接收到光的总 正确的是(). 能量为E,光平均波长为入，光在真空中的速度 A.玻尔在1900年把能量子引入物理学，破除 为c,太阳帆面积为S,反射率为100%，设太阳 了“能量连续变化”的传统观念 光垂直照射到太阳帆上，飞船总质量为，普朗 B.动能相同的一个质子和电子，质子的德布罗 克常量为h.求： 意波长比电子长 (1)太阳帆上每秒内接收到光子的个数， C.康普顿效应表明光子不仅具有能量，还具有 (2)星际飞船飞行的加速度. 动量 D.普朗克大胆地把光的波粒二象性推广到实 物粒子，预言实物粒子也具有波动性 4.(2025·湖南长沙明德中学高二月考)脉冲燃 料激光器以4504s的脉冲形式发射波长为 585nm的光，这个波长的光可以被血液中的 血红蛋白强烈吸收，从而有效清除由血液造成 的瘢痕.每个脉冲向瘢痕传送约为5.0×103J 的能量，普朗克常量为6.626×10别J·s.则 (). A.每个光子的能量约为5×10-19J B.每个光子的动量约为3.9×10-8kg·m/s C.激光器的输出功率不能小于1.24W D.每个脉冲传送给瘢痕的光子数约为1.47× 1016个 54练习册参考答案与解析收 错误：根据力=冬可知，单色光a的光子动量比单色光 据题意，需要跃迁辐射光子的能量大于阴极的逸出功 即可，总共存在6种向低能级跃迁辐射的光子，其中仅 b的光子动量小，B错误；根据E=hw,因为a光的频率 有从n=4能级向n=3能级跃迁辐射出的光子能量小 比b光的小，则a光是从n=4跃迁到n=2能级时发出 于1.05cV,为0.66eV,其余5种均大于1.05cV,D 的光，则b光不可能是从n一3跃迁到n=2能级时发 错误。 出的光，C错误：用E=12.8eV的电子去轰击基态的 6.(1)可能放出C=6种光子 氢原子，有△E=E-E=12.75eV<12.80eV,可以 (2)氢原子由第4能级向第3能级跃迁时，能级差最 跃迁到第四个能级，所以能得到两种可见光，n=4跃 小，辐射的光子波长最长，加=c=E一E,解得≈ 迁到n=2,n=3跃迁到n=2,则D正确. 3.A【解析】氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，能 1.88×104m. 量减小，轨道半径减小，根据号=m号，知电子动能 (3)氢原子放出的光子能量E-E一E,代入数据得E 1.89eV,金属钠的逸出功W。==2.3eV>E,则不 增大，则电势能减小，故A正确：从能量为0跃迁到基 能发生光电效应。 态，放出的光子能量也就是13.6eV,小于y光子的能 【强基突破练】 量，故B错误：紫外线的能量大于3.11eV,处于n= 1.(1)金属钠的逸出功为W。=h=6.63×10*×5.53× 2能级的氢原子吸收紫外线后，能量不一定大于0，不 104J=2.29eV. 一定能电离，故C错误；11.0eV的能量不等于基态与 (2)一群处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时发出 其他能级间的能级差，所以不会发生跃迁，故D错误. 不同能量光子的数目为n=C=6种，光的能量分别是 4.D【解析】基态的氢原子受到照射后跃迁到n=4能 △Eu=12.75eV,△Ee=2.55eV,△Ee=0.66eV 级，可辐射6种频率的光，A错误；这6种频率光子的 △Ea1=12.09eV,△E=1.89eV,△Ea=10.2eV. 能量分别为：4跃迁到1,3跃迁到1,2跃迁到1，产生 (3)氢原子从第4能级向第2能级跃迁发出的光照射 的光子的能量分别为12.75eV、12.09eV、10.2eV,都大 金属纳时，光电子的最大初动能最小，由爱因斯坦光电 于3.34eV,都能使金属锌产生光电效应：4跃迁到2,3 效应方程得E=△E:一W。,由功能关系得eU=E, 跃迁到2,4跃迁到3，产生的光子的能量分别为2.55eV、 联立解得U=0.26V. 1.89eV、0.66eV,都小于3.34eV,都不能使金属锌产生 第5节粒子的波动性和量子力学的建立 光电效应：所以用这些光照射逸出功为3.34©V的金属 【基础过关练】 锌，能使金属锌逸出光电子的光子频率有3种，B错 1,D【解析】德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出 误：根据动能定理得k号=m号，瓦=是d,解得 了物质波的概念，认为一切运动的实物粒子，都具有波 粒二象性，A正确，D错误：运动的微观粒子与光子一 民一等，氢原子向低能级跃迁后，变小，核外电子的 样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道，B 动能增大，C错误：光子的能量为E-hw,波长为c=入w, 正确：被动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立 解得X一凭，氢原子由=4能级跃迁到一3能级产生 的，但在微观高速运动的现象中是统一的，C正确 2.A【解析】大量光子的行为表现为波动性，个别光子的 的光子能量最小，波长最长，D正确。 行为往往表现出粒子性，A正确：光的波粒二象性可以 5.AC【解析若将滑片右移，加在光电管上的正向电压 理解为：在某种场合下，光的波动性表现明显，在另一 变大，由于光电流饱和后不再增加，所以光电流有可能 种场合下光的粒子性表现明显，但两者并不矛盾，不能 增大，有可能不变，A正确：若将电源反接，加在光电管 说当光表现出被动性时，就不具有粒子性了，B错误； 上的电压变为反向电压，若电压小于遏止电压，则电路 光电效应现象表明光具有粒子性，但并没有否定光的 中有光电流产生，B错误；从n=4能级向n=2能级跃 波动性，比如光子的能量用y表示，其中是光子的频 迁时，辐射的光子能量为hv=E4一E=2.55eV,若阴 率，C错误：光波是电磁波，其有波粒二象性，而声波是 极的逸出功为1.05eV,则逸出的光电子最大初动能为 机械波，只具有波动性，不具有粒子性，D错误。 E=hw-W。=1.5eV,又已知1eV=1.602X10BJ, 3.ABD【解析】光的干涉，衍射现象说明光具有波动性， 进行单位转换后求得能量为2.4×10一9J,C正确：根 光电效应现象说明光具有粒子性，A正确：由于光既表 23 重雅点手细高中物理选择性必修第三册) 现出波动性，又表现出粒子性，所以认为光具有波粒二 (2)光子垂直射到太阳帆上再反射，动量变化量为2， 象性，B正确：光表现为波动性就是宏观的电磁波，光 设光对太阳帆的压力为F,光子的动量为力=冬，单位 表现为粒子性就是微观的光子，C错误；大量光子表现 出光的波动性，个别光子表现出光的粒子性，D正确. 时间内由动量定理知FX1=1·2p=器·2会 4.D【解析】题图(a)只有分散的亮点，表明光具有粒子 性，题图(c)呈现干涉条纹，表明光具有波动性，A、B错 2S,由牛顿第二定律得aE_2S m mc 误；紫外线也具有波粒二象性，也可以观察到类似的图 单元学能测评 像，C错误：实验表明光是一种概率波，D正确. 【综合提能练】 1.D【解析】理想黑体可以吸收所有照射到它表面的电 1,C【解析】康普顿效应揭示了光的粒子性，A正确；光子 磁辐射，并将这些辐射转化为热辐射，一切物体都会辐 散射后能量减小，则频率减小，波长变大，B正确：X射 射电磁波，故A,B错误，普朗克在研究黑体辐射时最 线是电磁被，则光子与电子碰撞后速度不变，C错误： 早提出了能量子假说，能够很好地解释黑体辐射规律， 若碰撞后电子的动量为力，则其物质波波长为=么， 他认为黑体辐射的能量是不连续的，只能是某一最小 能量值的整数倍，故C错误，D正确. D正确， 2.D【解析】一切物体都在不停地发射红外线，故A正 2.C【解析】电子属于实物粒子，电子衍射实验说明电子 确：适量照晒紫外线有助于人体合成维生素D,故B正 具有波动性，说明物质波理论是正确的，与光的波动性 确：医学上用X射线透视人体，检查体内病变等，故C 无关，BD正确，C错误；物质波也是概率波，亮条纹是 正确；根据电磁波谱的排列顺序可知，红外线的波长比 电子到达概率大的地方，A正确。 可见光长，也具有波粒二象性，故D错误 3.C【解析】普朗克在1900年把能量子引人物理学，破 3.C【解析】卢瑟福的a粒子散射实验证明了原子的核 除了“能量连续变化”的传统观念，A错误；根据p= 式结构，玻尔理论解释了氢原子光谱的连续性，故A错 √②mE,因为质子质量大于电子质量，所以质子动量 大于电子的动量，由入=知质子的德布罗意波长比 误：根据p=可知电子束动量越小，波长越大，则波 动性越显著，故B错误：康普顿效应说明光与电子可以 电子的短，B错误：廉普顿根据力一冬，对麋普顿效应 发生类似于碰撞的情况，说明光具有粒子性，故C正 进行解释，其基本思想是光子不仅具有能量，而且具有 确；光电效应说明光具有粒子性，不能用经典物理学解 动量，C正确：德布罗意大胆地把光的波粒二象性推广 释，故D错误 到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性，D错误。 4.C【解析】电子带负电，受电场力与电场线方向相反， 4.D 【解析】每个光子的能量约为E=c= 如果加一个方向向上的电场，则电子受到的电场力方 向向下，射线向下偏转：如果加一个方向向前的电场， 6.626×10-4×3×10 585X109 J=3.4×10-0J,A错误：每个 电子受到的电场力方向向后，射线向后偏转，故A、B 光子的动量约为p-会-80kg·m6 错误；在阴极射线管正下方放置一根通有强电流的长 直导线，电流方向向右，由安培定则可知阴极射线管中 1.13×107kg·m/s,B错误；激光器的输出功率不能 是向前的磁场时，根据左手定则可知，电子受到的洛伦 小于P=0X10=11.1W,C错误：每个脉冲传 450×10-6s 兹力向上，因此会向上偏转：在阴极射线管正后方放置 送给搬意的光子数约为=爱8二个=17× 一根通有强电流的长直导线，电流方向向右，由安培定 则可知阴极射线管中是向下的磁场时，根据左手定则 10个，D正确。 可知，电子受到的洛伦兹力向前，射线向前偏转，故C 5.)光子的频率为v一无，一个光子的能量为=h云， 正确，D错误 5.A【解析】设离灯10m远处每平方米面积上灯照射 太阳帆每秒接收的能量为ES,故每秒内接收的光子的 个数为n=ES=ES 的能量为工，则有B一祭，设穿过的光子数为 则有h∫=E,代入数据得n=2×10个，故B、C、D错 24