4.5 粒子的波动性和量子力学的建立 同步练习 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

4.5 粒子的波动性和量子力学的建立 同步练习 2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册 学号： 班级： 姓名： 一、单项选择题 1 (2025苏州二模)如图所示为电子穿过金属箔片后形成的图样，此现象说明电子具有(　　) 　　 A. 能量 B. 动量 C. 波动性 D. 粒子性 2 (2025南通海门模拟)我国自主研发的极紫外(EUV)光刻机利用波长为13.5 nm的光源制造芯片，该项技术使我国绕过了芯片的技术封锁，可以生产超高分辨率的极小芯片．该技术是应用了极紫外光的(　　) A. 波动性强 B. 粒子性强 C. 偏振现象 D. 多普勒效应 3 (2025南通海门抽测)目前世界上最准确的计时工具就是原子钟，原子钟利用原子吸收或释放能量时发出的电磁波来计时．某原子钟工作时的部分能级如图所示，图中ν0为吸收光光子的频率，ν1为钟激光光子的频率，下列说法正确的是(　　) A. 吸收光的波长大于钟激光的波长 B. 吸收光光子的动量小于钟激光光子的动量 C. 钟激光只具有粒子性，不具有波动性 D. 若钟激光照射某金属发生光电效应，则该金属的截止频率一定小于ν0 4 (2025镇江阶段测试)“夸父一号”太阳探测卫星可以观测太阳辐射的硬X射线．硬X射线是波长很短的光子，设波长为λ.若太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线，卫星探测仪镜头正对着太阳，每秒接收到n个该种光子．已知探测仪镜头面积为S，卫星离太阳中心的距离为R，普朗克常量为h，光速为c.下列说法不正确的是(　　) A. 每个光子的动量p＝ B. 每个光子的能量E＝h C. 太阳辐射硬X射线的总功率P＝ D. t秒内太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线发射总光子数为N＝ 5 (2025南通如东阶段考试)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193 nm，EUV光刻机使用的是极紫外线，其波长是13.5 nm.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 6 (2025南通海门一中测试)根据法国物理学家德布罗意的研究，实物粒子的物质波波长λ与动量p之间的关系式为λ＝，若以下几个粒子的速率均为0.01c(c为光在真空中传播的速度)，则其中物质波波长最大的是(　　) A. 中子 B. 质子 C. 电子 D. α粒子 7 (2025南通海门阶段测试)电子显微镜之所以比光学显微镜分辨率高，是因为电子的德布罗意波长比可见光的波长短．如果一个电子的德布罗意波长与动能为Ek的质子的德布罗意波长相等，则这个电子的动量大小为(已知电子的质量为m，质子质量为电子质量的k倍)(　　) A. B. C. D. 8 (2025盐城阶段测试)量子技术是当前物理学应用研究的热点，下列关于量子理论的说法正确的是(　　) A. 光电效应实验中，绿光照射可以让电子逸出，则改用黄光照射也可以让电子逸出 B. 普朗克认为黑体辐射的能量是连续的 C. 康普顿在研究石墨对X射线散射时，发现散射后有波长大于原波长的射线 D. 德布罗意认为电子具有波动性，但是质子不具有波动性 9 如图所示，电子在场中运动的初速度v有四种情况，电子的德布罗意波长变长的是(　　) B. 沿着电场方向 C. 沿着磁场方向 D. 垂直于磁场方向 二、解答题 10 光具有波粒二象性，在爱因斯坦提出光子说之后，法国物理学家德布罗意提出了物质波的概念，若某激光仪以发光功率P发射波长为λ的单色光束，已知普朗克常量为h，电子质量m，光在真空中的速度为c，试根据上述条件计算： (1) 该激光仪在1 s内能发射出多少个光子？ (2) 若光束照射逸出功为W0的金属板的表面，其逸出电子对应的德布罗意波最小波长是多少？ 1. C　该图样为电子的衍射图样，说明电子具有波动性．故C正确. 2. B　极紫外(EUV)光刻机利用波长为 13.5 nm的光源制造芯片，其波长短，则粒子性强．故B正确. 3. D　由能级图可知，吸收光的频率大于钟激光的频率，根据c＝λν，可知吸收光的波长小于钟激光的波长，故A错误；由p＝＝，可知，吸收光光子的动量大于钟激光光子的动量，故B错误；钟激光具有波粒二象性，故C错误；若钟激光照射某金属发生光电效应，则该金属的截止频率一定小于或等于ν1，又因为ν1<ν0，所以该金属的截止频率一定小于ν0，故D正确． 4. C　每个光子的动量p＝，故A正确；每个光子的能量E＝hν＝h，故B正确；太阳辐射硬X射线的总功率P＝，太阳t时间辐射硬X射线的总能量为W＝N＝·4πR2，联立解得P＝，故C错误；每个光子的能量E＝hν＝h，t s内太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线发射总光子数为N＝＝，故D正确．故选C. 5. A　由c＝λf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；在真空中传播时，深紫外线和极紫外线波速相同，故B错误；光子的能量为ε＝hν＝h，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；光子的动量为p＝，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． 6. C　根据动量的概念可知p＝mv，故有λ＝，由于粒子的速度相同，电子的质量小于质子的质量，中子质量与质子质量相差不大，α粒子的质量最大，大约为质子质量的4倍，故电子波的波长最大．故C正确． 7. A　由德布罗意波公式λ＝，可知电子和质子的动量大小相等，由题可知，质子的质量为km，则质子动量p＝，即电子动量P′＝，故A正确． 8. C　产生光电效应的条件是光的频率大于金属的极限频率，黄光的频率小于绿光，若绿光能使金属发生光电效应，则黄光不一定能使该金属发生光电效应，即改用黄光照射不一定可以让电子逸出，故A错误；普朗克认为黑体辐射的能量是一份一份的，是量子化的，不是连续的，故B错误；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λ＝ 可知波长变长，故C正确；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． 9. B　德布罗意波长公式为λ＝，因此当电子速度减小时，动量减小，德布罗意波长变长．电子沿着电场线相反的方向做加速运动，动量增大，德布罗意波长变短，A错误；电子沿着电场线方向做减速运动，动量减小，德布罗意波长变长，B正确；磁场对带电粒子不做功，不改变带电粒子速度大小，故德布罗意波长不变，C、D错误． 10. (1) 1 s内，激光管发出激光的总能量为 E＝P·1 s， 每个光子的能量为ε＝hν＝， 1 s内发出激光的光子数为N＝＝. (2) 根据爱因斯坦光电效应方程可知逸出光电子的最大初动能为Ekm＝h－W0， 逸出光电子的最大动量为 pmax＝＝， 其对应的最小德布罗意波的波长为 λmin＝＝. 学科网（北京）股份有限公司 $