课时测评21 粒子的波动性和量子力学的建立-【金版新学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册同步课堂高效讲义配套练习（人教版）

课时测评21　粒子的波动性和量子力学的建立 (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1－12题，每题5分，共60分) 1.(多选)关于物质波，下列说法中正确的是(　　) A.实物粒子与光子一样都具有波粒二象性，所以实物粒子与光子是本质相同的物质 B.电子的衍射实验证实了物质波的假设是正确的 C.粒子的动量越小，其波动性越易观察 D.粒子的动量越大，其波动性越易观察 答案：BC 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质，A错误；电子的衍射实验证实了物质波的假设是正确的，B正确；根据物质波波长的公式λ＝，可知粒子的动量越小，波长越长，其波动性越明显，越容易观察，C正确，D错误。 2.(多选)1924年德布罗意提出实物粒子(例如电子)也具有波动性。以下支持这一观点的物理事实是(　　) A.利用晶体可以观测到电子束的衍射图样 B.电子束通过双缝后可以形成干涉图样 C.用紫外线照射某金属板时有电子逸出 D.电子显微镜因减小衍射现象的影响而具有更高的分辨本领 答案：ABD 解析：利用晶体做电子束衍射实验，得到了电子衍射图样，证明了实物粒子的波动性；电子束通过双缝后可以形成干涉图样，证明了实物粒子的波动性；用紫外线照射某金属板时有电子逸出，发生光电效应现象，说明光具有粒子性；电子显微镜因减小衍射现象的影响而具有更高的分辨本领，利用了电子的衍射特性，证明了实物粒子的波动性。故选ABD。 3.关于经典物理学和量子力学，下列说法中正确的是(　　) A.不论是对低速运动的宏观物体，还是高速运动的微观粒子，经典物理学和量子力学都是适用的 B.量子力学适用于低速运动的宏观物体，经典物理学适用于高速运动的微观粒子 C.经典物理学适用于低速运动的宏观物体，量子力学适用于高速运动的微观粒子 D.上述说法都是错误的 答案：C 解析：经典物理学适用于低速运动的宏观物体，不适用于高速运动的微观粒子；不管是低速运动的宏观物体，还是高速运动的微观粒子，量子力学都是适用的，故C正确。 4.让电子束通过电场加速后，照射到金属晶格(大小约10－10 m)上，可得到电子的衍射图样，如图所示。下列说法正确的是(　　) A.电子衍射图样说明了电子具有粒子性 B.加速电压越大，电子的德布罗意波波长越短 C.电子的德布罗意波波长比可见光波长更长 D.动量相等的质子和电子，对应的德布罗意波波长不相等 答案：B 解析：电子衍射图样说明了电子具有波动性，故A错误；根据eU＝mv2，λ＝，解得λ＝，加速电压越大，电子的德布罗意波波长越短，故B正确；电子是实物粒子，其动量更大，根据λ＝可知，电子的德布罗意波波长比可见光波长更短，故C错误；根据λ＝可知，动量相等的质子和电子，对应的德布罗意波波长也相等，故D错误。 5.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2.0×102 m/s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1.99×10－26 kg，普朗克常量为6.63×10－34 J·s，则该碳60分子的德布罗意波波长约为(　　) A.1.7×10－10 m B.3.6×10－11 m C.2.8×10－12 m D.1.9×10－18 m 答案：C 解析：设一个碳原子的质量为m，碳60分子的动量为p＝60mv，根据德布罗意波波长公式λ＝，代入数据可得λ≈2.8×10－12 m，故C正确，A、B、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ε和p分别表示X射线每个光子的能量和动量，则(　　) A.ε＝，p＝0 B.ε＝，p＝ C.ε＝，p＝0 D.ε＝，p＝ 答案：D 解析：根据ε＝hν，λ＝，c＝λν，可得X射线每个光子的能量为ε＝，每个光子的动量为p＝，D正确。 7.我国物理学家曾谨言曾说：“20世纪量子力学所碰到的问题是如此复杂和困难，以至没有可能期望一个物理学家能一手把它发展成一个完整的理论体系。”下列一系列理论都和量子力学的建立紧密相关，其内容正确的是(　　) A.普朗克黑体辐射理论认为：微观粒子的能量是分立的 B.玻尔的氢原子模型认为：电子绕核运动的轨道可以是任意半径 C.德布罗意的物质波假设认为：实物粒子也具有波动性，波长λ＝ D.爱因斯坦的光电效应理论认为：光电子的最大初动能与入射光的强弱有关 答案：A 解析：普朗克黑体辐射理论提出微观粒子的能量是分立的，A正确；玻尔的氢原子模型认为电子绕核运动的轨道不是任意半径，B错误；德布罗意的物质波假设认为实物粒子也具有波动性，波长λ＝，C错误；爱因斯坦的光电效应理论认为光电子的最大初动能与入射光的频率有关，D错误。故选A。 8.脉冲燃料激光器以450 μs的脉冲形式发射波长为585 nm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5.0×10－3 J的能量，真空中光速为3×108 m/s，普朗克常量为6.626×10－34 J·s。下列说法正确的是(　　) A.每个光子的能量约为5.0×10－19 J B.每个光子的动量约为3.9×10－43 kg·m/s C.激光器的输出功率不能小于1.24 W D.每个脉冲传送给瘢痕的光子数约为1.47×1016 答案：D 解析：每个光子的能量约为ε＝＝ J≈3.4×10－19 J，A错误；每个光子的动量约为p＝＝ kg·m/s≈1.1×10－27 kg·m/s，B错误；激光器的输出功率不能小于P＝＝ W≈11.1 W，C错误；每个脉冲传送给瘢痕的光子数约为n＝＝≈1.47×1016，D正确。故选D。 9.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 解析：带电粒子在电场中加速有eU＝mv2＝，由λ＝得λ＝，所以经相同电压加速后的质子与电子相比，质子的德布罗意波波长短，波动性弱，从而质子显微镜分辨本领较强。故选B。 10.(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1 MHz的无线电波的波长，由表中数据可知(　　) 项目 质量/kg 速度/(m·s－1) 波长/m 弹子球 2.0×10－2 1.0×10－2 3.3×10－30 电子(100 eV) 9.0×10－31 6.0×106 1.2×10－10 无线电波 (1 MHz) — 3.0×108 3.3×102 A.要检测弹子球的波动性几乎不可能 B.无线电波通常情况下表现出波动性 C.电子照射到金属晶体上能观察到明显衍射现象 D.只有可见光才有波动性 答案：ABC 解析：弹子球的德布罗意波的波长很短，所以要检测弹子球的波动性几乎不可能，A正确；无线电波的波长很长，波动性明显，B正确；电子的德布罗意波波长与金属晶体的原子间距相差不大，能发生明显的衍射现象，C正确；一切运动的物体都具有波动性，D错误。 11.自然光做光源的光学显微镜的分辨率最高可以达到200 nm，可以看到最小的细菌，大多数的病毒比细菌小，光学显微镜就无能为力了，更别提看到10－10 m大小的原子了，由于光的衍射效应，光学显微镜分辨率难以提升。因为同样的情况下，波长越短衍射效应越不明显，为了提高分辨率，我们可以用波长更短的X射线，甚至用电子束，因为λ＝，当电子能量较高时，可以有较短的波长，目前透射电子显微镜(TEM)的分辨率可以达到0.2 nm。关于显微镜，下列说法正确的是(　　) A.用激光做光源也可以让光学显微镜的分辨率达到0.2 nm B.透射电子显微镜的分辨率不受到本身波长衍射的限制，可以任意提高分辨率 C.透射电子显微镜中电子束虽然可以通过提高能量减小波长来减小衍射效应，但电子显微镜的分辨率不能无限提高 D.如果用质子束替代电子束，质子加速到与电子同样速度的情况下，质子显微镜的分辨率比较低 答案：C 解析：激光与自然光的波长的数量级相同，所以用激光做光源不可以让光学显微镜的分辨率达到0.2 nm，故A错误；随着障碍物的减小，当障碍物的大小与电子束的波长相差不多时，发生明显衍射现象，故B错误，C正确；由p＝mv可知，速度相同，由于质子的质量大于电子的质量，所以质子的动量比电子的动量更大，由λ＝可知质子的德布罗意波波长比电子的德布罗意波波长更短，所以质子显微镜的分辨率比电子的更高，故D错误。 12.(多选)(2022·浙江1月选考)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1.2×10－23 kg·m/s，然后让它们通过双缝打到屏上。已知电子质量取9.1×10－31 kg，普朗克常量取6.6×10－34 J·s，下列说法正确的是(　　) A.发射电子的动能为8.0×10－15 J B.发射电子的物质波的波长为5.5×10－11 m 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 解析：根据动量的大小与动能的关系可知发射电子的动能为Ek＝＝ J≈8.0×10－17 J，故A错误；发射电子的物质波的波长为λ＝＝ m＝5.5×10－11 m，故B正确；实物粒子也具有波粒二象性，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。 学科网（北京）股份有限公司 $