课时跟踪检测(二十) 实物粒子的波粒二象性（Word练习）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（鲁科版）

课时跟踪检测(二十)　实物粒子的波粒二象性 (网阅作业，选择题请在答题区内作答) 　　　　　　 　　　　 　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　 1.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相同本质的物质 B.德布罗意把光的波粒二象性推广到实物粒子，认为实物粒子也具有波动性 C.康普顿效应表明光具有波动性，即光子不仅具有能量还具有动量 D.粒子的动量越小，其波动性越不显著 2.关于电子的运动规律，以下说法正确的是 (　　) A.电子如果表现出粒子性，则无法用轨迹来描述它们的运动，其运动遵循牛顿运动定律 B.电子如果表现出粒子性，则可以用轨迹来描述它们的运动，其运动遵循牛顿运动定律 C.电子如果表现出波动性，则无法用轨迹来描述它们的运动，空间分布的概率遵循波动规律 D.电子如果表现出波动性，则可以用轨迹来描述它们的运动，其运动遵循牛顿运动定律 3.德布罗意认为实物粒子也具有波动性，他给出了德布罗意波波长的表达式λ=。现用同样的直流电压加速原来静止的一价氢离子H+和二价镁离子Mg2+，已知氢离子与镁离子的质量之比为1∶24，则加速后的氢离子和镁离子的德布罗意波长之比为 (　　) A.1∶4 B.1∶4 C.4∶1 D.4∶1 4.(2025·浙江6月选考)一束高能电子穿过铝箔，在铝箔后方的屏幕上观测到如图所示的电子衍射图样，则 (　　) A.该实验表明电子具有粒子性 B.图中亮纹为电子运动的轨迹 C.图中亮纹处电子出现的概率大 D.电子速度越大，中心亮斑半径越大 5.(2025·龙岩高二检测)下列关于波粒二象性、物质波的说法中，正确的是 (　　) A.康普顿效应散射光中出现了大于X射线波长的成分，揭示了光具有波动性 B.不确定性关系指出，微观粒子的动量以及坐标都无法确定 C.动能相等的电子和质子，电子的物质波波长更大 D.光的干涉现象说明光是概率波，而德布罗意波不是概率波 6.(2025·南平高二检测)一个中子与一个氘核相向对撞结合成一个处于激发态的氚核，然后向低能级跃迁并释放光子。已知中子的德布罗意波波长为λ1，氘核的德布罗意波波长为λ2，且λ1>λ2，则处于激发态氚核的德布罗意波波长为 (　　) A. B. C. D. 7.(双选)从衍射的规律可以知道，狭缝越窄，屏上中央亮条纹就越宽，由不确定性关系式ΔxΔp≥判断，则下列说法正确的是 (　　) A.入射的粒子有确定的动量，射到屏上的粒子就有准确的位置 B.狭缝的宽度变小了，因此粒子的不确定性也变小了 C.更窄的狭缝可以更准确地测得粒子的位置，但粒子动量的不确定性却更大了 D.微观粒子的动量和位置不可能同时确定 8.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= 9.(2024·贵州高考)(双选)我国在贵州平塘建成了世界最大单口径球面射电望远镜FAST，其科学目标之一是搜索地外文明。在宇宙中，波长位于搜索地外文明的射电波段的辐射中存在两处较强的辐射，一处是波长为21 cm的中性氢辐射，另一处是波长为18 cm的羟基辐射。在真空中，这两种波长的辐射相比，中性氢辐射的光子 (　　) A.频率更大 B.能量更小 C.动量更小 D.传播速度更大 10.(2025·重庆高考)在科学实验中可利用激光使原子减速，若一个处于基态的原子朝某方向运动，吸收一个沿相反方向运动的能量为E的光子后跃迁到相邻激发态，原子速度减小，动量变为p。普朗克常量为h，光速为c，则 (　　) A.光子的波长为 B.该原子吸收光子后质量减少了 C.该原子吸收光子后德布罗意波长为 D.一个波长更长的光子也能使该基态原子跃迁到激发态 11.(10分)爱因斯坦的相对论提出，物体的能量和质量之间存在一个定量关系：E=mc2，其中c为光在真空中的速度。计算频率为ν=5×1014Hz的光子具有的动量是多少?若一电子的动量与该光子相同，该电子的运动速度是多少?该电子物质波的波长λe是多少?(电子质量取9.1×10-31 kg，结果均保留两位有效数字) 12.(10分)随着我国的国力不断增强，许多科研机构提出了建立大型粒子对撞机的计划。大型粒子对撞机可以说是一个非常高尖端的科学设备，在全世界范围内，很少有国家能建造出来。其不光是因为科学技术难度高，还因为建造的成本也非常高。 已知电子的质量me=9.0×10-31 kg，若对撞机可将电子的速度加速到2×10-6 m/s，求其位置的最小不确定量=5.3×10-35 J·s，结果保留三位有效数字。 13.(12分)一颗质量为5.0 kg的炮弹在运动。普朗克常量h=6.63×10-34 J·s，光在真空中的速度c=3×108 m/s。 (1)以200 m/s的速度运动时，它的德布罗意波波长多大?(4分) (2)假设它以光速运动，它的德布罗意波波长多大?(4分) (3)若要使它的德布罗意波波长与波长是400 nm的紫光波长相等，则它必须以多大的速度运动?(4分) 4 / 4 学科网（北京）股份有限公司 课时跟踪检测(二十) 1.选B　实物粒子与光子一样都具有波粒二象性，但实物粒子与光子本质不同，故A错误；德布罗意把光的波粒二象性推广到实物粒子，认为实物粒子也具有波动性，故B正确；康普顿效应表明光具有粒子性，即光子不仅具有能量还具有动量，故C错误；根据德布罗意的物质波公式λ=可知，粒子的动量越小，波长越长，其波动性越明显，故D错误。 2.选C　电子运动对应的物质波是概率波，少量电子表现出粒子性，无法用轨迹描述其运动，也不遵循牛顿运动定律，A、B错误；大量电子表现出波动性，无法用轨迹描述其运动，可确定电子在某点附近出现的概率，且概率遵循波动规律，C正确，D错误。 3.选D　离子加速后的动能Ek=qU，离子的德布罗意波波长λ===，所以∶=4∶1，故D正确。 4.选C　衍射是波特有的现象，该实验表明电子具有波动性，故A错误；电子的波动是一种概率波，题图中亮纹处电子出现的概率大，亮纹处并非电子运动的轨迹，故B错误，C正确；根据物质波的表达式有λ==，可知电子的速度越大，其物质波波长越短，衍射现象越不明显，则中心亮斑半径越小，D错误。 5.选C　康普顿效应揭示了光具有粒子性，故A错误；不确定性关系指出，微观粒子的位置与动量不可同时被确定，故B错误；根据动量和动能关系p2=2mEk，可知动能相等的电子和质子，电子的质量小，电子的动量小，根据物质波的波长公式λ=，可知电子的物质波波长更大，故C正确；光的干涉现象说明光是概率波，德布罗意波也是概率波，故D错误。 6.选D　中子的德布罗意波波长为λ1，则有λ1=，氘核的德布罗意波波长为λ2，则有λ2=，由于λ1>λ2，则有p1<p2，中子与氘核相向对撞结合过程动量守恒，以氘核动量方向为正方向，则有p2-p1=p3，处于激发态氚核的德布罗意波波长为λ3=，解得λ3=，故选D。 7.选CD　不确定性关系表明，粒子的位置与动量不可同时被确定，故A错误，D正确；位置的不确定性与动量的不确定性遵守不等式ΔxΔp≥，Δx、Δp测量精度与测量仪器及测量方法是否完备无关，故B错误；更窄的狭缝可以更准确地测得粒子的位置，但粒子动量的不确定性却更大了，故C正确。 8.选D　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=，故D正确。 9.选BC　所有电磁波在真空中传播的速度相等，都是c，D错误；由光子频率与波长公式ν=，能量公式E=hν，动量与波长公式p=可知，中性氢辐射的光子波长更长，频率更小，能量更小，动量更小，A错误，B、C正确。 10.选C　光子能量公式为E=hν=，解得波长λ=，故A错误；原子吸收光子后，能量增加E，根据质能方程 Δm=，质量应增加而非减少，故B错误；由题意可知吸收光子后原子动量为p，根据德布罗意波长公式可知波长为λ1=，故C正确；原子吸收光子跃迁需光子能量严格等于能级差，波长更长的光子能量更低，无法满足跃迁条件，故D错误。 11.解析:根据光子说，光子的能量E=hν=mc2，故得动量p=mc== kg·m/s≈1.1×10-27 kg·m/s 设电子质量为me，速度为ve，动量为pe，则pe=meve 依题意pe=p 则电子的速度大小为 ve=== m/s≈1.2×103 m/s 电子物质波的波长为 λe=== m≈6.0×10-7 m。 答案:1.1×10-27kg·m/s　1.2×103 m/s　6.0×10-7 m 12.解析:由不确定性关系ΔxΔp≥ ① 由动量定义得Δp=meΔv ② 联立①②并代入数据解得Δx≈29.4 m。 答案:29.4 m 13.解析:(1)炮弹以200 m/s的速度运动时其德布罗意波波长λ1=== m=6.63×10-37 m。 (2)炮弹以光速运动时的德布罗意波波长 λ2=== m=4.42×10-43 m。 (3)由λ==， 得v== m/s=3.315×10-28 m/s。 答案:(1)6.63×10-37 m　(2)4.42×10-43 m (3)3.315×10-28 m/s $