课时跟踪检测(十八) 粒子的波动性和量子力学的建立（Word练习）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（人教版 江苏专用）

课时跟踪检测(十八)　粒子的波动性和量子力学的建立 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.在通往量子论的道路上,一大批物理学家做出了卓越的贡献,下列有关说法错误的是 (　　) A.普朗克在1900年把能量子引入物理学,破除了“能量连续变化”的传统观念 B.玻尔第一次将量子观念引入原子领域,提出了定态和跃迁的概念 C.赫兹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 D.戴维森和G.P.汤姆孙分别通过实验得到了电子的衍射图样,证实了电子的波动性 3.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.少量的光子不具有波动性,大量的光子具有波动性 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 4.质量为m的粒子原来的速度为v,现将粒子的速度增大为2v,则该粒子的物质波的波长将(粒子的质量保持不变) (　　) A.保持不变 B.变为原来波长的两倍 C.变为原来波长的一半 D.变为原来波长的倍 5.已知空气分子的平均动能为kT(k为玻尔兹曼常数,k=1.38×10-23 J/K),则在常温下,质量为m=4.7×10-23 kg的空气的德布罗意波波长的数量级为(取普朗克常数h=6.63×10-34 J·s) (　　) A.10-10 m B.10-11 m C.10-12 m D.10-13 m 6.(2025·南通高二月考)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,则处于激发态的氚核的德布罗意波波长为 (　　) A. B. C. D. 7.让电子束通过电场加速后,照射到金属晶格(大小约为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,电子的物质波波长越短 C.增大晶格尺寸,更容易发生明显衍射 D.动量相等的质子和电子,通过相同的晶格,质子更容易发生明显衍射 8.(2024·湖南高考)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 9.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 10.某病毒的尺寸约为100 nm,由于最短可见光波长约为400 nm,所以我们无法用可见光捕捉该病毒的照片。科学家用电子显微镜,即加速电场中的电子,使其表现为波长远小于可见光的波,终于捕捉到了该病毒的图像。已知电子的质量为9×10-31 kg,电子的电荷量为1.6×10-19 C,普朗克常量为6.6×10-34 J·s,不考虑相对论效应,则下列说法正确的是 (　　) A.电子显微镜的分辨率非常高,是由于电子的德布罗意波长非常长 B.电子显微镜的分辨率与加速电压有关,加速电压越高,则分辨率越低 C.若用相同动能的质子代替电子,不能“拍摄”到该病毒的3D图像 D.德布罗意波长为0.2 nm的电子,可由静止电子通过约37.8 V的电压加速得到 11.(2025·陕晋宁青高考)我国首台拥有自主知识产权的场发射透射电镜TH—F120实现了超高分辨率成像,其分辨率提高利用了高速电子束波长远小于可见光波长的物理性质。一个静止的电子经100 V电压加速后,其德布罗意波长为λ,若加速电压为10 kV,不考虑相对论效应,则其德布罗意波长为 (　　) A.100λ B.10λ C.λ D.λ 12.(10分)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,普朗克常量取6.63×10-34 J·s,真空中的光速c=3×108 m/s,结果均保留两位有效数字) 13.(12分)高速电子流射到固体上,可产生X射线,产生X射线的最大频率由公式hνm=Ek确定,Ek表示电子打到固体上时的动能。设电子经过U=9 000 V高压加速,已知电子质量me=9.1×10-31kg,电子电荷量e=1.60×10-19 C,普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,真空中的光速c=3×108 m/s。求: (1)加速后电子对应的德布罗意波长;(6分) (2)产生的X射线的最短波长及一个光子的最大动量。(6分) 课时跟踪检测(十八) 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　普朗克在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念，A正确，不符合题意；玻尔第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，B正确，不符合题意；德布罗意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，C错误，符合题意；戴维森和G.P.汤姆孙分别通过实验得到了电子的衍射图样，证实了电子的波动性，D正确，不符合题意。 3．选C　康普顿效应揭示了光具有粒子性，故A错误；少量的光子依然具有波动性，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。 4．选C　根据物质波的波长公式λ＝＝可知，v增大为2v时，λ变为，故C正确。 5．选C　由于在常温下，假设T＝300 K，则有λ＝＝＝，代入数据解得λ≈1.06×10－12 m，故选C。 6．选D　由题意知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，处于激发态的氚核的德布罗意波波长λ3＝，解得λ3＝，故选D。 7．选B　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，电子的物质波波长越短，故B正确；根据明显衍射的条件可知，增大晶格尺寸，更不容易发生明显衍射，故C错误；根据λ＝可知，动量相等的质子和电子，对应的物质波波长也相等，通过相同的晶格，衍射程度相同，故D错误。 8．选B　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；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；石墨对X射线的散射过程遵循动量守恒定律，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＝可知散射后的波长变长，故C错误；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．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。 10．选D　影响电子显微镜分辨率的直接因素是电子的波长，加速电压越高，电子动量越大，波长越短，分辨率越高，故A、B错误；相同动能的质子和电子，根据p＝，p＝，联立解得λ＝，因质子质量大于电子质量，所以质子的波长小于电子的波长，波长越短，分辨率越高，所以更能“拍摄”到该病毒的3D影像，故C错误；由动能定理eU＝mv2，电子动量p＝，联立解得U＝，代入数据得U≈37.8 V，故D正确。 11．选C　设电子经过电压加速后速度大小为v，由动能定理得eU＝mv2，电子的动量大小为p＝mv，电子的德布罗意波长为λ＝，联立解得λ＝，因为U′∶U＝100∶1，解得λ′＝λ，C正确，A、B、D错误。 12．解析：根据康普顿效应，光子的动量 p＝＝＝ 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 13．解析：(1)电子经高压加速，根据动能定理， 电子动能Ek＝eU＝mv2 对应的德布罗意波长λe＝＝， 联立得λe＝≈1.3×10－11 m。 (2)由题意可知，hνm＝Ek＝eU，又有λminνm＝c 解得λmin＝≈1.4×10－10 m； 一个光子的最大动量pm＝＝＝4.8×10－24 kg·m/s。 答案：(1)1.3×10－11 m (2)1.4×10－10 m　4.8×10－24 kg·m/s 3 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $