第6章 第2节 实物粒子的波粒二象性（同步练习）-【学而思·PPT课件分层练习】2025-2026学年高二物理选择性必修第三册（鲁科版）

第6章　波粒二象性 第2节　实物粒子的波粒二象性 基础过关练 题组一　对德布罗意波的理解 1.(多选题)根据物质波的理论,下列说法正确的是 (　　) A.微观粒子有波动性,宏观物体没有波动性 B.微观粒子和宏观物体都具有波动性 C.宏观物体的波动性不易被察觉,因为它的波长太长 D.速度相同的质子和电子,电子的波动性更为明显 2.下列关于德布罗意波的认识,正确的是 (　　) A.任何一个物体都有一种波和它对应,这就是物质波 B.X光的衍射证实了物质波的假设是正确的 C.电子的衍射证实了物质波的假设是正确的 D.宏观物体运动时,看不到它的衍射或干涉现象,所以宏观物体不具有波动性 3.(多选题)下表列出了几种不同物体在某种速度下的德布罗意波长和频率为1 MHz的无线电波的波长,由表中数据可知 (　　) 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 5.0×106 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只表现出波动性 C.电子照射到金属晶体上能观察到波动性 D.只有可见光才有波动性 4.(2024河北二模)我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置,发出了波长约为100 nm(1 nm=10-9 m)的极紫外激光脉冲,这种极紫外激光光子可以将分子电离,而又不打碎分子。已知普朗克常量h=6.6×10-34 J·s,则这种极紫外激光光子的动量约为 (　　) A.6.6×10-25 kg·m/s B.6.6×10-27 kg·m/s C.6.6×10-41 kg·m/s D.6.6×10-50 kg·m/s 5.(2024江苏徐州三模)汤姆孙利用电子束穿过铝箔,得到如图所示的衍射图样,则 (　　) A.该实验现象是电子粒子性的表现 B.该实验证实了原子具有核式结构 C.实验中电子的物质波波长与铝箔中原子间距差不多 D.实验中增大电子的速度,其物质波波长变长 6.(2024山东青岛开学考试)透射电子显微镜(TEM)使用高能电子作为光源,简称透射电镜。透射电镜工作时电子经过高压加速和强磁场聚焦后得到观察样品的像。已知显微镜的分辨率与使用光源(光子或电子)的波长成正比,普通光学显微镜分辨率为0.2 μm,透射电镜能清晰地观察到直径2 nm的金原子。若光学显微镜使用的可见光平均波长为600 nm,动量大小为1.1×10-27 N·s,普朗克常量为6.6×10-34 J·s。关于高能电子,下列说法正确的是 (　　) A.波长约为2 nm B.波长约为6×10-6 nm C.动量大小约为1.1×10-29 N·s D.动量大小约为1.1×10-25 N·s 7.如果一个中子和一个质量为10 g的子弹都以103 m/s的速度运动,则它们的德布罗意波的波长分别是多大?(中子的质量为1.67×10-27 kg,普朗克常量为6.63×10-34 J·s) 题组二　对不确定性关系的理解 8.(多选题)关于不确定性关系,下列说法正确的是　 (　　) A.在微观世界中,粒子的位置和动量存在一定的不确定性,不能同时准确测量 B.自然界中的任何物体的动量和位置之间都存在不确定性 C.海森堡不确定性关系说明粒子的位置和动量存在一定的不确定性,都不能测量 D.不确定性关系ΔxΔp≥,Δx与Δp测量精度与测量仪器及测量方法是否完备无关 9.(2023河南郑州一中期末)氦氖激光器所发红光沿x轴正向传播,它的波长为λ=632.8 nm。已知它的光子x坐标的不确定量为400 km,则利用不确定关系式ΔpxΔx≥h可以求得谱线宽度Δλ为 (　　) A.1.58×10-12 nm　　　　　　B.1.00×10-9 nm C.1.58×10-6 nm　　　　　　D.1.23×10-2 nm 10.以下说法正确的是 (　　) A.不能用“轨道”观点来描述微观粒子的运动,微观粒子的位置和动量不能同时精确测定,Δx·Δp≥ B.微观粒子本身也蕴含波动性,波动波长λ= C.频率越高的光波波动性越强,单个光子的能量越大 D.光的双缝干涉的亮条纹就是按照波动理论计算的加强区,是光子到达概率大的地方,这是光子间相互作用的结果 11.如图所示是一个粒子源,产生某种粒子,在其正前方安装只有两条狭缝的挡板,粒子穿过狭缝打在前方的荧光屏上使荧光屏发光。那么在荧光屏上将看到　　　　　　　　　。  12.已知=5.3×10-35 J·s,试求下列情况中速度测定的不确定量,并根据计算结果,讨论在宏观和微观世界中进行测量的不同情况。 (1)一个球的质量m=1.0 kg,测定其位置的不确定量为10-6 m; (2)电子的质量me=9.1×10-31 kg,测定其位置的不确定量为10-10 m。(结果保留两位有效数字) 答案与分层梯度式解析 第6章　波粒二象性 第2节　实物粒子的波粒二象性 基础过关练 1.BD　一切运动的物体都有一种波与它相对应,所以宏观物体、微观粒子都具有波动性,A错误,B正确;物质波的波长与其动量的关系为λ=,因宏观物体的动量较大,所以其对应的德布罗意波波长非常短,不易观察到其波动性,选项C错误;速度相同的质子和电子,电子的质量较小,动量较小,物质波的波长较长,故波动性较明显,选项D正确。 2.C　运动的物体才具有波动性,A项错;宏观物体运动时,由于动量太大,德布罗意波波长太小,所以看不到它的干涉、衍射现象,但仍具有波动性,D项错;X光是波长极短的电磁波,是光子,它的衍射不能证实物质波的存在,B项错,C项正确。 3.ABC　弹子球的波长相对太小,所以检测其波动性几乎不可能,A对;无线电波波长较长,所以通常表现为波动性,B对;电子波长与金属晶体尺度相近,所以能利用金属晶体观察电子的波动性,C对;由物质波理论知,D错。 4.B　根据德布罗意公式可知p===6.6×10-27 kg·m/s,故选B。 5.C　衍射是波的特性,该实验现象是电子波动性的表现,故A错误;电子的发现证明原子能够再分,该实验是波的衍射现象,说明电子具有波动性,不能证实原子具有核式结构,故B错误;发生明显衍射现象的条件是波长与孔的尺寸差不多,可知,实验中电子的物质波波长与铝箔中原子间距差不多,故C正确;根据物质波的表达式有λ==可知,实验中增大电子的速度,其物质波波长变短,故D错误。 6.D　显微镜的分辨率与使用光源(光子或电子)的波长成正比,则0.2 μm=k·600 nm,2 nm=k·λ,解得λ=6 nm,故A、B错误;根据p=可知p==1.1×10-25 N·s,故C错误,D正确。 7.答案　3.97×10-10 m　6.63×10-35 m 解析　中子的动量为p1=m1v 子弹的动量为p2=m2v 根据λ=知中子和子弹的德布罗意波的波长分别为λ1=,λ2= 联立以上各式解得λ1=,λ2= 将m1=1.67×10-27 kg,v=103 m/s,m2=1.0×1 kg,h=6.63×10-34 J·s代入上面两式可解得 λ1≈3.97×10-10 m,λ2=6.63×10-35 m。 8.ABD　微观世界中,粒子的位置和动量存在一定的不确定性,不能同时准确测量,A正确;如果同时测量某个微观粒子的位置和动量,位置的测量结果越精确,动量的测量误差就越大,反之,动量的测量结果越精确,位置的测量误差就越大,C错误;不确定性关系是自然界的普遍规律,但由于普朗克常量是一个很小的量,对宏观物体来说,这种不确定性关系可以忽略不计,B正确;Δx与Δp的测量精度与测量仪器及测量方法是否完备无关,D正确。 9.B　根据光子的波粒二象性得光子的动量为px=,又Δpx=·Δλ,根据不确定关系式,有ΔpxΔx≥h,联立解得Δλ=1.00×10-9 nm,故选B。 10.B　微观粒子的动量和位置不能同时精确确定,不能用“轨道”观点来描述粒子的运动,但Δx·Δp≥,故A错误;微观粒子本身也蕴含波动性,波动波长为λ=,故B正确;频率越高的光波能量越大,但波动性越弱,故C错误;在光的双缝干涉中减小光的强度,让光子只能一个接一个地打到光屏上,经过足够长时间,仍然发现相同的干涉条纹,这表明光的波动性不是由光子之间的相互作用引起的,故D错误。 11.答案　明暗相间的干涉条纹 解析　由于粒子源产生的粒子是微观粒子,它的运动受波动性支配,对大量粒子运动到达屏上某点的概率,可以用波的特征进行描述,即产生双缝干涉,在屏上将看到明暗相间的干涉条纹。 12.答案　见解析 解析　(1)球的速度测定的不确定量 Δv≥= m/s=5.3×10-29 m/s 这个速度不确定量在宏观世界中微不足道,可认为球的速度是确定的,其运动遵从经典物理学理论。 (2)电子的速度测定的不确定量 Δv≥= m/s≈5.8×105 m/s 这个速度不确定量不可忽略,不能认为电子具有确定的速度,其运动不能用经典物理学理论处理。 7 学科网（北京）股份有限公司 $