第6章 第3节 波粒二象性-【学霸黑白题】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（教科版）

第3节 波 白题基础过关练 题型1光的波粒二象性 1.(2023·陕西宝鸡期末)下列哪组现象能说明 光具有粒子性 A.光的干涉 B.光的偏振 C.泊松亮斑 D.康普顿效应 2.关于光的波粒二象性，下列说法中不正确的是 () A.波粒二象性指光有时表现为波动性，有时 表现为粒子性 B.光的频率越高，粒子性越明显 C.能量越大的光子其波动性越显著 D.光的波粒二象性应理解为：在某种场合下 光的粒子性表现明显，在另外某种场合下 光的波动性表现明显 3.用很弱的光做双缝干涉实验，把入射光减弱到 可以认为光源和感光胶片之间不可能同时有 两个光子存在，如图所示是不同数量的光子照 射到感光胶片上得到的照片.这些照片说明 ( 7个电子 3000个电子 70000个电子 A.光只有粒子性没有波动性 B.光只有波动性没有粒子性 C.少量光子的运动显示波动性，大量光子的 运动显示粒子性 D.少量光子的运动显示粒子性，大量光子的 运动显示波动性 题型2德布罗意物质波假说 4.(2022·江苏徐州期中)下列关于物质波的说 法正确的是 A.宏观物体也具有波动性 选择性必修第三册·JK 粒二象性 限时：20min B.质子比电子更容易形成晶格衍射图样 C.两个物体的动能不等，物质波的波长一定 不等 D.两个物体的动量不等，物质波的波长可能 相等 5.(2022·陕西雨金中学质检)关于物质的波粒 二象性，下列说法中不正确的是 () A.不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微 粒都具有波粒二象性 B.运动的微观粒子与光子一样，当它们通过 一个小孔时，都没有特定的运动轨道 C.波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、 对立的，但在微观高速运动的现象中是统 一的 D.实物粒子的运动有特定的轨道，所以实物 不具有波粒二象性 6.(2023·山西泽州一中质检)关于物质波，下 列说法正确的是 () A.速度相等的电子和质子，电子的波长长 B.动能相等的电子和质子，电子的波长短 C.动量相等的电子和中子，中子的波长短 D.如果甲、乙两电子的速度远小于光速，甲电 子的速度是乙电子的3倍，则甲电子的波 长也是乙电子的3倍 7.(2024·黑龙江鸡西二中质检)（多选）影响显 微镜分辨本领的一个因素是波的衍射，衍射 现象越明显，分辨本领越低.利用电子束工作 的电子显微镜有较高的分辨本领，它是用高 压对电子束加速，最后打在感光胶片上来观 察显微图像，以下说法正确的是 () A.电子和质子经过相同的加速电压加速后， 质子的德布罗意波波长比电子的大 黑白题76 B.电子和质子经过相同的加速电压加速后， 质子的德布罗意波波长比电子的小 C.如果加速电压相同，则用质子束工作的显 微镜比用电子束工作的显微镜分辨本领高 D.如果加速电压相同，则用质子束工作的显 微镜比用电子束工作的显微镜分辨本领低 题型3实物粒子波动性的实验证实 8.在历史上，最早证明了德布罗意波存在的实验 是 A.弱光衍射实验 B.电子束在晶体上的衍射实验 C.弱光干涉实验 D.X射线的衍射实验 9.（2023·湖南衡阳模拟)（多选）1927年，戴维 孙和G.P.汤姆孙分别完成了电子衍射实验， 该实验是荣获诺贝尔奖的重大近代物理实验 之一.如图甲所示是该实验装置的简化图，如 图乙所示为电子束的衍射图样，下列说法正 确的是 窄缝晶体（光栅 甲 A.亮条纹是电子到达概率大的地方 B.暗条纹是电子一定不到达的地方 C.该实验说明实物粒子具有粒子性 D.该实验说明实物粒子具有波动性 10.(2023·淅江宁波九校期末)让电子束通过 电场加速后，照射到金属晶格（大小约为 1010m)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 第六章黑 C.增大晶格尺寸，更容易发生衍射 D.动量相等的质子和电子，通过相同的晶 格，质子更容易衍射 题型4概率波与经典波的差异 1.大量偶然事件的整体表现所显示的规律性， 叫作统计规律.如图所示的容器中，上部规则 地布有许多铁钉，下部用隔板分割成许多等 宽的狭槽，大量的小球可通过其上方漏斗形 入口落下，装之前有玻璃板覆盖，使小球最 终落在槽内.让大量小球从上方漏斗形人口 落下，以阴影表示最终落在槽内左右小球 的分布形状，应是 L A B 2.下列关于概率波的说法中，正确的是（ A.概率波就是机械波 B.物质波是一种概率波 C.概率波和机械波的本质是一样的，都能发 生干涉和衍射现象 D.在光的双缝干涉实验中，若有一个粒子， 则可以确定它从其中的哪一个缝中穿过 3.(多选)电子的运动受波动性的支配，对于氢 原子的核外电子，下列说法正确的是() A.氢原子的核外电子可以用确定的坐标描 述它在原子中的位置 B.电子绕核运动时，可以运用牛顿运动定律 确定它的轨道 C.电子绕核运动的“轨道”其实是没有意 义的 D.电子轨道只不过是电子出现的概率比较 大的位置 白题7 黑题应用提优场 1.(2023·宁夏吴忠中学期末)关于光的本性， 下列说法正确的是 ( A.爱因斯坦于1905年提出光子说，光子就是 光电效应中的光电子 B.光电效应现象和康普顿效应分别从能量和 动量角度反映了光的粒子性 C.光的波粒二象性是综合了牛顿的微粒说和 惠更斯的波动说得出来的 D.大量光子产生的效果往往显示出粒子性， 少量光子产生的效果往往显示出波动性 2.（多选)运动的微观粒子具有波粒二象性，有 能量E、动量p,也对应着一定的波长入.m表 示粒子的质量，下列图像正确的是( <∠1∠ 3.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 4.一对正负电子相遇后转化为一对光子的过程 称为湮灭.已知电子质量为m=9.1×1031kg 真空中光速c=3×108m/s,普朗克常量为h= 6.63×104J·s.则一对静止的正负电子湮灭 后产生的每个光子的动量大小为 () A.2.73×1022kg·m/sB.2.73×1021kg·m/s C.1.60×1045kg·m/sD.1.60×104kg·m/s 选择性必修第三册·JK 限时：l2min 5.（2023·浙江宁波二模)有人设想在遥远的宇 宙探测时，给探测器安上反射率极高（可认为 100%)的薄膜，并让它正对太阳，用光压为动 力推动探测器加速.已知某探测器在轨道上运 行，阳光恰好垂直照射在薄膜上，若膜面积 为S,每秒每平方米面积获得的太阳光能为 E,探测器总质量为M,光速为c,则探测器获 得的加速度大小的表达式是（光子动量为p= h ( A.28 2ES 2ES B. ES D. cM e'M cM cMh 压轴挑战 6.(2023·湖南衡阳四中期 男运 末)某种波及全球的病毒直广 径约为100nm,由于最短 可见光波长约为400nm, 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 于捕捉到了它的图像，正所谓越艳丽越有 毒.已知电子的质量为9×10-31kg,电子的电 荷量为1.6×10-19C,普朗克常量为6.6× 1034J·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 摄到病毒的3D图像 D.德布罗意波长为0.2nm的电子，可由静 止电子通过约37.8V的电压加速得到 进阶突破拔高练P16 黑白题78黑题应用提优练 1.A解析：根据爱因斯坦光电效应方程有E=hw-Wo, 3E=2hw-W。,解得W。=Ek,故选A 2.D解析：由光电效应方程E=hm-W。,结合图像可知，极限 频率为。，有h加。-W。=0.换用其他金属开展相同实验，不同 金属的逸出功不同，故极限频率不一样；但是最大初动能E 与人射光频率的图像的斜率是普朗克常量，为定值故图 D正确，ABC错误故选D. 3.C解析：A.根据c=入v可知，要使该探测器正常工作，光 源S发出的光频率最小为，波长则小于二，故A错误； B.根据爱因斯坦的光电效应方程可知，用极限频率更高的 材料取代钠，只要频率小于光源$发出的光的频率，则该探 测器都能正常工作，故B错误；C.光电流最小为I时，报警系 报警，则1时间内产生的光电子的个数最少为八=， 间内射向光电管钠表面的光子数最少为N=”=上，故C正 n en 确：D.光的频率大小决定能否使光电管发生光电效应，频率 一定时，光电流的大小取决于光的强度，所以光的强度越高， 光电烟雾探测器灵敏度越高，故D错误.故选C. 压轴挑战 4.C解析：电子在电容器里面减速运动，所以受到向左的电 场力的作用，所以场强方向向右，电容器右侧极板带负电.一 束单色光入射到截止频率为。的金属板K上，射出电子的 最大初动能为E,hw-W=Ek,hw。=W,电子在电容器中减速 运动，由动能定理得：-U=0-E,电容器两极板间的电势差 :0=Q,根据以上各式，解得：w=+5,故选项C正 选项ABD错误 第3节波粒二象性 白题基础过关练 1.D解析：光的干涉、光的偏振说明光具有波动性，而泊松亮 斑即光的衍射现象，也说明光具有波动性，康普顿效应说明 光具有粒子性.故选D. 2.C解析：波粒二象性指光有时表现出的粒子性明显，有时 表现出的波动性较明显，或者说在某种场合下光的粒子性表 现明显，在另外某种场合下，光的波动性表现明显，故AD正 确，不符合题意：BC.光的频率越高，能量越大，粒子性相对 波动性越明显，B正确，不符合题意，C错误，符合题意.故 选C. 3.D解析：由于光的传播不是连续的，而是一份一份的，每一 份就是一个光子，所以每一次经狭缝只有一个光子，当一个 光子到达某一位置时，该位置感光留下痕迹，由于单个光子 表现粒子性，即每个光子所到达的区域是不确定的，可大量 光子表现出波动性，所以长时间曝光后最后形成了第三个图 片中明暗相间的条纹，因此这些照片说明了光具有波粒二象 性，即少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波 动性，ABC错误，D正确.故选D. 4.A解析：A.不管是微观粒子还是宏观运动的物体，都具有 波动性，A正确；B.电子质量远小于质子，比质子更容易形 成晶格衍射图样，B错误；C.根据物质波的波长公式A=么 两个物体的动能不等，但两个物体的动量可能相等，则物质 选择性必修第三册·JK 波的波长可能相等，C错误：D.根据物质波的波长公式入= 可知两个物体的动量不等，物质波的波长不可能相等， p D错误.故选A 5.D解析：AD.德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出了 物质波的概念，认为一切运动的实物粒子，都具有波粒二象 性，A正确，不符合题意，D错误，符合题意；B.运动的微观粒 子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动 轨道，B正确，不符合题意：C.波动性和粒子性，在宏观现象 中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的， C正确，不符合题意故选D. 6.A解析：A由入=个可知，动量大的波长短，电子与质子的 速度相等时，电子质量小，动量小，波长长，故A正确：B.电 子与质子动能相等时，由动量与动能的关系p=√2mE可 知，电子的动量小，波长长，故B错误：C.动量相等的电子和 中子，其波长相等，故C错误；D.如果甲、乙两电子的速度远 小于光速，甲电子的速度是乙电子的3倍，甲电子的动量也 是乙电子的3倍，则甲电子的波长应是乙电子的}，故D错 误故选A 7.BC解析：AB.设粒子的质量为m、电荷量为q,加速电压为 U,加速之后的速度为”，则有gU=气m,粒子的动量为 D三mw,根据德布罗意波长公式可得入三。，整理得A」 九，电子和质子的带电量大小相等，质子质量大于电子 √2qUm 的质量，因此，电子和质子经过相同的加速电压加速后，质子 的德布罗意波波长比电子的小，A错误，B正确；CD.加速电 压相同，质子的德布罗意波波长比电子的小，相同情况下，波 长越短衍射现象越不明显，显微镜分辨本领越高，因此，如果 加速电压相同，则用质子束工作的显微镜比用电子束工作的 显微镜分辨本领高，C正确，D错误故选BC. 8.B解析：A.弱光衍射实验证明了光的波动性，选项A不符 合题意：B.电子束在晶体上的衍射实验最早证明了德布罗 意波存在，选项B符合题意：C.弱光干涉实验证明了光的波 动性，选项C不符合题意；D.X射线本身就是一种波，而不 是实物粒子，故X射线的衍射实验不能证明德布罗意波的 存在，选项D不符合题意.故选B. 9.AD解析：AB.物质波也是概率波，亮条纹是电子到达概率 大的地方，暗条纹是电子到达概率小的地方，B错误，A正 确；CD.电子属于实物粒子，电子衍射实验说明电子具有波 动性，说明物质波理论是正确的，与光的波动性无关，C错 误，D正确.故选AD. 10.B解析：A.电子衍射图样说明了电子具有波动性，故A错 误，B根羯U=分，A=点解得入=2加速电压 √J2meU 越大，电子的物质波波长越短，故B正确C.根据衍射的条 件可知，增大晶格尺寸，更不容易发生衍射，故C错误； D.根据入=力，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错误故 选B. 黑白题28 11.D解析：让大量小球从上方漏斗形入口落下，显示出规律 性，按正态分布，落在槽内左右小球的分布形状如选项D 所示.故选D. 12.B解析：A.概率波与机械波是两个不同的概念，二者的本 质不同，故A错误；B.物质波也就是德布罗意波，是一种概 率波，指粒子在空间中某点某时刻可能出现的几率符合一 定的概率函数规律，故B正确：C.概率波和机械波都能发 生干涉和衍射现象，但其本质是不一样的，故C错误：D.根 据测不准原理，在光的双缝干涉实验中，若有一个粒子，则 不能确定它从其中的哪一个缝中穿过，故D错误故选B. 13.CD解析：微观粒子的波动性是一种概率波，对应微观粒 子的运动，牛顿运动定律已经不适用了，所以氢原子的核外 电子不能用确定的坐标描述它在原子中的位置，故AB 不正确：电子的“轨道”其实是没有意义的，电子轨道只不 过是电子出现的概率比较大的位置，故CD正确.故选CD. 黑题应用提优练 1.B解析：A.光子和光电子不是一种粒子，光子不带电，而光 电子带负电，光电子是光电效应中吸收光子后飞离金属表面 的电子，故A错误：B.光电效应现象和康普顿效应分别从能 量和动量角度反映了光的粒子性，故B正确：C.光的波粒二 象性认为光是一份一份的光子构成的，光子是一种没有静止 质量的能量团，与牛顿的微粒说中的实物粒子有本质区别； 光同时还是一种概率波，可以用波动规律来解释，但与惠更 斯的波动说中的光是一种机械波有本质区别，故C错误； D.少量光子产生的效果往往显示出粒子性，大量光子产生 的效果往往显示出波动性，故D错误故选B. 2.AC解析：AB.能量E表达式E=mc2=hm=h 入，E-m图像 是一个正比例函数，故A正确，B错误；CD.动量p表达式 P==仁会，故是正比例两数放C正确，D错误故 选AC. 3.C解析：AB.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，AB错误：CD.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.故选C. 4.A解析：一对静止的正负电子湮灭后产生的光子动量和为 0,两光子的频率相同，动量大小相同，结合2mc2=2hw,p= A=,解得p=mc=273xI02kg·ms,故选A h 5.A解析：由B=加，p=久以及光在真空中光速c=加知，光 子的动量和能量之间关系为E=p心.设时间t内射到探测器上 的光子个数为n,每个光子能量为E',光子射到探测器上后 全部反射，则这时光对探测器的光压最大，设这个压强为 P,每秒每平方米面积获得的太阳光能为”，由动量定理 得F·片=2印，压强PE= .对探测器应用牛顿第二定律 n S F=Ma,可得a=PsS —,联立解得α=2，故A正确，BCD错 误故选A. 参考答案与解析 压轴挑战 6.D解析：AB.影响电子显微镜分辨率的直接因素是光源的 波长，波长越短，加速电压越高，分辨率越高，故AB错误： h C.相同动能的质子和电子，根据p=√2m区p=人，联立解 得A=b ，因质子质量大于电子质量，所以质子的波长 √/2mE 小于电子的波长，波长越短，分辨率越高，所以，更能“拍摄” 到病毒的3D影像，故C错误；D.由动能定理cU= 2m2,电 ，联立解得U= 子动量p=入 2am,代人数据得U=37.8V, 故D正确.故选D. 本章达标检测 白题单元达标测 1.C解析：A.一般物体辐射电磁波的情况与温度有关，也与 材料的种类及表面情况有关，A错误：B.黑体能完全吸收入 射的各种波长的电磁波而不发生反射，但黑体可以向外辐射 电磁波，看起来不一定是黑色的，B错误C.随着温度的升 高，黑体辐射电磁波的辐射强度将会增加，C正确；D.黑体 辐射随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向 移动，D错误故选C. 2.C解析：AB.根据题意有截止电压U。=1.5V,则光电子的 最大初动能E,=eU。=1.5eV,根据爱因斯坦光电效应方程 W。=hw-E4=4.2eV-1.5eV=2.7eV,故AB错误；C.当电流 表示数为零时，断开开关，这时没有反向截止电压，电流表示 数不为零，故C项正确；D.将电源的正负极调换，变阻器滑 片从b移到α，当光电流达到饱和光电流后，电流表的示数 就不再变化，故D项错误故选C. 3.B解析：A.在激光制冷中体现了激光的粒子性，故A错误； B根器德布罗意被长公式有入广二可得一个光于的动 量为p,=,根据动量守恒有mp,=m,所以原子吸收第 个光子后速度的变化量为△如=0-o三化，故B正确 C.由动量守恒，每个光子的动量相同，所以原子每吸收一个 光子后速度政变量相同，故C错误：D.原子吸收个光子 mcvo hv 后，根据动量守恒有mto一9。=mu,即mohw·。 =mt2' 解得2=0，故D错误故选B. 4.(1)hc1 解析：（山根据光电效应方程=h只-，=之m, 1 解得。=hC1 才2m: 黑白题29