4.5 粒子的波动性和量子力学的建立 分层作业-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

4.5粒子的波动性和量子力学的建立 分层作业 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ A层 1．从量子力学理论系统建立到2025年，恰好100周年，以下关于量子力学相关的物理学史和理论阐述正确的是（　　） A．普朗克黑体辐射理论认为：电磁波的能量是分立的 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，其波长为 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频率成正比 2．我国物理学家曾谨言曾说：“20世纪量子物理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 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 3．（多选）下列说法正确的有（　　） A．传感器是一种把非电学量转化成电学量的元器件 B．牛顿第一定律又称为惯性定律，它是可以用实验直接验证 C．光电效应、康普顿效应和多普勒效应都可证明光具有粒子性 D．不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响 4．（多选）实物粒子和光都具有波粒二象性，下列说法正确的是（　　） A．人们借助中子衍射来研究晶体结构的实验利用了中子的波动性 B．电子束通过双缝后形成的干涉图样体现了电子的粒子性 C．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释 D．光电效应和康普顿效应揭示了光的粒子性 5．电子质量为me，质子质量为mp，求被1kV电压加速的电子和质子的德布罗意波长之比。 B层 6．氢原子能级图如图甲所示，、、分别表示第一、第二、第三能级的能量，由氢原子能级跃迁产生的光照射图乙电路中的光电管阴极K时，电流表有示数，已知可见光的波长在之间，普朗克常量，光速，则下列说法正确的是（　　） A．大量处于能级的氢原子跃迁时可放出3种可见光 B．处于能级的原子向能级跃迁产生的光，其动量为 C．将图乙实验电路的滑片P向端滑动，则电流表的示数会不断增大 D．处于基态的氢原子，吸收一个光子后跃迁到更高轨道，电子的动能变大 7．已知普朗克常量，电子的质量为，一个电子和一滴直径约为的油滴具有相同动能，则电子与油滴的德布罗意波长之比的数量级为（　　）（） A． B． C． D． 8．（多选）这次波及全球的新冠病毒的尺寸约为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6.6×10-34J·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短 B．电子显微镜与加速电压有关，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，也能拍摄到新冠病毒的3D图像 D．德布罗意波长为0.2nm电子，可由静止电子通过约37.8V的电压加速得到 9．（多选）下列说法正确的是（　　） A．相同温度下，黑体吸收能力最强，但辐射能力最弱 B．具有相同动能的中子和电子，其德布罗意波长相同 C．电磁场是真实存在的物质，电磁波具有动量和能量 D．自然光经玻璃表面反射后，透过偏振片观察，转动偏振片时可观察到明暗变化 10．用频率为的光照射某种金属发生光电效应，测出光电流随电压的变化图象如图所示，已知普朗克常量为，电子的质量、带电量为，求： (1)每秒内逸出的光电子数； (2)逸出光电子的最大初动能和电子物质波的最短波长 (3)该频率为的光子是氢原子核外电子从能级跃迁到基态放出来的，求基态氢原子的能级值。（已知） 参考答案 题号 1 2 3 4 6 7 8 9 答案 A A AD AD B C ACD CD 1．A 【详解】A．普朗克的黑体辐射理论提出能量量子化假设，即电磁波的能量在发射或吸收时只能以能量子（）的整数倍进行，因此电磁波的能量是分立的。故A正确。 B．玻尔的氢原子模型引入了轨道量子化，电子只能处于特定半径的轨道（如），而非任意半径。故B错误。 C．德布罗意的“物质波”假设认为：实物粒子也具有波动性；德布罗意的物质波公式为，故C错误。 D．爱因斯坦光电效应方程为，最大初动能与入射光频率呈线性关系（需），但并非正比例关系。故D错误。 故选A。 2．A 【详解】A．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； B．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； 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，C错误； 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频率有关，D错误。 故选A。 3．AD 【详解】A．传感器是一种把非电学量转化成电学量的元器件，故A正确； B．牛顿第一定律又称为惯性定律，不可以用实验直接验证，故B错误； C．光电效应和康普顿效应都可证明光具有粒子性，多普勒效应说明光具有波动性，故C错误； D．根据热力学第二定律可知，不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响，故D正确。 故选AD。 4．AD 【详解】A．因衍射是波特有的现象，则人们借助中子衍射来研究晶体结构的实验利用了中子的波动性，选项A正确； B．电子束通过双缝后形成的干涉图样体现了电子的波动性，选项B错误； C．黑体辐射的实验规律无法用光的波动性解释，为了解释黑体辐射规律，普朗克提出了量子学说，认为微观粒子的能量是分立的，故C错误； D．光电效应和康普顿效应揭示了光的粒子性，选项D正确。 故选AD。 5． 【详解】根据动能定理 eU＝mv2＝ 解得 p＝ 由 p＝ 解得 λ＝∝ 则电子和质子的德布罗意波长之比 ＝ 6．B 【详解】A．大量处于能级的氢原子跃迁时可放出光子的种类数目为 其光子的能量分别为，， 根据，， 解得，， 由于可见光的波长在之间，可知，大量处于能级的氢原子跃迁时可放出1种可见光，故A错误； B．能级的原子向能级跃迁产生的光，光子能量 又由于， 解得，故B正确； C．将图乙实验电路的滑片P向端滑动后，P的电势高于O的电势，则光电管中的电压为加速电压，开始光电流增大，若能够达到饱和电流，之后电流不变，可知，电流表的示数可能会先增大后不变，故C错误； D．根据 解得 处于基态的氢原子，吸收一个光子后跃迁到更高轨道，轨道半径增大，则电子的动能变小，故D错误。 故选B。 7．C 【详解】根据德布罗意波长公式 解得 由题意可知，电子与油滴的动能相同，则其波长与质量的二次方根成反比，所以有 代入数据解得 所以C正确；ABD错误； 故选C。 8．ACD 【详解】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A正确，B错误； C．相同动能的质子和电子，根据 联立解得 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”到新冠病毒的3D影像，故C正确； D．由动能定理 电子动量 联立解得 代入数据解得 故D正确。 故选ACD。 9．CD 【详解】A．相同温度下，黑体吸收和辐射能力最强，故A错误； B．根据 具有相同动能的中子和电子，电子质量较小，德布罗意波长较长，故B错误； C．电磁场是真实存在的物质，电磁波具有动量和能量，故C正确； D．自然光在玻璃、水面等表面反射时，反射光可视为偏振光，透过偏振片观察，转动偏振片时能观察到明暗变化，故D正确。 故选CD。 10．(1) (2), (3) 【详解】（1）设单位时间内有n个光子照射在金属上，饱和光电流为 每秒内逸出的光电子数 （2）由图可知遏止电压为，根据动能定理 逸出光电子的最大初动能 物质波的波长公式为 又电子动量 逸出光电子的物质波的最短波长为 （3）该频率为的光子是氢原子核外电子从能级跃迁到基态放出来的，则 又 得基态氢原子的能级值 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $