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

第5节 粒子的波动性和量子力学的建立 课时对点练 1、 选择题: 1．下列关于光的波粒二象性的说法中，正确的是(　　) A．有的光是波，有的光是粒子 B．光子与电子是同样的一种粒子 C．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著 D．大量光子的行为往往显示出粒子性 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.利用金属晶格(大小约10－10 m)作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子束通过电场加速后，照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样．已知电子质量为m，电荷量为e，初速度为0，加速电压为U，普朗克常量为h，则下列说法中正确的是(　　) A．该实验说明了电子具有粒子性 B．实验中电子束的德布罗意波的波长为λ＝ C．加速电压U越大，电子的衍射现象越明显 D．若用相同动能的质子替代电子，衍射现象将更加明显 4.如果下列四种粒子具有相同的速率，则德布罗意波长最小的是(　　) A．α粒子 B．β粒子 C．中子 D．质子 5.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 6.(多选)关于物质波，下列认识中正确的是(　　) A．任何运动的物体都伴随一种波，这种波叫物质波 B．X射线的衍射实验，证实了物质波假设是正确的 C．电子的衍射实验，证实了物质波假设是正确的 D．与宏观物体相联系的物质波不具有干涉、衍射等现象 7.(多选)根据物质波理论，以下说法中正确的是(　　) A．微观粒子有波动性，宏观物体没有波动性 B．宏观物体和微观粒子都具有波动性 C．宏观物体的波动性不易被人观察到是因为它的波长太长 D．速度相同的质子和电子相比，电子的波动性更为明显 8．(多选)关于物质波，以下观点正确的是(　　) A．只要是运动着的物体，不论是宏观物体还是微观粒子，都有相应的波与之对应，这就是物质波 B．只有运动着的微观粒子才有物质波，对于宏观物体，不论其是否运动，都没有相对应的物质波 C．由于宏观物体的德布罗意波长太小，所以无法观察到它们的波动性 D．电子束照射到金属晶体上得到电子束的衍射图样，从而证实了德布罗意的假设是正确的 9.(多选)关于量子力学的说法正确的是(　　) A．不论是对宏观物体，还是对微观物体，量子力学都是适用的 B．量子力学完全否定了普朗克黑体辐射理论、玻尔氢原子理论等早期量子论 C．玻尔理论成功地解释了氢原子光谱的规律，为量子力学的建立奠定了基础 D．激光技术的发展是量子力学的应用在实际生活中的体现 10.(多选)下列关于量子力学的发展史及应用的说法中，正确的是(　　) A．量子力学完全否定了经典力学 B．量子力学是在早期量子论的基础上创立的 C．量子力学使人们深入认识了微观世界的组成、结构和属性 D．晶体管“芯片”等器件利用固体的微观结构对电路进行操控，是量子力学在固体物理中的应用 2． 计算题： 11.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1.67×10－27kg，普朗克常量为6.63×10－34 J·s，结果保留三位有效数字) 12．历史上美国宇航局曾经完成了用“深度撞击”号探测器释放的撞击器“击中”坦普尔1号彗星的实验。探测器上所携带的重达400 kg的彗星“撞击器”将以1.0×104 m/s的速度径直撞向彗星的彗核部分，撞击彗星后“撞击器”融化消失，这次撞击使该彗星自身的运行速度出现1.0×10－7 m/s的改变。已知普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s。则： (1)撞击前彗星“撞击器”对应物质波波长为________； (2)根据题中相关信息数据估算出彗星的质量为________。 参考答案： 1.答案　C解析 一切光都具有波粒二象性，光的有些行为(如干涉、衍射)表现出波动性，有些行为(如光电效应)表现出粒子性，所以，不能说有的光是波，有的光是粒子。虽然光子与电子都是微观粒子，都具有波粒二象性，但电子是实物粒子，有静止质量，光子不是实物粒子，没有静止质量，电子是以实物形式存在的物质，光子是以场的形式存在的物质，所以，不能说光子与电子是同样的一种粒子。光的波粒二象性的理论和实验表明，大量光子的行为表现出波动性，个别光子的行为表现出粒子性。光的波长越长，衍射性越好，即波动性越显著，光的波长越短，其光子能量越大，个别或少数光子的作用就足以引起光接收装置的反应，所以其粒子性就很显著，故C正确，A、B、D错误。 2.答案　C解析 运动的物体才具有波动性，A错误；宏观物体由于动量太大，德布罗意波长太小，所以看不到它的干涉、衍射现象，但仍具有波动性，D错误；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错误；只有C项正确。 3.答案　B解析　实验得到了电子的衍射图样，说明电子这种实物粒子发生了衍射，说明电子具有波动性，故A错误；由动能定理可知，eU＝mv2－0，经过电场加速后电子的速度v＝，电子德布罗意波的波长λ＝＝＝＝，故B正确；由电子的德布罗意波波长公式λ＝可知，加速电压越大，电子德布罗意波波长越短，波长越短衍射现象越不明显，故C错误；质子与电子带电荷量相同，但是质子质量大于电子，动量与动能间存在关系p＝，所以由λ＝＝，可知质子的德布罗意波波长小于电子的德布罗意波波长，波长越小则衍射现象越不明显，故D错误． 4.答案　A解析　德布罗意波长为λ＝，又p＝mv，得λ＝，速率相等，即速度大小相同，α粒子的质量m最大，则α粒子的德布罗意波长最小，故A正确，B、C、D错误． 5.答案　A解析　由λ＝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，A正确；电子与质子动能相等时，由动量与动能的关系p＝可知，电子的动量小，波长长，B错误；动量相等的电子和中子，其波长相等，C错误；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，D错误． 6.答案　AC解析　任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有与其本身相联系的波，这就是物质波，故A正确；X射线的本质是电磁波，X射线的衍射实验，证实了X射线的波动性，故B错误；电子的衍射实验，证实了物质波假设是正确的，故C正确；物质波具有干涉、衍射等现象，故D错误． 7.答案　BD解析　一切运动的物体都有一种物质波与它对应，所以宏观物体和微观粒子都具有波动性，A错误，B正确；宏观物体的物质波波长很短，不易观察到它的波动性，C错误；由λ＝，p＝mv可知，速度相同的质子与电子相比，电子质量小，动量小，故其物质波波长更长，所以电子的波动性更明显，D正确． 8.答案　ACD解析　只要是运动着的物体，不论是宏观物体还是微观粒子，都有相应的波与之对应，这就是物质波，故A正确，B错误；由于宏观物体的德布罗意波长太小，所以无法观察到它们的波动性，故C正确；电子束照射到金属晶体上得到了电子束的衍射图样，从而证实了德布罗意的假设是正确的，故D正确． 9.答案　ACD 10.答案　BCD 11.[解析]中子的动量为p1＝m1v 子弹的动量为p2＝m2v 由λ＝知中子和子弹的德布罗意波长分别为λ1＝，λ2＝ 联立以上各式解得λ1＝，λ2＝ 代入数据可解得λ1≈3.97×10－10 m，λ2＝6.63×10－35 m. 答案　3.97×10－10 m　6.63×10－35 m 12.[解析]　(1)撞击前彗星“撞击器”的动量为： p＝mv＝400×1.0×104 kg·m/s＝4.0×106 kg·m/s， 则撞击前彗星“撞击器”对应物质波波长为： λ＝＝ m＝1.65×10－40 m。 (2)以彗星和撞击器组成的系统为研究对象，规定彗星初速度的方向为正方向，由动量守恒定律得mv＝MΔv， 则得彗星的质量为M＝＝ kg＝4.0×1013 kg。 [答案]　(1)1.65×10－40 m　(2)4.0×1013 kg 学科网（北京）股份有限公司 $