6.2 实物粒子的波粒二象性 同步练习-2025-2026学年高二下学期物理鲁科版选择性必修第三册

第2节 实物粒子的波粒二象性 同步练习 一、选择题: 1．下列各种波不是概率波的是(　　) A．声波　　 B．无线电波 C．光波 D．物质波 2．关于电子云，下列说法正确的是(　　) A．电子云是真实存在的实体 B．电子云周围的小黑点就是电子的真实位置 C．电子云上的小黑点表示的是电子的概率分布 D．电子云说明电子在绕原子核运动时有固定轨道 3.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 4.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 5.(多选)为了观察晶体的原子排列，可以采用下列方法： (1)用分辨率比光学显微镜更高的电子显微镜成像(由于电子的物质波波长很短，能防止发生明显的衍射现象，因此电子显微镜的分辨率高)；(2)利用X射线或中子束得到晶体的衍射图样，进而分析出晶体的原子排列．则下列分析正确的是(　　) A．电子显微镜所利用的电子的物质波的波长比原子尺寸小得多 B．电子显微镜中电子束运动的速度应很小 C．要获得晶体的X射线衍射图样，X射线波长要远小于原子的尺寸 D．中子的物质波波长可以与原子尺寸相当 6．(多选)在单缝衍射实验中，从微观粒子运动的不确定性关系可知(　　) A．不可能准确地知道单个粒子的运动情况 B．缝越窄，粒子位置的不确定性越大 C．缝越宽，粒子位置的不确定性越大 D．缝越宽，粒子动量的不确定性越大 7．(多选)如图所示分别为100多个、3 000多个、70 000多个电子通过双缝后的干涉图样，则(　　) 甲　　　　　　乙　　　　　　丙 A．图样是因为电子之间相互作用引起的 B．假设现在只让一个电子通过单缝，那么该电子一定落在亮纹处 C．图样说明电子已经不再遵守牛顿运动定律 D．根据不确定性关系，不可能同时准确地知道电子的位置和动量 8．(多选)关于不确定性关系ΔxΔp≥有以下几种理解，其中正确的是(　　) A．微观粒子的动量不可能确定 B．微观粒子的坐标不可能确定 C．微观粒子的动量和坐标不可能同时确定 D．不确定性关系不仅适用于电子和光子等微观粒子，也适用于其他宏观物体 9．(多选)以下说法正确的是(　　) A．微观粒子不能用“轨道”观点来描述粒子的运动 B．微观粒子能用“轨道”观点来描述粒子的运动 C．微观粒子位置不能精确预测 D．微观粒子位置能精确预测 10．(多选)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 二、填空与计算题： 11．质子(H)和α粒子(He)被加速到相同动能时，质子的动量________(选填“大于”“小于”或“等于”)α粒子的动量，质子和α粒子的德布罗意波波长之比为________． 12．一个电子(初动能视作零)经200 V电压加速，已知电子的质量为9.1×10－31 kg，计算这个运动着的电子的波长．原子大小的数量级为10－14～10－15m，当它在原子中或原子附近运动时，能否产生衍射现象？ 参考答案： 1.A　[概率波包括了物质波、电磁波等，无线电波和光波属于电磁波范围，所以也属于概率波，声波属于机械波，故A符合题意．] 2.C　[由电子云的定义我们知道，电子云是一种稳定的概率分布，人们常用小圆点表示这种概率，小圆点的密疏代表电子在这一位置出现的概率大小，故只有C正确．] 3.　A [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． 4.B　[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．] 5.AD　[由题目所给信息“电子的物质波波长很短，能防止发生明显的衍射现象”及发生衍射现象的条件可知，电子的物质波的波长比原子尺寸小得多，A项正确；由德布罗意波长公式可知，当电子束的波长越短时，运动的速度越大，B项错误；由信息“利用X射线或中子束得到晶体的衍射图样”及发生衍射现象的条件可知，中子的物质波波长或X射线的波长与原子尺寸相当，D项正确，C项错误．] 6.AC　[由不确定性关系ΔxΔp≥知缝越宽时，位置不确定性越大，则动量的不确定性越小，反之亦然，因此选项A、C正确．] 7.CD　[根据图样可知，是因为电子的波动性引起的干涉图样，故A错误；根据概率波的概念，对于一个电子通过单缝落在何处，是不可确定的，但概率最大的是落在亮纹处，故B错误；根据图样可知，电子已经不再遵守牛顿运动定律，故C正确；根据不确定性关系，不可能同时准确地知道电子的位置和动量，故D正确。] 8.CD　[不确定性关系ΔxΔp≥表示确定位置、动量的精度互相制约，此消彼长，当粒子位置不确定性变小时，粒子动量的不确定性变大，粒子位置不确定性变大时，粒子动量的不确定性变小，故不能同时准确确定粒子的动量和坐标，不确定性关系也适用于其他宏观物体，不过这些不确定量微乎其微，故C、D正确．] 9.AC　[微观粒子的动量和位置是不能同时确定的，这也就决定了不能用“轨道”的观点来描述粒子的运动(轨道上运动的粒子在某时刻具有确定的位置和动量)，故选项A正确．由微观粒子的波粒二象性可知微观粒子位置不能精确预测，故选项C正确．] 10.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差不多，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．] 11.[解析]　由p＝可知，动能相同时，质子的质量比α粒子的质量小，因此动量小；由λ＝可知，质子和α粒子的德布罗意波波长之比为λH∶λα＝∶＝2∶1． [答案]　小于　2∶1 12.[解析]　由Ue＝mv2，p＝，λ＝， 可得电子波长λ＝8.7×10－11 m． 因原子大小的数量级为10－14～10－15 m， 所以能产生衍射现象． [答案]　8.7×10－11 m　能产生衍射现象 学科网（北京）股份有限公司 $