4.5 粒子的波动性和量子力学的建立 同步练习-2026-2027学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

**基本信息** 该同步练习按A级（基础）、B级（提升）分层，以选择为主、计算为辅，覆盖粒子波动性核心概念到综合应用，强化物理观念与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |A级|物质波定义、波粒二象性、德布罗意波长基础计算|8道选择，辨析基础概念（如“物质波是否为机械波”），结合黑体辐射、光电效应等考点巩固物理观念| |B级|动量与波长关系、电场中粒子波长变化、实际情境应用（如量子点发光）|5题含选择与计算，通过“电子衍射分析”“中子与子弹波长对比”等题提升科学推理与模型建构能力|

5　粒子的波动性和量子力学的建立 A级 必备知识基础 1.下列说法正确的是(　　) A.物质波属于机械波 B.只有像电子、质子、中子这样的微观粒子才具有波动性 C.德布罗意认为,任何一个运动着的物体,小到电子、质子,大到行星、太阳,都具有一种波和它对应,这种波叫作物质波 D.宏观物体运动时,看不到它的衍射或干涉现象,所以宏观物体运动时不具有波动性 2.(2026南通一模)量子物理是现代物理学的重要分支之一。下列说法正确的是(　　) A.普朗克认为黑体辐射的能量是连续的 B.具有相同动能的中子和电子,其德布罗意波长相同 C.光电效应实验中的截止频率与入射光的频率有关 D.电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子具有波动性 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,不同数量的光子照射到感光胶片上得到的照片如图所示。这些照片说明(　　) 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 4.下列说法正确的是(　　) A.光子就是质点 B.光不具有波动性 C.光具有波粒二象性 D.实物粒子和光子一样都具有波粒二象性,所以实物粒子与光子是相同本质的物质 5.在中子衍射技术中,常利用热中子研究晶体的结构,因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距相近,已知中子质量m=1.67×10-27 kg,普朗克常量h=6.63×10-34 J·s。可以估算德布罗意波长λ=1.82×10-10 m的热中子动能的数量级为(　　) A.10-17 J B.10-19 J C.10-21 J D.10-24 J 6.质量为m的粒子原来的速度为v,现将粒子的速度减小为v,则该粒子的物质波的波长将(粒子的质量保持不变)(　　) A.保持不变 B.变为原来波长的两倍 C.变为原来波长的一半 D.变为原来波长的四倍 7.(2024新课标卷)三位科学家由于在发现和合成量子点方面的突出贡献,荣获了2023年诺贝尔化学奖。不同尺寸的量子点会发出不同颜色的光。现有两种量子点分别发出蓝光和红光,下列说法正确的是(　　) A.蓝光光子的能量大于红光光子的能量 B.蓝光光子的动量小于红光光子的动量 C.在玻璃中传播时,蓝光的速度大于红光的速度 D.蓝光在玻璃中传播时的频率小于它在空气中传播时的频率 8.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.电子显微镜利用的是电子的物质波的波长比原子尺寸大得多 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.中子束的物质波波长可以与原子尺寸相当 B级 关键能力提升 9.波粒二象性是微观世界的基本特征,以下说法正确的是(　　) A.粒子的动量越小,其波动性越易观察 B.速率相同的质子和电子,质子的德布罗意波长比电子的长 C.康普顿效应进一步证实了光的波动性的正确性 D.电子的衍射现象可以证明光具有粒子性 10.(2025盐城阶段检测)G.P.汤姆孙在实验中让一束电子经过电场加速后,通过多晶晶体得到了如图所示的衍射图样。已知电子质量为m,加速后电子速度大小为 v,普朗克常量为 h,则(　　) A.该图样说明电子具有粒子性 B.该实验中电子的德布罗意波波长为 C.加速电压越大,电子的物质波波长越短 D.加速电压越大,电子的波动性越明显 11.如图所示,α粒子以初速度v射入电场或磁场中,其中α粒子的德布罗意波长变小的是(　　) 12.现代社会人们享受到健身的乐趣,逐渐重视健身运动。在运动的过程中,智能手环的心率监测能够提供很多帮助,智能手环上闪烁的“绿光”就是实现心率监测的“工具”。某智能手环发射出的绿光在真空中的波长为λ,绿光在真空中的光速为c,普朗克常量为h,ν、E、p分别表示绿光光子的频率、能量和动量。则下列选项正确的是(　　) A.ν= B.E= C.E= D.p= 13.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,结果均保留3位有效数字) 参考答案 1.C　 解析 物质波是一切运动着的物体所具有的波,与机械波性质不同,A项错误;宏观物体也具有波动性,只是干涉、衍射现象不明显,B、D项错误;德布罗意认为,实物粒子具有波动性,任何一个运动着的物体都有一种波与它对应,这种波叫作物质波,C项正确。 2.D　 解析 普朗克提出黑体辐射的能量是一份一份的量子化形式,而非连续,故A错误;根据德布罗意波长公式λ=,又有p=,整理可得λ=,中子和电子质量不同,则德布罗意波长不同,故B错误;根据题意,由光电效应方程有Ek=hν-W0,可得截止频率为νc=,可知,光电效应实验中的截止频率与入射光的频率无关,由金属材料决定,故C错误;电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子具有波动性,故D正确。 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,所以每一次只有一个光子经过狭缝,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,A、B、C错误,D正确。 4.C　 解析 光子的本质是电磁波,不是质点,A项错误;光具有波粒二象性,B项错误,C项正确;实物粒子和光子一样都具有波粒二象性,但是实物粒子与光子是不同本质的物质,D项错误。 5.C　 解析 由λ=,又p2=2mEk,所以热中子动能Ek=≈4×10-21 J,故选项C正确。 6.B　 解析 质量为m的粒子原来的速度为v,其动量p=mv,所以对应的物质波的波长λ=,现将粒子速度减小为v,则该粒子的物质波的波长变为原来的两倍,故B项正确,A、C、D项错误。 7.A　 解析 由于红光的频率小于蓝光的频率,则红光的波长大于蓝光的波长,根据E=hν,可知蓝光光子的能量大于红光光子的能量;根据p=,可知蓝光光子的动量大于红光光子的动量,故A项正确,B项错误;由于红光的折射率小于蓝光的,根据v=,可知在玻璃中传播时,蓝光的速度小于红光的速度,故C项错误;光从一种介质射入另一种介质中频率不变,故D项错误。 8.D　 解析 由题意及发生明显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项错误;由德布罗意波长公式可知,电子束的运动速度越大,波长越短,越不容易发生明显衍射,B项错误;由题意及发生明显衍射现象的条件可知,中子束的物质波波长或X射线的波长可以与原子尺寸相当,D项正确,C项错误。 9.A　 解析 由p=知,p越小,λ越大,其波动性越容易观察,A项正确;由p=,p=mv,有λ=,质子的质量大于电子的质量,质子的德布罗意波长比电子的短,B项错误;康普顿效应进一步证实了光的粒子性,C项错误;电子的衍射现象证明实物粒子也具有波动性,D项错误。 10.C　 解析 图为电子束通过多晶薄膜的衍射图样,因为衍射是波所特有的现象,所以说明了电子具有波动性,故A错误;该实验中电子的德布罗意波波长为λ=,根据动能定理可知加速电压越大,电子获得的动能越大,动量也就越大,电子的德布罗意波长越短,电子的粒子性就越明显,故B、D错误,C正确。 11.B　 解析 由德布罗意波长公式λ=和动量公式p=mv可知,当实物粒子的动量增大时,速度变大,德布罗意波长变小。α粒子在电场中受静电力向右,速度减小,故A项错误;α粒子在电场中受静电力向右,速度增加,故B项正确;α粒子不受力,速度不变,故C项错误;α粒子只受洛伦兹力,速度大小不变,故D项错误。 12.C　 解析 根据公式E=hν,c=λν,λ=,解得ν=,E=,p=,故选C。 13.3.97×10-10 m　6.63×10-35 m 解析 中子的动量为p1=m1v,子弹的动量为p2=m2v,由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=,代入数据可解得λ1≈3.97×10-10 m,λ2=6.63×10-35 m。 学科网（北京）股份有限公司 $