高中物理 第2章 波和粒子 2_3 光是波還是粒子 2_4實物是粒子還是波學業(yè)分層測評 滬科版選修3-5

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2.3 光是波還是粒子 2.4實物是粒子還是波 (建議用時：45分鐘) [學業(yè)達標] 1.關于光的波粒二象性的說法中，正確的是(　　) A.一束傳播的光，有的光是波，有的光是粒子 B.光子與電子是同樣的一種粒子，光波與機械波是同樣的一種波 C.當光和物質(zhì)相互作用時表現(xiàn)出粒子性 D.光在傳播過程中表現(xiàn)出波動性 E.光是一種波，同時也是一種粒子，光子說并未否定電磁說，在光子能量ε＝hν中，頻率ν仍表示的是波的特性 【解析】　光是一種波，同時也是一種粒子，光具有波粒二象性，A錯誤；當光和物質(zhì)作用時，是“一份一份”的，表現(xiàn)出粒子性，光的干涉、衍射又說明光是一種波，光既不同于宏觀的粒子，也不同于宏觀的波，B錯誤，C、D正確；光具有波粒二象性，光的波動性與粒子性不是獨立的，由公式ε＝hν可以看出二者是有聯(lián)系的.光的粒子性并沒有否定光的波動性，E正確. 【答案】　CDE 2.下列說法正確的是 (　　) A.概率波就是機械波 B.物質(zhì)波是一種概率波 C.概率波和機械波的本質(zhì)是一樣的，都能發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象 D.在光的雙縫干涉實驗中，若有一個光子，則無法定這個光子落在哪個點上 E.光波是一種概率波 【解析】　機械波是振動在介質(zhì)中的傳播，而概率波是粒子所到達區(qū)域的機率大小可以通過波動的規(guī)律來確定，故其本質(zhì)不同.A、C錯，B對；由于光是一種概率波，光子落在哪個點上不能確定，D、E對. 【答案】　BDE 3.關于物質(zhì)波，下列說法正確的是(　　) A.速度相等的電子和質(zhì)子，電子的波長長 B.動能相等的電子和質(zhì)子，電子的波長長 C.動量相等的電子和中子，中子的波長短 D.甲電子速度是乙電子的3倍，甲電子的波長也是乙電子的3倍 E.動量相等的粒子，其波長也相等 【解析】　由λ＝可知，動量大的粒子的波長短，電子與質(zhì)子的速度相等時，電子動量小，波長長，選項A正確；電子與質(zhì)子動能相等時，由動量與動能的關系式p＝可知，電子的動量小，波長長，選項B正確；動量相等的電子與中子，其波長應相等，選項C錯誤E正確；如果甲、乙兩電子的速度遠小于光速，甲的速度是乙的三倍，則甲的波長應是乙的，選項D錯誤. 【答案】　ABE 4.關于物質(zhì)波，下列認識正確的是 (　　) A.任何運動的物體(質(zhì)點)都對應一種波，這種波叫物質(zhì)波 B.X射線的衍射實驗證實了物質(zhì)波假說是正確的 C.電子的衍射實驗證實了物質(zhì)波假說是正確的 D.宏觀物體盡管可以看成物質(zhì)波，但無法觀察到其干涉、衍射等現(xiàn)象 E.最早提出物質(zhì)波的是牛頓 【解析】　由德布羅意假說可判斷選項A正確；X射線的衍射實驗證實了X射線是波長很短的電磁波，故選項B錯誤；電子的衍射實驗證實了電子具有波動性，故選項C正確；宏觀物體對應的物質(zhì)波的波長極短，實驗室無法進行實驗，選項D正確，物質(zhì)波由德布羅意提出，E錯誤. 【答案】　ACD 5.在單縫衍射實驗中，中央亮紋的光強占從單縫射入的整個光強的95%以上.假設現(xiàn)在只讓一個光子能通過單縫，那么該光子(　　) A.一定落在中央亮紋處 B.一定落在亮紋處 C.可能落在亮紋處 D.可能落在暗紋處 E.落在中央亮紋處的可能性最大 【解析】　根據(jù)光的概率波的概念，對于一個光子通過單縫落在何處，是不可確定的，但概率最大的是落在中央亮紋處，可達95%以上.當然也可能落在其他亮紋處，還可能落在暗紋處，只不過落在暗處的概率很小而已，故只有C、D、E正確. 【答案】　CDE 6.關于經(jīng)典波的特征，下列說法正確的是(　　) A.具有一定的頻率，但沒有固定的波長 B.具有一定的波長，但沒有固定的頻率 C.既具有一定的頻率，也具有固定的波長 D.同時還具有周期性 E.在空間是彌散開來的 【解析】　根據(jù)經(jīng)典波的定義和特點進行分析可以得到C、D、E正確. 【答案】　CDE 7.在單縫衍射實驗中，從微觀粒子運動的不確定關系可知(　　) 【導學號：67080020】 A.不可能準確地知道單個粒子的運動情況 B.縫越窄，粒子位置的不確定性越大 C.縫越寬，粒子位置的不確定性越大 D.縫越窄，粒子動量的不確定性越大 E.縫越寬，粒子動量的不確定性越大 【解析】　由不確定性關系ΔxΔpx≥知縫寬時，位置不確定性越大，則動量的不確定性越小，反之亦然，因此選項A、C、D正確. 【答案】　ACD 8.1927年戴維孫和革末完成了電子衍射實驗，該實驗是榮獲諾貝爾獎的重大近代物理實驗之一.如圖231所示的是該實驗裝置的簡化圖，下列說法正確的是(　　) 圖231 A.亮條紋是電子到達概率大的地方 B.該實驗說明物質(zhì)波理論是正確的 C.該實驗再次說明光子具有波動性 D.該實驗說明實物粒子具有波動性 E.該實驗說明電子的運動可以用軌跡來描述 【解析】　亮條紋是電子到達概率大的地方，該實驗說明物質(zhì)波理論是正確的及實物粒子具有波動性，該實驗不能說明光子具有波動性，選項C、E說法不正確. 【答案】　ABD 9.對于微觀粒子的運動，下列說法中不正確的是(　　) A.不受外力作用時光子就會做勻速運動 B.光子受到恒定外力作用時就會做勻變速運動 C.只要知道電子的初速度和所受外力，就可以確定其任意時刻的速度 D.運用牛頓力學無法確定微觀粒子的運動規(guī)律 E.微觀粒子具有波動性 【解析】　光子不同于宏觀力學的粒子，不能用宏觀粒子的牛頓力學規(guī)律分析光子的運動，選項A、B錯誤；根據(jù)概率波、不確定關系可知，選項C錯誤. 【答案】　ABC [能力提升] 10.下表列出了幾種不同物體在某種速度下的德布羅意波波長和頻率為1MHz的無線電波的波長，由表中數(shù)據(jù)可知 (　　) 質(zhì)量/kg 速度(ms－1) 波長/m 彈子球 2.010－2 1.010－2 3.310－30 電子(100 eV) 9.010－31 5.0106 1.210－10 無線電波(1 MHz) 3.0108 3.3102 A.要檢測彈子球的波動性幾乎不可能 B.無線電波通常情況下只表現(xiàn)出波動性 C.電子照射到金屬晶體上能觀察到波動性 D.只有可見光才有波動性 E.只有無線電波才有波動性 【解析】　彈子球的波長很小，所以要檢測彈子球的波動性幾乎不可能，故選項A正確.無線電波的波長很長，波動性明顯，所以選項B正確.電子的波長與金屬晶格的尺寸相差不大，能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，所以選項C正確.一切運動的物體都具有波動性，所以選項D、E錯誤. 【答案】　ABC 11.從衍射的規(guī)律可以知道，狹縫越窄，屏上中央亮條紋就越寬，由不確定性關系式ΔxΔpx≥可知更窄的狹縫可以更準確地測得粒子的________，但粒子________的不確定性卻更大了 【解析】　由ΔxΔpx≥，狹縫變小了，即Δx減小了，Δp變大，即動量的不確定性變大. 【答案】　位置　動量 12.一輛摩托車以20 m/s的速度向墻沖去，車身和人共重100 kg，求車撞墻時的不確定范圍. 【解析】　根據(jù)不確定關系ΔxΔpx≥得： Δx≥＝m≈2.6410－38m. 【答案】　Δx≥2.6410－38m 13.氦氖激光器所發(fā)紅光波長為λ＝6.23810－7 m，譜線寬度Δλ＝10－18 m，求當這種光子沿x方向傳播時，它的x坐標的不確定量多大？ 【解析】　紅光光子動量的不確定量為Δpx＝ 根據(jù)ΔxΔpx≥得位置的不確定量為： Δx≥＝＝ m≈7.9610－20 m. 【答案】　大于或等于7.9610－20 m