4.5 粒子的波動(dòng)性和量子力學(xué)的建立 練習(xí)題
ID:72841 2021-12-13 1 3.00元 9頁 194.08 KB
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粒子的波動(dòng)性和量子力學(xué)的建立練習(xí)一、單選題1.下列說法中正確的是(????)A.?黑體熱輻射強(qiáng)度與波長(zhǎng)有關(guān),溫度升高,各種波長(zhǎng)的輻射都有增加,且輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較長(zhǎng)的方向移動(dòng).普朗克在對(duì)黑體輻射的研究時(shí),提出了光子的假說B.?光電效應(yīng)揭示了光的粒子性,而康普頓效應(yīng)則反映了光的波動(dòng)性C.?電子和其他微觀粒子,都具有波粒二象性D.?光波是一種概率波,光的波動(dòng)性是由于光子之間的相互作用引起的,這是光子自身的固有性質(zhì)2.德布羅意認(rèn)為實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性,質(zhì)子(H)和α粒子(He)被加速到相同動(dòng)能時(shí),質(zhì)子和該粒子的德布羅意波波長(zhǎng)之比為(???)A.1:4B.1:2C.2:1D.4:13.下列說法正確的是(????)A.貝克勒爾發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象,說明原子內(nèi)部有復(fù)雜結(jié)構(gòu)B.在康普頓效應(yīng)中,入射光子與晶體中的電子碰撞,有些光子散射后的波長(zhǎng)變短C.β衰變時(shí)產(chǎn)生的電子來源于原子核外電子D.任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)物體,無論是大到太陽、地球,還是小到電子、質(zhì)子,都與一種波相對(duì)應(yīng),這就是物質(zhì)波,物質(zhì)波是概率波4.以下說法中正確的是(????)A.光波是概率波,物質(zhì)波不是概率波B.實(shí)物粒子不具有波動(dòng)性C.實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性,只是不明顯D.光的波動(dòng)性是光子之間相互作用引起的5.下列說法正確的是(????)A.質(zhì)子的德布羅意波長(zhǎng)與其動(dòng)能成正比B.天然放射的三種射線,穿透能力最強(qiáng)的是α射線C.光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中的截止頻率與入射光的頻率有關(guān)D.電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣說明電子具有波動(dòng)性 1.X射線是一種高頻電磁波,若X射線在真空中的波長(zhǎng)為λ,以h表示普朗克常量,c表示真空的光速,以E和p分別表示X射線每個(gè)光子的能量和動(dòng)量,則(????)A.E=?λc,p=0B.E=?λc,p=?λc2C.E=?cλ,p=0D.E=?cλ,p=?λ2.下列關(guān)于近代物理內(nèi)容的敘述中,正確的是A.兩個(gè)質(zhì)子間不管距離如何,總有核力存在,且核力總是大于庫(kù)侖力B.玻爾的原子理論認(rèn)為,電子在不同的軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí),原子處在不同的能量狀態(tài),但不向外輻射能量C.在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,保持入射光強(qiáng)度不變,僅提高入射光頻率,逸出的光電子的最大初動(dòng)能不變D.在相同速率的情況下,顯微鏡利用電子流工作比利用質(zhì)子流工作將有更高的分辨率3.如圖,為生活中遇到的各種波,以下關(guān)于波的說法正確的是(??)A.聲波可以發(fā)生多普勒效應(yīng)B.wifi信號(hào)的傳播需要介質(zhì)C.電子衍射證實(shí)了電子具有粒子性D.月全食時(shí)的紅月亮是因?yàn)榧t光在月球表面發(fā)生干涉所致4.已知鈣和鉀的截止頻率分別為7.73×1014Hz和5.44×1014Hz,在某種單色光的照射下兩種金屬均發(fā)生光電效應(yīng),比較它們表面逸出的具有最大初動(dòng)能的光電子,鈣逸出的光電子具有較大的(????) A.波長(zhǎng)B.頻率C.能量D.動(dòng)量1.下列說法中正確的是(????)A.實(shí)物的運(yùn)動(dòng)有特定的軌道,所以實(shí)物不具有波粒二象性B.康普頓效應(yīng)說明光子既有能量又有動(dòng)量C.光是高速運(yùn)動(dòng)的微觀粒子,單個(gè)光子不具有波粒二象性D.宏觀物體的物質(zhì)波波長(zhǎng)非常小,極易觀察到它的波動(dòng)二、多選題2.波粒二象性是微觀世界的基本特征,以下說法正確的有(????)A.光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的粒子性B.熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動(dòng)性C.愛因斯坦首先提出了能量子假說D.動(dòng)能相等的質(zhì)子和電子,電子的德布羅意波長(zhǎng)長(zhǎng)3.下列說法中正確的是(????)A.黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體的溫度有關(guān)B.按照波爾理論,氫原子核外電子從半徑較大的軌道躍遷到半徑較小的軌道時(shí),電子的動(dòng)能增加,原子的能量減小C.在相同速率情況下,利用質(zhì)子流比利用電子流制造的顯微鏡將有更高的分辨率D.對(duì)于同種金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí),逸出光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光的頻率成正比4.波長(zhǎng)為λ1和λ2的兩束可見光入射到雙縫,在光屏上觀察到干涉條紋,其中波長(zhǎng)為λ1的光的條紋間距大于波長(zhǎng)為λ2的條紋間距。則(下列表述中,下標(biāo)“1”和“2”分別代表波長(zhǎng)為λ1和λ2的光所對(duì)應(yīng)的物理量)(????)A.這兩束光的光子的動(dòng)量p1>p2B.這兩束光從玻璃射向真空時(shí),其臨界角C1>C2C.這兩束光都能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng),則遏止電壓Uc1>Uc2D.這兩束光由氫原子從不同激發(fā)態(tài)躍遷到n=2能級(jí)時(shí)產(chǎn)生,則相應(yīng)激發(fā)態(tài)的電離能ΔE1>ΔE25.實(shí)物粒子和光都具有波粒二象性,下列事實(shí)中突出體現(xiàn)波動(dòng)性的是(????)A.電子束通過雙縫實(shí)驗(yàn)后可以形成干涉圖樣B.β射線在云室中穿過會(huì)留下清晰的徑跡 C.人們利用慢中子衍射來研究晶體的結(jié)構(gòu)D.光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān),與入射光的強(qiáng)度無關(guān)三、填空題1.一質(zhì)量為5?kg的炮彈以200?m/s的速度運(yùn)動(dòng)時(shí),它的德布羅意波長(zhǎng)為_________;假設(shè)它以Ek=4×105J的動(dòng)能運(yùn)動(dòng)時(shí),它的德布羅意波長(zhǎng)為_________。(已知普朗克常量?=6.63×10?34J·s,光速c=3×108m/s)2.質(zhì)子(?11H)和α粒子(?24He)被加速到相同動(dòng)能時(shí),質(zhì)子的動(dòng)量______(選填“大于”、“小于”或“等于”)α粒子的動(dòng)量,質(zhì)子和α粒子的德布羅意波波長(zhǎng)之比為______.3.用極微弱的紅光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn),隨著曝光時(shí)間的延長(zhǎng),可以先后得到如圖(a)、(b)、(c)所示的圖樣,這里的圖樣______(填“是”、“不是”)光子之間相互作用引起的,實(shí)驗(yàn)表明光波是一種______(填“概率波”、“物質(zhì)波”).4.A、B兩種光子的能量之比為2?:?l,A、B兩種光子的動(dòng)量之比為______________;如果一個(gè)電子的德布羅意波長(zhǎng)和一個(gè)中子的相等,則它們的__________(選填“動(dòng)量”或“動(dòng)能”)也相等.5.已知普朗克常量?=2π?197MeV?fm/c;電子的質(zhì)量me=0.51MeV/c2,其中c=3.0×108m/s為真空光速,1fm=10?15m,則動(dòng)能為1.0eV的自由電子的物質(zhì)波長(zhǎng)λe=____m,具有如上波長(zhǎng)的光子的能量Ey=_______eV。(結(jié)束保留1位有數(shù)數(shù)字) 答案和解析1.【答案】C【解答】A、根據(jù)黑體輻射的規(guī)律可知,隨溫度的升高,相同波長(zhǎng)的光輻射強(qiáng)度都會(huì)增加,輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng),故A錯(cuò)誤;B、光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)都揭示了光的粒子性,故B錯(cuò)誤;C、任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體,小到電子質(zhì)子大到行星太陽,都有一種波與之對(duì)應(yīng)這種波稱為物質(zhì)波,故電子和其他微觀粒子,都具有波粒二象性,故C正確;D、波粒二象性是光的根本屬性,與光子之間的相互作用無關(guān),故D錯(cuò)誤。2.【答案】C【解答】質(zhì)子(?11H)和α粒子(?24He)動(dòng)能相同,根據(jù)動(dòng)能與動(dòng)量的關(guān)系式P2=2mE得P=2mE,即PHPHe=mHmHe=12,根據(jù)德布羅意波波長(zhǎng)公式,物質(zhì)波的波長(zhǎng)λ=?P,質(zhì)子和α粒子的德布羅意波波長(zhǎng)之比為2:1,故C正確,ABD錯(cuò)誤。3.【答案】D【解答】A.貝克勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象,說明原子核有復(fù)雜的結(jié)構(gòu),故A錯(cuò)誤;B.在康普頓效應(yīng)中,當(dāng)入射光子與晶體中的電子碰撞時(shí),把一部分動(dòng)量轉(zhuǎn)移給電子,則動(dòng)量減小,根據(jù)λ=?p,知波長(zhǎng)增大,故B錯(cuò)誤;C.β衰變是原子核的衰變,與核外電子無關(guān),β衰變時(shí)釋放的電子是由核內(nèi)一個(gè)中子轉(zhuǎn)化成一個(gè)質(zhì)子的同時(shí)釋放出來的,故C錯(cuò)誤;D.任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)物體,無論是大到太陽、地球,還是小到電子、質(zhì)子,都與一種波相對(duì)應(yīng),這就是物質(zhì)波,物質(zhì)波是概率波,故D正確。4.【答案】C【解析】A.光波和物質(zhì)波都是概率波,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;BC.實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性,只是不明顯,選項(xiàng)B錯(cuò)誤,C正確; D.光的波動(dòng)性是光子本身的一種屬性,不是光子之間的相互作用引起的,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;5.【答案】D【解析】解:A、由p=2mEk及德布羅意波長(zhǎng)λ=?p,得質(zhì)子的德布羅意波長(zhǎng)λ=?2mEk得質(zhì)子的德布羅意波長(zhǎng)與動(dòng)能不成正比,故A錯(cuò)誤;B、天然放射的三種射線,穿透能力最強(qiáng)的是γ射線,故B錯(cuò)誤;C、光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中的截止頻率與金屬材料本身有關(guān),與入射光的頻率無關(guān),故C錯(cuò)誤;D、衍射是波特有的現(xiàn)象,電子束的衍射圖樣說明電子具有波動(dòng)性,故D正確。6.【答案】D【解答】光子的能量E=?ν=?cλ,光子的動(dòng)量p=?λ,故D正確,ABC錯(cuò)誤。7.【答案】B【解析】A、核力是短程力,當(dāng)距離超過10?10m時(shí)核力為零,故A錯(cuò)誤;B、玻爾的原子理論認(rèn)為,電子在不同的軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí),原子處在不同的能量狀態(tài),但不向外輻射能量,故B正確;C、由光電效應(yīng)方程得?ν=Ekm+W0,當(dāng)入射光頻率增加時(shí),逸出的光電子最大初動(dòng)能增大,故C錯(cuò)誤;D、如果采用具有相同速度的質(zhì)子流,那么根據(jù)物質(zhì)波又稱為德布羅意波的波長(zhǎng)計(jì)算公式:λ=?/p?(?:普朗克常量;p:動(dòng)量;λ:波長(zhǎng))我們知道質(zhì)子的質(zhì)量大約是電子的1836倍,在速度相同的情況下,質(zhì)子具有的動(dòng)量p約是電子的1836倍,h是一樣的,λ更小,即波長(zhǎng)更短,具有更高分辨率,故D錯(cuò)誤;?8.【答案】A【解析】分析:聲波在聲源和觀察者相對(duì)位置發(fā)生變化時(shí)會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng);wifi信號(hào)是電磁波;衍射現(xiàn)象是波動(dòng)性的體現(xiàn);月全食時(shí)的紅月亮是因?yàn)榇髿鈱拥纳⑸渥饔?。解答:A.聲波在聲源和觀察者相對(duì)位置發(fā)生變化時(shí)可以發(fā)生多普勒效應(yīng),故A正確;B.?wifi信號(hào)是電磁波,它的傳播不需要介質(zhì),故B錯(cuò)誤; C.?電子衍射證實(shí)了電子具有波動(dòng)性,故C錯(cuò)誤;D.?月全食時(shí)的紅月亮是因?yàn)榈厍虼髿鈱诱凵浜蜕⑸涞木壒剩褂^察者看到紅月亮,故D錯(cuò)誤;9.【答案】A【解答】根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程得:Ek=?γ?W0,又W0=?γc聯(lián)立得:Ek=?γ??γc,據(jù)題:鈣的截止頻率比鉀的截止頻率大,由上式可知:從鈣表面逸出的光電子最大初動(dòng)能較小,由P=??2mEk,可知該光電子的動(dòng)量較小,根據(jù)λ=???P可知,波長(zhǎng)較大,則頻率較小。故A正確,BCD錯(cuò)誤。10.【答案】B【解析】解:A、德布羅意在愛因斯坦光子說的基礎(chǔ)上提出物質(zhì)波的概念,認(rèn)為一切運(yùn)動(dòng)的物體都具有波粒二象性,故A錯(cuò)誤;B、光電效應(yīng)說明光子具有能量,康普頓效應(yīng)說明光子不僅具有能量還具有動(dòng)量,故B正確;C、光是電磁波,不是高速運(yùn)動(dòng)的微觀粒子,但每個(gè)光子都具有波粒二象性,故C錯(cuò)誤;D、宏觀物體的物質(zhì)波波長(zhǎng)非常小,極不容易觀察到它的波動(dòng)性,故D錯(cuò)誤。11.【答案】ABD【解析】解:A、光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光具有粒子性,故A正確;B、衍射是波特有的性質(zhì);熱中子束射到晶體上產(chǎn)生的衍射圖樣說明中子具有波動(dòng)性,故B正確;C、普朗克首先提出了能量子假說,故C錯(cuò)誤。D、動(dòng)能相同的質(zhì)子和電子,電子的質(zhì)量小,則其動(dòng)量小,故電子的德布羅意波長(zhǎng)長(zhǎng)波長(zhǎng),故D正確。12.【答案】ABC【解答】A.由黑體輻射規(guī)律可知,輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體的溫度有關(guān),故A正確;B.庫(kù)侖力對(duì)電子做正功,所以動(dòng)能變大,電勢(shì)能變小(電勢(shì)能轉(zhuǎn)為動(dòng)能)而因?yàn)榉懦隽斯庾?,總能量變小,故B正確; C.相同速率情況下,質(zhì)子流的動(dòng)量大于電子流,根據(jù)λ=?P,可知質(zhì)子流的波長(zhǎng)比利用電子流小,衍射現(xiàn)象不明顯,則有更高的分辨率,故C正確;D.根據(jù)光電效應(yīng)方程,Ek=?ν?W,可知,逸出光電子的最大初動(dòng)能Ek與照射光的頻率成線性關(guān)系,故D錯(cuò)誤。13.【答案】BD【解答】A.根據(jù)干涉條紋間距Δx=ldλ可知,λ1>λ2,結(jié)合p=?λ,故p1C2,B正確;C.根據(jù)光電效應(yīng)知識(shí),eUc=?ν?W0,故Uc1ΔE2,故D正確。14.【答案】AC【解答】A.電子束通過雙縫實(shí)驗(yàn)后可以形成干涉圖樣,可以說明電子是一種波,故A正確;B.β射線在云室中穿過會(huì)留下清晰的徑跡??梢哉f明β射線是一種粒子,故B錯(cuò)誤;C.人們利用慢中子衍射來研究晶體的結(jié)構(gòu)。中子衍射說明中子是一種波,故C正確;D.光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān),與入射光的強(qiáng)度無關(guān),說明光是一種粒子,故D錯(cuò)誤。15.【答案】6.63×10?37?m;3.315×10?37?m【解答】炮彈的動(dòng)量p=mv=1×103?kg·m/s,它的德布羅意波長(zhǎng);當(dāng)它以Ek=4×105?J的動(dòng)能運(yùn)動(dòng)時(shí),由p′=2mEk,得炮彈的動(dòng)量p′=2×5×4×105kg·m/s=2×103?kg·m/s,德布羅意波長(zhǎng)。故答案為:6.63×10?37?m;?3.315×10?37?m16.【答案】小于;2:1【解答】動(dòng)能與動(dòng)量的關(guān)系為:P=2mEK, 物質(zhì)波的波長(zhǎng):λ=?p,聯(lián)立得到:λ=?2mEk∝1m,質(zhì)子(?11H)和α粒子(?24He)質(zhì)量之比為1:4,故物質(zhì)波的波長(zhǎng)之比為2:1;故答案為:小于,2:1。17.【答案】不是;概率波【分析】根據(jù)波粒二象性是光的根本屬性,與光子之間的相互作用無關(guān),從而即可求解.本題考查光的粒子性與波動(dòng)性的區(qū)別,并掌握概率波的含義,注意波動(dòng)性與光子間的相互作用力無關(guān).18.【答案】2:1;動(dòng)量。【解答】由光子的能量公式為E=?f=?vλ,動(dòng)量公式P=mv=?λ,可得A、B兩種光子的動(dòng)量之比等于它們的能量之比1:2;根據(jù)德布羅意波長(zhǎng)λ=?P可知如果一個(gè)電子的德布羅意波長(zhǎng)和一個(gè)中子的相等,則它們的動(dòng)量也相等。故答:2:1;動(dòng)量。19.【答案】1×10?9;?1×103【解答】動(dòng)能與動(dòng)量之間的關(guān)系式為:P=2mEk德布羅意波長(zhǎng)的表達(dá)式為:λ=?P聯(lián)立以上兩式可得:λ=?2mEk,代入數(shù)據(jù)得自由電子的物質(zhì)波長(zhǎng)為:λ=2π·197·MeV·10?15mc2·0.51MeVc2·10?6MeV=1×10?9m由光子能量公式可得:E=?ν=?cλ=c2mEK=c2·0.51MeVc2·10?6MeV=1×103eV故答案為:1×10?9;?1×103。
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