第3节 粒子的波动性

1．在历史上，最早证明了德布罗意波存在的实验是(　　)

A．弱光衍射实验

B．电子束在晶体上的衍射实验

C．弱光干涉实验

D．以上选项都不正确

解析：根据课本知识我们知道，在历史上，最早证明德布罗意波假说的是电子束在晶体上的衍射实验，故B正确．

答案：B

2．(双选)关于物质波，以下说法中正确的是(　　)

A．任何一个物体都有一种波与之对应

B．抖动细绳一端，绳上的波就是物质波

C．动能相等的质子和电子相比，质子的物质波波长短

D．宏观物体不会发生明显的衍射或干涉现象，所以没有物质波

解析：由德布罗意假设可知，任何一个运动着的物体都有一种波与之对应，故A对；绳上的波是机械波，B错；动能相等时，由p＝得质子动量大些，由λ＝知质子物质波波长短，C对；宏观物质波波长太短，难以观测，但具有物质波，D错．

答案：AC

3．实验表明电子也有波粒二象性，由于电子的粒子性比光强，故电子的波长比光的波长更短，电子和光相比，我们(　　)

A．更容易观察到明显的衍射现象和干涉现象

B．不容易观察到明显的衍射现象和干涉现象

C．不容易观察到明显的衍射现象，但容易观察到干涉现象

D．更容易观察到明显的衍射现象，但不容易观察到干涉现象

分析：波长越长越容易发生衍射和干涉，即波动性越强越容易观察到明显的衍射和干涉．

解析：波动性越强越容易观察到明显的衍射和干涉，电子的波长比光的波长更短，则不容易观察到明显的衍射现象和干涉现象．故选B.

答案：B

点评：干涉和衍射是波特有的现象，表明了波具有波动性，即波动性越强越容易发生干涉和衍射现象．

4．(双选)关于物质波，下列认识中错误的是(　　)

A．任何运动的物体(质点)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．宏观物体尽管可以看作物质波，但它们不具有干涉、衍射等现象

解析：由德布罗意物质波理论知，任何一个运动的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与之相对应，这种波就叫物质波，可见，A选项是正确的；由于X射线本身就是一种波，而不是实物粒子，故X射线的衍射现象并不能证实物质波理论的正确性，即B选项错误；电子是一种实物粒子，电子的衍射现象表明运动着的实物粒子具有波动性，故C选项是正确的；由电子穿过铝箔的衍射实验知，少量电子穿过铝箔后所落位置是散乱的，无规律的，但大量电子穿过铝箔后落的位置则呈现出衍射图样，即大量电子的行为表现出电子的波动性，故C选项正确．干涉、衍射是波的特有现象，只要是波，都会发生干涉、衍射现象，故选项D错误．综合以上分析知，本题应选B、D.

答案：BD

5．2002年诺贝尔物理学奖中的一项是奖励美国科学家贾科尼和日本科学家小柴昌俊发现了宇宙X射线源．X射线是一种高频电磁波，若X射线在真空中的波长为λ，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，以ε和p分别表示X射线每个光子的能量和动量，则(　　)

A．ε＝，p＝0　　　　B．ε＝，p＝

C．ε＝，p＝0 D．ε＝，p＝

解析：根据ε＝hν，且λ＝，c＝λν可得X射线每个光子的能量为ε＝，每个光子的动量为p＝.　

答案：D

6．在下列各组所说的两个现象中，都表现出光具有粒子性的是(　　)

A．光的折射现象、偏振现象

B．光的反射现象、干涉现象

C．光的衍射现象、色散现象

D．光电效应现象、康普顿效应

解析：本题考查光的性质．干涉、衍射、偏振都是光的波动性的表现，只有光电效应现象和康普顿效应是光的粒子性的表现，D正确．

答案：D

7．人类对光的本性认识的过程中先后进行了一系列实验，如下所示的四个示意图表示的实验不能说明光具有波动性的是(　　)

分析：该题中的四个实验分别是单缝衍射实验、双孔干涉实验、光电效应的实验和薄膜干涉的实验，依次进行说明即可．

解析：A、B、D，图中A、B、D分别是单缝衍射实验、双孔干涉实验和薄膜干涉的实验，干涉和衍射都是波的特有性质，因此单缝衍射实验、双孔干涉实验和薄膜干涉的实验都说明光具有波动性，故A、B、D正确，C错误．此实验是光电效应实验，说明了光的粒子性，不能说明光的波动性．故C正确．故选C.

答案：C

点评：该题涉及到单缝衍射实验、双孔干涉实验、光电效应的实验和薄膜干涉的实验，知识点虽然比较多，都属于记忆性知识，属于简单题．

8．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1.67×10－27 kg，可以估算德布罗意波长λ＝1.82×10－10 m的热中子的动能的数量级为(　　)

A．10－17 J B．10－19 J

C．10－21 J D．10－24 J

解析：德布罗意波理论中子动量p＝，中子动能Ek＝＝，代入数据可估算出数量级为10－21 J.

答案：C

9．一颗质量为10 g的子弹，以200 m/s的速度运动着，则由德布罗意波长公式计算，要使这颗子弹发生明显的衍射现象，那么障碍物的尺寸约为(　　)

A．3.0×10－10 m B．1.8×10－11 m

C．3.0×10－34 m D．无法确定

解析：运动着的子弹对应的物质波波长

λ＝＝＝＝3.3×10－34 (m)．

由发生明显衍射的条件知，C正确．

答案：A

10．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，可以估算出德布罗意波长λ＝1.82×10－10 m的热中子的动量的数量级可能是(　　)

A．10－17 kg·m/s B．10－18 kg·m/s

C．10－20 kg·m/s D．10－24 kg·m/s

解析：本题考查德布罗意波．根据德布罗意波长公式λ＝得：

p＝＝≈3.6×10－24 (kg·m/s)

可见，热中子的动量的数量级是10－24 kg·m/s.

答案：D

11．质量为60 kg的运动员，百米赛跑的成绩为10 s，试估算运动员的德布罗意波的波长．

解析：因为是估算题，可认为运动员匀速运动，速度v＝10 m/s.

由公式λ＝知运动员的德布罗意波波长

λ＝≈1.1×10－36 (m)．

答案：1.1×10－36 m

12．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长？(中子的质量为1.67×10－27 kg)

解析：本题考查德布罗意波长的计算．任何物体的运动都对应着一个波长，根据公式λ＝不难求得结果．中子的动量为p1＝m1v，子弹的动量为p2＝m2v，据

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＝.

将m1＝1.67×10－27 kg，v＝1×103 m/s，

h＝6.63×10－34 J·s，m2＝1.0×10－2 kg.

代入上面两式可解得：λ1≈4.0×10－10 m，

λ2＝6.63×10－35 m.

答案：4.0×10－10 m　6.63×10－35 m

[金版学案]高中物理 第3节 粒子的波动性知能演练试题 新人教版选修3-5