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13粒子的波动性A组1.人类对光的本性的认识经历了曲折的过程。下列关于光的本性的陈述符合科学规律或历史事实的是()A.牛顿的“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”本质上是一样的B.光的双缝干涉实验显示了光具有波动性C.麦克斯韦预言了光是一种电磁波D.光具有波粒二象性解析:牛顿的“微粒说”认为光是一种物质微粒,爱因斯坦的“光子说”认为光是一份一份不连续的能量,显然选项A错;干涉、衍射是波的特性,光能发生干涉说明光具有波动性,选项B正确;麦克斯韦根据光的传播不需要介质,以及电磁波在真空中的传播速度与光速近似相等从而认为光是一种电磁波,后来赫兹用实验证实了光的电磁说,选项C正确;光具有波动性与粒子性,称为光的波粒二象性,选项D正确。答案:BCD2.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,如图所示是不同数量的光子照射到感光胶片上得到的照片。这些照片说明()A.光具有粒子性B.光具有波动性C.光既有粒子性,又有波动性D.光的波动性不是光子之间的相互作用引起的解析:少量光子通过双缝后照片上呈现不规则分布的亮点显示了光的粒子性,大量光子通过双缝后照片上获得了双缝干涉条纹,说明光具有波动性;光子先后依次通过双缝,说明光的波动性不是光子之间的相互作用引起的。故选项C、D正确。答案:CD3.下列有关光的波粒二象性的说法中,正确的是()A.有的光是波,有的光是粒子B.光子与电子是同样的一种粒子C.光的波长越长,其波动性越显著;波长越短,其粒子性越显著D.大量光子的行为往往显示出粒子性解析:一切光都具有波粒二象性,光的有些行为(如干涉、衍射)表现出波动性,有些行为(如光电效应)表现出粒子性,所以,不能说有的光是波,有的光是粒子,选项A错误。虽然光子与电子都是微观粒子,都具有波粒二象性,但电子是实物粒子,有静止质量,光子不是实物粒子,没有静止质量,电子是以实物形式存在的物质,光子是以场形式存在的物质,所以,不能说光子与电子是同样一种粒子,选项B错误。光的波粒二象性的理论和实验表明,大量光子的行为表现出波动性,个别光子的行为表现出粒子性。光的波长越长,衍射性越好,即波动性越显著,光的波长越短,其光子能量越大,个别或少数光子的作用就足以引起光接收装置的反应,所以其粒子性就很显著。故选项C正确,D错误。答案:C4.下列说法正确的是()A.光的干涉和衍射现象说明光具有波动性,光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性,所以我们可以说光具有波粒二象性B.一个电子和一个质子具有相同的动能时,因为电子的质量比质子的小,所以电子的动量就小2C.一个电子和一个质子具有相同的动能时,电子的德布罗意波长比质子的小D.一个电子和一个质子具有相同的动能时,电子的德布罗意波长比质子的大解析:光既具有波动性,又具有粒子性,说明了光具有波粒二象性,选项A正确;一个电子和一个质子具有相同的动能时,动量和动能的关系式为p=,由于电子的质量比质子的质量小,可知电子的动量小,选项B正确;又由λ=知电子的动量小,其德布罗意波长应比质子的德布罗意波长大,选项C错误,选项D正确。答案:ABD5.为了观察晶体的原子排列,采用了以下两种方法:(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。则下列分析中正确的是()A.电子显微镜所利用的是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.中子的物质波的波长可以与原子尺寸相当解析:由题目所给信息“电子的物质波波长很短,能防止发生明显衍射现象”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,由p=可知它的动量应很大,即速度应很大,选项A正确,选项B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,中子的物质波或X射线的波长与原子尺寸相当,选项C错误,选项D正确。答案:AD6.在X射线管中,由阴极发射的电子被加速后打到阳极,会产生包括X光在内的各种能量的光电子,其中光电子能量的最大值等于电子的动能。已知阳极与阴极之间的电势差U、普朗克常量h、电子电荷量e和光速c。则可知该X射线管发出的X光()A.最短波长为B.最短波长为C.最小频率为D.最大频率为解析:电子在电场中加速获得动能Ek=eU=hν。由题目所给条件,可得光电子最大频率ν=,所以选项D正确;又λ=,所以X光的最短波长λ=,所以选项B正确。答案:BD7.影响显微镜分辨本领的一个因素是衍射,衍射现象越明显,分辨本领越低。使用电子束工作的电子显微镜有较高的分辨本领,它利用高电压对电子束加速,最后打在感光胶片上来观察显微图像。以下说法正确的是()A.加速电压越高,电子的波长越长,分辨本领越强B.加速电压越高,电子的波长越短,衍射现象越明显C.如果加速电压相同,则用质子流工作的显微镜比用电子流工作的显微镜分辨本领强D.如果加速电压相同,则用质子流工作的显微镜比用电子流工作的显微镜分辨本领弱解析:设加速电压为U,电子电荷量为e,质量为m,则有Ek=mv2=eU=,又p=,故eU=,可得λ=。对电子来说,加速电压越高,λ越小,衍射现象越不明显,故A、B都错;电子与质子比较,因质子质量比电子质量大得多,可知质子加速后的波长要小得多,衍射现象不明显,分辨本领强,故C对,D错。答案:CB组1.关于物质波,下列说法正确的是()A.速度相等的电子和质子,电子的波长大B.动能相等的电子和质子,电子的波长小3C.动量相等的电子和中子,中子的波长小D.甲电子速度是乙电子的3倍,甲电子的波长也是乙电子的3倍解析:由λ=可知动量大的波长小,电子与质子的速度相等时,电子动量小,波长大。电子与质子动能相等时,由动量与动能的关系式p=可知,电子的动量小,波长大。动量相等的电子与中子,其波长应相等。如果甲、乙两电子的速度远小于光速,甲的速度是乙的3倍,则甲的波长应是乙的。答案:A2.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,这种波叫做物质波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,宏观物体也具有波动性,只是干涉、衍射现象不明显,只有选项C正确。答案:C3.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波长与晶体中原子间距相近,已知中子质量m=1.67×10-27kg,普朗克常量h=6.63×10-34J·s,可以估算德布罗意波波长λ=1.82×10-10m的热中子动能的数量级为()A.10-17JB.10-19JC.10-21JD.10-24J解析:由λ=知热中子动量p=,又p2=2mEk,所以热中子动能Ek==J≈4×10-21J。故选项C正确。答案:C4.电子经电势差为U=220V的电场加速,在vc的情况下,求此电子的德布罗意波长。(已知电子质量为9.11×10-31kg,电子电荷量为1.6×10-19C)解析:电子由静止开始,在电场的加速下速度不断增加,由于题目要求电子的德布罗意波长,因此必须求出电子经电场加速后的动量,然后根据λ=即可求出电子的德布罗意波长。在电场力作用下mv2=eU,得v=。根据德布罗意波长λ=得λ==m≈8.28×10-11m。答案:8.28×10-11m