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2024教科版高中物理选择性必修第三册同步
3 波粒二象性
基础过关练
题组一 光的波粒二象性
1.(2023四川雅安月考)关于光的波粒二象性的理解正确的是 ( )
A.大量光子的行为往往表现出波动性,个别光子的行为往往表现出粒子性
B.光在传播时是波,而与物质相互作用时就转变成粒子
C.高频光是粒子,低频光是波
D.波粒二象性是光的根本属性,有时它的波动性显著,有时它的粒子性显著
2.(2023四川南充统考)大型钛合金构件在航天、航空领域应用广泛,我国使用微光焊接复杂钛合金构件的技术和能力已达到世界一流水平。若某型号激光焊机的功率为30 kW,发射的激光波长为λ=1 064 nm,已知普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,真空中的光速为c=3.0×108 m/s,则 ( )
A.该激光的频率为2.82×1013 Hz
B.每个激光光子的能量为1.87×10-19 J
C.每个激光光子的动量为6.23×10-27 kg·m/s
D.该焊机每秒发射激光光子约1.60×1022个
题组二 德布罗意物质波
3.(2023陕西渭南月考)1924年德布罗意提出假设:实物粒子也具有波动性,即每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系。下列关于德布罗意波波长的说法正确的是 ( )
A.速度相同的电子与质子,质子的德布罗意波波长较长
B.动量相同的电子与质子,电子的德布罗意波波长较长
C.动能相同的电子与质子,电子的德布罗意波波长较长
D.加速度相同的电子与质子,质子的德布罗意波波长较长
4.(2023江西南昌期末)著名物理学家G.P.汤姆孙曾在实验中让电子束通过电场加速后,通过多晶薄膜得到了如图所示衍射图样,已知电子的质量为m=9.1×10-31 kg,加速后电子速度v=5.0×105 m/s,普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,下列说法正确的是 ( )
A.该图样说明了电子具有粒子性
B.该实验中电子的德布罗意波波长约为1.5 nm
C.加速电压越大,电子的物质波波长越长
D.加速电压越大,电子的波动性越明显
5.(2023四川遂宁月考)2021年1月21日,科学家以高速电子束为“光源”,利用冷冻电镜首次“拍摄”到新冠病毒的3D影像,如图所示。冷冻电镜分辨率比光学显微镜高1 000倍以上,可达0.2 nm。不考虑相对论效应,下列说法正确的是 ( )
A.冷冻电镜的分辨率非常高,是由于电子的德布罗意波波长长
B.用高倍光学显微镜也能拍摄到新冠病毒的影像
C.电子运动的速度越大,其德布罗意波的衍射能力越强
D.若用相同动能的质子代替电子,也能“拍摄”到新冠病毒的3D影像
3 波粒二象性
基础过关练
1.AD 2.B 3.C 4.B 5.D
1.AD 光的波粒二象性指光有时候表现出的粒子性较明显,有时候表现出的波动性较明显,D正确;大量光子的行为往往表现出波动性,个别光子的行为往往表现出粒子性,A正确;光在传播时波动性显著,光与物质相互作用时粒子性显著,B错误;频率高的光粒子性显著,频率低的光波动性显著,C错误。
2.B 根据波长与频率的关系,可得激光的频率为ν== Hz≈2.82×1014 Hz,A错误;每个激光光子的能量为E=≈1.87×10-19 J,B正确;每个激光光子的动量为p=≈6.23×10-28 kg·m/s,C错误;激光焊机的功率为30 kW,有Pt=nE,可得每秒发射激光光子数约为n0==≈1.60×1023(个),D错误。
3.C 由德布罗意波波长公式λ=结合p=mv,可得λ==,速度相同的电子与质子,由于质子的质量比电子大,则电子的德布罗意波波长较长,A错误;根据λ=可知,动量相同的电子与质子,德布罗意波波长一样,B错误;由动能公式得Ek=mv2=,则λ==,动能相同的电子与质子,由于质子的质量比电子大,则电子的德布罗意波波长较长,C正确;加速度相同的电子与质子,它们的动量与质量、作用时间等因素有关,故无法判断它们的德布罗意波波长大小关系,D错误。
4.B 衍射现象说明电子具有波动性,A错误;加速后电子的动量p=mv,电子的德布罗意波波长λ=,联立解得λ≈1.5 nm,B正确;根据动能定理可得eU=mv2,得v=,加速电压越大,电子的速度越大,动量越大,则电子的物质波波长越短,波动性越不明显,C、D错误。
5.D 影响冷冻电镜分辨率的直接因素是“光源”的波长,波长越短,加速电压越高,分辨率越高,新冠病毒比细菌小得多,只有在电镜下才可以看到其影像,A、B错误;电子运动的速度越大,则其动量越大,由λ=可知其对应的德布罗意波的波长越小,其德布罗意波的衍射现象越不明显,C错误;由p=、p=可得λ=,质子和电子的动能相同,质子的质量大于电子质量,所以质子的波长小于电子的德布罗意波的波长,波长越短,分辨率越高,所以也能“拍摄”到新冠病毒的3D影像,D正确。
精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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