2019-2020学年高中物理 第二章 波粒二象性 第五节 德布罗意波随堂演练课件 粤教版选修3-5

[随堂检测]1．下列说法中正确的是()A．质量大的物体，其德布罗意波长短B．速度大的物体，其德布罗意波长短C．动量大的物体，其德布罗意波长短D．动能大的物体，其德布罗意波长短解析：选C.由物质波的波长λ＝hp，得其只与物体的动量有关，动量越大其波长越短．2．(多选)关于物质波，说法正确的是()A．只要是运动着的物体，不论是宏观物体还是微观粒子，都有相应的波动性，这就是物质波B．只有运动着的微观粒子才有物质波，对于宏观物体，不论其是否运动，都没有相对应的物质波C．由于宏观物体的德布罗意波长太小，所以无法观察到它们的波动性D．电子束照射到金属晶体上得到了电子束的衍射图样，从而证实了德布罗意的假设是正确的解析：选ACD.所有运动的物体都具有波动性，只是宏观物体的德布罗意波长太短，无法观察到它们的波动性．3．1927年戴维孙和G·P·汤姆生完成了电子束衍射实验，该实验是荣获诺贝尔奖的重大近代物理实验之一．如图所示的是该实验装置的简化图．下列说法不正确的是()A．亮条纹是电子到达概率大的地方B．该实验说明物质波理论是正确的C．该实验再次说明光子具有波动性D．该实验说明实物粒子具有波动性解析：选C.电子是实物粒子，观测到电子的衍射现象，说明实物粒子具有波动性．出现亮条纹的位置是电子到达概率大的地方，同时也说明物质波理论是正确的，故应选C.4．(多选)由不确定性关系可以得出的结论是()A．如果动量的不确定范围越小，则与它对应位置坐标的不确定范围就越大B．如果位置坐标的不确定范围越小，则动量的不确定范围就越大C．动量和位置坐标的不确定范围之间的关系不是反比例函数D．动量和位置坐标的不确定范围之间有唯一的确定关系答案：ABC5．若某个质子的动能与某个氦核的动能相等，则这两个粒子的德布罗意波长之比为()A．1∶2B．2∶1C．1∶4D．4∶1解析：选B.由p＝2mEk及λ＝hp得：λ＝h2mEk，因质子与氦核的动能相同，所以λ1λ2＝m2m1＝41＝21，选B.[课时作业]一、单项选择题1．下列说法正确的是()A．德布罗意波属于机械波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，后来把这种波叫做德布罗意波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：选C.德布罗意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C选项正确．2．下列关于机械波和物质波的说法中，正确的是()A．介质是物质，所以机械振动在介质中的传播形成的波叫做物质波B．宏观物体形成的波叫机械波，微观物质形成的波叫微波C．物质波是运动的粒子在空间分布的概率，受波动规律支配D．物质波是概率波，而光波不是解析：选C.由物质波的概念可知C项正确．3．用单色光做双缝干涉实验，P处为亮纹，Q处为暗纹，现在调整光源和双缝，使光子一个一个通过双缝，则通过的某一光子()A．一定到达P处B．不能到达Q处C．可能到达Q处D．都不正确解析：选C.单个光子的运动路径是不可预测的，只知道落在P处的概率大，落在Q处的概率小，因此，一个光子从狭缝通过后可能落在P处，也可能落在Q处．4．经较高电压加速的电子束，沿同一方向射出，穿过铝箔后射到其后的屏上，则()A．所有电子的运动轨迹都相同B．所有电子到达屏的位置均相同C．电子到达屏的位置可用牛顿运动定律确定D．电子到达屏的位置受波动规律支配，无法用确定的坐标描述解析：选D.对于高速运动的电子来说，牛顿运动定律已不适用，我们无法预测它的运动轨迹，只能研究它在空间某点出现的概率大小．5．质量为m的粒子原来的速度为v，现将粒子的速度增大到2v，则描写该粒子的物质波的波长将(粒子的质量保持不变)()A．保持不变B．变为原来波长的两倍C．变为原来波长的一半D．变为原来波长的2倍解析：选C.根据公式λ＝hp＝hmv可以判断选项C正确．6．在中子衍射技术中，常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比较接近．已知中子质量为1.67×10－27kg，普朗克常量为6.63×10－34J·s，则可以估算出德布罗意波长为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：选C.热中子的德布罗意波长λ＝hp＝h2mEk，所以Ek＝h22mλ2，代入题给数据可得正确答案为C.二、多项选择题7．关于物质波，下列认识错误的是()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做物质波，但它们不具有干涉、衍射等现象解析：选BD.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，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．8．下列说法中正确的是()A．核外电子绕核运动时，并没有确定的轨道B．抖动细绳一端，绳上的波就是物质波C．通常情况下，质子比电子的波长长D．物质都具有波动性解析：选AD.抖动绳子产生的绳波是宏观的机械波，而不是物质波，故B项错；由λ＝hp知，质子质量大，一般情况下动量p大，故λ较小，C项错．9．利用金属晶格(大小约10－10m)作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子通过电场加速，然后让电子束射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样．已知电子质量为m，电荷量为e，初速度为零，加速电压为U，普朗克常量为h，则下述说法中正确的是()A．该实验说明电子具有波动性B．实验中电子束的德布罗意波的波长为λ＝h2meUC．加速电压U越大，电子的衍射现象越明显D．若用具有相同动能的质子替代电子，衍射现象将更加明显解析：选AB.电子的衍射图样说明了电子具有波动性．根据动能定理：eU＝12mv2＝（mv）22m＝p22m，所以p＝2meU；λ＝hp＝h2meU，U＝h22meλ2，电压U越大，电子的衍射现象越不明显；质子替代电子，动量大波长短，衍射现象将更加不明显，正确答案为A、B.10．下表列出了几种不同物体在某种速度下的德布罗意波波长和频率为1MHz的无线电波的波长，由表中数据可知()质量/kg速度(m·s－1)波长/m弹子球2.0×10－21.0×10－23.3×10－30电子(100eV)9.0×10－315.0×1061.2×10－10无线电波(1MHz)3.0×1083.3×102A.要检测弹子球的波动性几乎不可能B．无线电波通常情况下只表现出波动性C．电子照射到金属晶体上能观察到波动性D．只有可见光才有波动性解析：选ABC.弹子球的波长很小，所以要检测弹子球的波动性几乎不可能，故选项A正确．无线电波的波长很长，波动性明显，所以选项B正确．电子的波长与金属晶格的尺寸相差不大，能发生明显的衍射现象，所以选项C正确．一切运动的物体都具有波动性，所以选项D错误．三、非选择题11．1924年，法国物理学家德布罗意提出，任何一个运动着的物体都有一种波与它对应.1927年，两位美国物理学家在实验中得到了电子束通过铝箔时的衍射图案，如图所示．图中，“亮圆”表示电子落在其上的____________大，“暗圆”表示电子落在其上的________小．答案：概率概率12．用高压加速后的电子的德布罗意波的波长可以小到10－12m数量级．用它观察尺度在10－10m数量级的微小物体时，其衍射就可以忽略不计，从而大大提高了显微镜的分辨能力．一台电子显微镜用来加速电子的电压高达U＝106V，求用它加速后的电子束的德布罗意波的波长．(电子的质量为m＝0.91×10－30kg)解析：用电压U加速电子，由动能定理得eU＝Ek，由物体动量和动能的关系用p＝2mEk，再由物质波的波长公式λ＝hp，可以求得该电子束的德布罗意波的波长λ＝h2meU，代入数据得λ≈1.2×10－12m.答案：1.2×10－12m