2023年新教材高中物理4.5粒子的波动性和量子力学的建立提升练新人教版选择性必修第三册
展开4.5 粒子的波动性和量子力学的建立
一、选择题(本题共3小题，每题7分，共21分)
1．2003年全世界物理学家评选出“十大最美物理实验”，排名第一的为1961年物理学家利用“托马斯·杨”双缝干涉实验装置，进行电子干涉的实验(如图所示)。从辐射源辐射出的电子束经两靠近的狭缝后在显微镜的荧光屏上出现干涉条纹，该实验说明( C )
A．光具有波动性 B．光具有波粒二象性
C．微观粒子也具有波动性 D．微观粒子也是一种电磁波
解析：电子的双缝干涉说明微观粒子具有波动性，因为干涉是波所特有的现象，故C正确，A、B、D错误。
2．(多选)利用金属晶格(大小约10－10 m)作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是使电子通过电场加速后，让电子束照射到金属晶格上，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0，加速电压为U，普朗克常量为h，则下列说法中正确的是( AB )
A．该实验说明了电子具有波动性
B．实验中电子束的德布罗意波长为λ＝
C．加速电压U越大，电子的衍射现象越明显
D．若用相同动能的质子替代电子，衍射现象将更加明显
解析：该实验能得到电子的衍射图样，说明电子具有波动性，A正确；由德布罗意波长公式λ＝，动量公式p＝＝，联立得λ＝，B正确；由公式λ＝可知，加速电压U越大，电子的德布罗意波长越小，衍射现象越不明显；用相同动能的质子替代
电子，质子的波长小，其衍射现象不如电子的衍射现象明显，故C、D错误。
3．(多选)关于物质波，正确的认识是( ACD )
A．只要是运动着的物体，不论是宏观物体还是微观粒子，都有相应的波与之对应，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短，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：只要是运动着的物体，不论是宏观物体还是微观粒子，都有相应的波与之对应，这就是物质波，故A正确，B错误；由于宏观物体的德布罗意波长太短，所以无法观察到它们的波动性，故C正确；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，故D正确。
二、非选择题(共19分)
4．(19分)根据玻尔理论，氢原子处于激发态的能量与轨道量子数n的关系为En＝(E1表示处于基态原子的能量，具体数值未知)。一群处于n＝4能级的该原子，向低能级跃迁时发出几种光，其中只有两种频率的光能使某种金属发出光电效应，这两种光的频率中较低的为ν。已知普朗克常量为h，真空中的光速为c，电子质量为m。求：
(1)该原子处于基态的原子能量E1；
(2)频率为ν的光子的动量p；
(3)若频率为ν的光子与静止电子发生正碰，碰后电子获得的速度为v，碰后光子速度方向没有改变，求碰后光子的动量p′。
答案：(1)－ (2) (3)－mv
解析：(1)由题意可知：原子向低能级跃迁时发出频率为ν的光子是由n＝3向基态跃迁时发出的，
则hν＝－E1，解得E1＝－。
(2)光子的波长λ＝，德布罗意波长公式λ＝，可得光子的动量：p＝＝。
(3)光子与静止电子发生正碰，由动量守恒定律有：p＝mv＋p′，解得p′＝－mv。
