人教版高中物理选择性必修第三册·4.5《粒子的波动性和量子力学的建立》课件+练习（含答案）

课时把关练

第5节 粒子的波动性和量子力学的建立

1.关于物质波，下列说法正确的是 （　　）

A.质量大的物体，其物质波波长短

B.速度大的物体，其物质波波长短

C.动量大的物体，其物质波波长短

D.动能大的物体，其物质波波长短

2.[多选]波粒二象性是微观世界的基本特征。下列说法正确的是 （　　）

A.光电效应现象揭示了光的粒子性

B.中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性

C.电子在穿过金属片后的衍射现象，证实了电子的粒子性

D.动能相等的质子和电子，它们的物质波波长也相等

3. [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，对应的方法是让电子通过电场加速后，形成电子束照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样。如果加速电压为U，则下列说法正确的是              （　　）

A.该实验说明了电子具有波动性

B.加速电压U越大，物质波波长越短

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，衍射现象更明显

4. [多选]灯丝发射的电子束经过电场加速后从阳极上的狭缝穿出，通过两条平行狭缝后，在荧光屏上形成明显的双缝干涉图样。已知一个电子从狭缝穿出时动量为p，普朗克常量为h，则(　　)

A.经过电场加速后，电子的德布罗意波波长为

B.经过电场加速后，电子的德布罗意波波长为

C.荧光屏上暗条纹的位置是电子不能到达的位置

D.荧光屏上亮条纹的位置是电子到达概率大的位置

5.2018年11月16日，第26届国际计量大会通过“修订国际单位制”决议，正式更新包括国际标准质量单位“千克”在内的4项基本单位定义。其中，千克将用普朗克常量(h)定义，安培将用电子电荷量(e)定义，以基本物理常数定义计量单位，可大大提高稳定性和精确度。关于普朗克常量和电子电荷量的单位，下列正确的是(　　)

A．电子电荷量的单位为 

B．电子电荷量的单位为

C．普朗克常量的单位为 

D．普朗克常量的单位为

6．为了观察到纳米级的微小结构，需要用到分辨率比光学显微镜更高的电子显微镜。下列说法中正确的是(　　)

A．电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光的短，因此不容易发生明显衍射

B．电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光的长，因此不容易发生明显衍射

C．电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光的短，因此更容易发生明显衍射

D．电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光的长，因此更容易发生明显衍射

7. [多选]如图所示是利用金属晶格(大小约为10－10 m)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，然后让电子束照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样。已经电子质量为m＝9.1×10－31 kg，电荷量为e＝1.6×10－19 C，初速度为0，加速电压为U＝1.0×106 V，普朗克常量为h＝6.63×10－34 J·s，则下列说法正确的是(　　)

A.物质波是一种概率波

B.物质波和电磁波一样，在真空中传播的速度为光速c

C.具有相同动能的质子和电子，质子的物质波波长较长

D.实验中电子束的德布罗意波的波长为λ＝1.2×10－12 m

8.已知中子质量m=1.67×10-27 kg，普朗克常量h=6.63×10-34 J·s，请估算物质波波长λ=1.82×10-10 m的热中子动能的数量级。

9.电子质量9.1×10-31 kg，中子质量

1.67×10-27 kg，普朗克常量6.63×10-34 J·s，能量为2 000 eV的电子和中子的波长分别是多少？说明为什么中子衍射实验要采用能量很低的慢中子。

10.已知某种紫光的波长是440 nm。若将电子加速，使它的物质波波长是这种紫光波长的。

（1）求电子的动量大小。

（2）已知电子质量9.1×10-31 kg，电子电荷量C，普朗克常量6.6×10-34 J·s，试推导加速电压跟物质波波长的关系，并计算加速电压的大小。（结果保留1位有效数字）

11.用光学显微镜不可能观察到纳米级的微小结构。这是因为可见光的波长数量级是10-7 m，远大于纳米，会发生明显的衍射现象，不能精确聚焦。因此，人们使用分辨率比光学显微镜更高的电子显微镜来观察纳米级的微小结构，现用电子显微镜观测线度为d的某生物大分子的结构。为满足测量要求，将显微镜工作时电子的德布罗意波波长设定为，其中n>1。已知普朗克常量h、电子质量m和电子电荷量e，电子的初速度不计，则显微镜工作时电子的加速电压应为多大？

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第5节 粒子的波动性和量子力学的建立

参考答案

1. C
2. AB
3. AB
4. BD
5. A
6. A
7. AD

8.解：由知热中子动量p=，又p2=2mEk

所以热中子动能

Ek=== J≈4×10-21 J

因此，热中子动能的数量级为10-21。

9.解：由=可得：

λ电= m≈2.75×10-11 m

λ中= m≈6.41×10-13 m。

根据λ= 可知，能量越低，波长λ越长，则衍射现象越明显。

10.解：（1）根据德布罗意波波长公式可得：

电子的动量为p==kg·m/s=1.5×10-23 kg·m/s。

（2）电子在电场中加速，根据动能定理，则有：eU，即加速电压为U==≈8×102 V。

11.解：德布罗意波波长λ==

设加速电压为U，根据动能定理可知Ek==eU，

联立两式可得U=。