1、高考资源网（ ） 您身 边的高考专家 版权所 有 高考资源网 - 1 - 粒 子的 波动 性 一、单 项选 择题 1人 类对 光的 本性 认识 的 过程中 先后 进行 了一 系列 实验 ，如 下所 示的 四个 示 意图表 示的 实验不 能说 明光 具有 波动 性的是( C ) 解析：A 图单 缝衍 射，B 图是双 缝干 涉，C 图是 光 电效应 ，D 图 是薄 膜干 涉 2下 列光 的波 粒二 象性 的 说法中 ，正 确的 是( C ) 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
2、越显 著 D 大量 光子 产生 的效 果 往往显 示出 粒子 性 解析： 光的 波粒 二象 性指 光子在 传播 过程 中在 空间 出现的 概率 遵循 波动 规律 3 实 验表 明电 子也 有波 粒 二象性 ， 由于 电子 的粒 子 性比光 强 ，故 电子 的波 长 比光的 波长 更短， 电子 和光 相比 ，我 们( B ) A 更容 易观 察到 明显 的 衍射现 象和 干涉 现象 B 不容 易观 察到 明显 的衍 射现象 和干 涉现 象 C 不容 易观 察到 明显 的衍 射现象 ，但 容易 观察 到干 涉现象 D 更容 易观 察到 明显 的 衍射现 象， 但不 容易 观察 到干涉 现象 解析：
3、 光子 的波 动性 比电 子的要 显著 得多. 4 如图 1731 所示 ， 一细束 白光 通过 三棱 镜折 射后分 为各 种单 色光 ， 取 其中 a 、b 、c 三 种 色光 ， 并同 时 做如 下实 验 ： 让 这三 种 单色 光分 别 通过 同 一双 缝 干涉 实验 装 置在 光 屏上 产生干 涉条 纹( 双 缝间 距和 缝屏间 距均 不变) ； 让 这 三种单 色光 分别 照射 锌板 ； 让这 三种 单 色光分 别垂 直投 射到 一条 直光纤 的端 面上 下 列说 法中正 确的 是( B ) 图 17 3 1 A c 种 色光 的波 动性 最显 著 高考资源网（ ） 您身 边的高考专
4、家 版权所 有 高考资源网 - 2 - B c 种色 光穿 过光 纤的 时 间最长 C a 种色 光形 成的 干涉 条 纹间距 最小 D 如果 b 种 色光 能产 生 光 电效 应， 则 a 种色 光一 定能产 生光 电效 应 解析： 因为 c 光 偏折 的最 厉害， 所以 它在 玻璃 中的 折射率 最大 ， 频 率最 大， 波长最 小， 在 介质中 的传 播速 度最 小 ， 干涉条 纹最 小 a 光的 波 长最大 ， 频率 最小 ， 光子 能量最 小 ， 在 介质 中的传 播速 度最 大 ，干 涉 条纹最 大 b 种 色光 能产 生光电 效应 ，a 种色 光的 光子能 量 比 b 种色 光
5、的小 ，无 法确 定它 与金 属逸出 功的 关系 二、双 项选 择题 5下 列说 法正 确的 是( AB ) A 光波 是 种概 率波 B 光波 是一 种电 磁波 C 单色 光从 光密 介质 进入 光疏介 质时 ，光 子的 能量 改变 D 单色 光从 光密 介质 进 入光疏 介质 时， 光的 波长 不变 解析：光具 有 波粒 二 象性， 从 一 种介 质 进入 另 一种介 质 时 ，频 率 不变 ， 所以光 子 能 量不 变，光 速变 化， 波长 变化 6A 和 B 两种 单色 光均 垂 直照射 到同 一条 直光 纤的 端面上 ，A 光 穿过 光纤 的 时间 比 B 光 穿过光 纤的 时间 长
6、 现 用 A 和 B 两 种光 照射 同种 金 属，都 能发 生光 电效 应， 则下列 说法 正确 的是( BD ) A 光纤 对 B 光 的折 射率 大 B A 光 打出 的光 电子 的最 大初动 能一 定 比 B 光的 大 C A 光 在单 位时 间内 打出 的电子 数一 定 比 B 光的 多 D B 光 的波 动性 一定 比 A 光显著 解析 ：A 光在 介质 中传 播 速度小 ， 折射 率大 ， 频率 高， 光子 能量 大 ， 波 长短 ， 根 据光 电效 应方程 ，可 知 A 光 打出 的 光电子 的最 大初 动能 大， 相比而 言，B 光的 波动 性 强 7 频 率为 的 光子 ，
7、德 布 罗意波 长 为 h/p ，能 量 为 E ，则 光的 速度 为( AC ) A. E hB. p EC. E pD. h 2 Ep解析： 由 E h ， h/p，v 联合 推导 可得 8 关 于不 确定 性关 系 x p h 4 有以下 几种 理解 ，其 中 正确的 是( CD ) A 微观 粒子 的动 量不 可 能确定 B 微观 粒子 的坐 标不 可能 确定 C 微观 粒子 的动 量和 坐标 不可能 同时 确定 D 不确 定性 关系 不仅 适 用于电 子和 光子 等微 观粒 子，也 适用 于其 他宏 观粒 子 解析： 不确 定性 关 系 x p h 4 表示 确定 位置 、动 量的
8、精度互 相制 约， 此长 彼消 ，当粒 子 位 置 不确 定 性变 小 时， 粒子 动 量的 不 确定 性 变大 ；粒 子 位置 不 确定 性 变大 时， 粒 子动 量 的不 确定性 变小 故不 能同 时 准确确 定粒 子的 动量 和坐 标 不确 定性 关系 也适 用 于其他 宏观 粒子 ， 不过这 些不 确定 量微 乎其 微 高考资源网（ ） 您身 边的高考专家 版权所 有 高考资源网 - 3 - 9 现 代物 理学 认为 ，光 和 实物粒 子都 具有 波粒 二象 性 下列 事实 中突 出体 现 波动性 的是 ( BD ) A 一 定频 率的 光照 射到 锌 板上， 光的 强度 越大， 单
9、 位时间 内锌 板上 发射 的光 电子就 越 多 B 肥皂 液是 无色 的， 吹出 的肥皂 泡却 是彩 色的 C 质量 为 10 3kg 、 速度 为 10 2m/s 的小球 ， 其 德 布罗意 波波 长 约 10 28m ， 不过我 们能 清晰地 观测 到小 球运 动的 轨迹 D 人们 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 大致相 同 解析 ： 光 电效 应体 现光 的 粒子性 ，A 错 ； 肥 皂泡 看 起来是 彩色 的 ， 这 是薄 膜 干涉现 象 ， 体 现光的 波动 性，B 正确 ； 由于小 球的 德布 罗意 波波
10、长太小 ， 很 难观 察到 其波 动性，C 错； 人们 利用热 中子 的衍 射现 象研 究晶体 结构 ，所 以能 够体 现波动 性，D 正确 三、非 选择 题 10 质 量为 60 kg 的 运动 员 ， 百米 赛跑 的成 绩为 10 s ， 试估算 运动 员的 德布 罗意 波的波 长 解：因 为是 估算 题， 可认 为运动 员匀 速运 动， 速 度v10 m/s. 由公 式 h p 知运 动员 的德 布 罗意波 波长 6.6310 34 60 10m 1.110 36m. 11 如 果一 个中 子和 一个 质量 为 10 g 的 子弹 都以 10 3m/s 的速度运动， 则它 们 的德布 罗
11、意 波的波 长分 别是 多长 ？( 中 子的质 量 为 1.67 10 27kg) 解： 本题 考查 德布 罗意波 长的计 算 任 何物 体的运 动都对 应着 一个 波长 ， 根 据公 式 h p 不 难求得 结果 中子的 动量 为 p 1 m 1 v， 子 弹的动 量 为 p 2 m 2 v ，据 h p 知中 子和 子弹 的德 布罗 波长分 别 为 1 h p 1 ， 2 h p 2 ， 联立以 上各 式解 得 1 h m 1 v ， 2 h m 2 v . 将 m 1 1.67 10 27kg ，v 110 3m/s ， h6.63 10 34J s ， m 2 1.0 10 2kg.
12、代入上 面两 式可解 得 1 4.0 10 10m ， 2 6.63 10 35m. 12 一颗 质量 为 10 g 的 子 弹， 具有 200 m/s 的速率 ， 动量的 不确 定量 为 0.01% ， 求 确定 该 子弹的 位置 时， 有多 大的 不确定 量？ 解：子 弹的 动量 为 pmv1010 3kg 200 m s 1 2 kg m s 1动量的 不确 定范 围为 p0.01%p1.0 10 4 2 kg m s 1 210 4 kg m s 1高考资源网（ ） 您身 边的高考专家 版权所 有 高考资源网 - 4 - 由不确 定性 关系 式 x p h 4 ，得子 弹位 置的 不
13、确 定范 围为 x h 4 p所以 x 6.63 10 34 43.14 2 10 4m 2.64 10 31m. 13 1924 年 法国 物理 学家 德布罗 意提 出物 质波 的概 念，任 何一 个运 动着 的物 体，小 到 电 子， 大到 行星 、 恒 星都 有 一种波 与之 对应 ， 波长 为 h/p, p 为物 体运 动的 动量 ，h 是普 朗克 常 量同 样光也 具有 粒子 性 ，光子 的动量 为 p h/ .根 据上述 观点可 以证 明一 个 静止的 自由 电子 如果完 全吸 收一 个 光 子 ，会发 生下 列情 况： 设光 子频率 为 ，则 E h ， p h/ h/c ，被
14、电子吸 收后 有 h m e v 2 /2 ， h/c m e v. 由以上 两式 可 解得 ：v 2c ， 电子 的速 度 为两倍 光速 ， 显 然这是 不可 能的 关 于上 述过程 以下 说法 正确 的是( C ) A 因为 在微 观世 界动 量 守恒定 律不 适用 ，上 述论 证错误 ，所 以电 子可 能完 全吸收 一个 光子 B 因为 在微 观世 界能 量守 恒定律 不适 用， 上述 论证 错误， 所以 电子 可能 完全 吸收一 个 光子 C 动量 守恒 定律 、 能 量守 恒定律 是自 然界 中普 遍适 用规律 ， 所 以唯 一结 论是 电子不 可 能 完全吸 收一 个 光子 D若
15、光 子与 一个 静止 的 自由电 子发 生作 用， 则 光 子被电 子散 射后 频率 不变 14 ( 双选)a 光经 过某 干涉 仪形成 的光 的干 涉图 样如 图 17 32 甲 所示 ， 若只 将 a 光换成 b 光照 射同 一干 涉仪 ，形 成的光 的干 涉图 样如 图乙 所示 则下 述正 确的 是( BC ) 图 17 3 2 A a 光 光子 的能 量较 大 B b 光光 子的 能量 较大 C a 光能 使某 种金 属发 生 光电效 应，b 光 一定 能 D 在水 中 b 光传 播的 速 度较大 解析 ：a 光干 涉条 纹间 距 宽， 所以 它的 波长 长 ， 频 率小 ， 在 介质
16、 中的 传播 速 度大 ， 它 使金 属发生 光电 效应 ，说 明它 的频率 比金 属的 极限 频率 高，b 光的 频率 比它 的大 ，所以 b 光能发 生光电 效应 15 已 知由 激光 器发 出的 一细束 功率 为 P 0.15 kW 的激光 束， 竖直 向上 照射 在一个 固态 铝球的 下部 ， 使其 恰好 能 在空中 悬浮 已知 铝的 密 度为 2.7 10 3kg/m 3 ， 设激光 束的 光子 全 部被铝 球吸 收， 求铝 球的 直径是 多大 ？( 取 3，g 取 10 m/s 2 ) 解：设 每个 激光 光子 的能 量为 E ，动 量为 p， 时间 t 内射到 铝球 上的 光子 数为 n，激 光 束 对铝球 的作 用力 为 F ， 铝 球的直 径 为 d， 则 有功 率：P nE t ， 由动 量定 理：F np t ， 光子能 量和 动量间 关系 是 E pc ， 铝 球的重 力 和 F 平衡 ， 因此 F g 1 6 d 3 ， 代 入数 据由 以 上各式 解 得 d 0.33 mm.
