1、4.4 实物粒子的波粒二象性 4.5 不确定关系 1.(多选)对于物质波的理解,以下说法正确的是 ( )A.任何运动的物体(质点)都伴随一种波,这种波叫物质波B.我们平时见到的机械波比如湖面上形成的水波就是物质波C.通常情况下,电子比质子的波长长D.核外电子绕核运动时,并没有确定的轨道【解析】选 A、C、D。根据德布罗意物质波理论可知,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,A 选项正确。机械波不是物质波,湖面上形成的水波是机械波,不是物质波,B 错。电子的动量比质子的动量往往要小一些,由波长公式知,电子的德布罗意波长要长,C 正确。由于电子
2、的波动性,核外电子绕核运动不可能有确定的轨道,D 正确。2.(多选)光通过单缝所发生的现象,用位置和动量的不确定关系的观点加以解释,正确的是 ( )A.单缝宽,光是沿直线传播,这是因为单缝宽,位置不确定量 x 大,动量不确定量p x小,可以忽略B.当能发生衍射现象时,动量不确定量 p x就不能忽略C.单缝越窄,中央亮纹越宽,是因为位置不确定量越小,动量不确定量越大的缘故D.以上解释都不对【解析】选 A、B、C。光在传播过程中的位置和动量的不确定关系为 xp x。发生衍射时 x0,所以 p x不能忽略,故 B 对;缝越宽,p x越小,缝越窄,p x越大,所以 A、C 正确。故选 A、B、C。3.
3、关于德布罗意波,下列解释正确的是 ( )A.原子从高能级向低能级跃迁时,会辐射物质波B.微观物体都有一种波与它对应,这就是物质波C.物质波是一种概率波D.宏观物体运动时,它的物质波的波长太短,很难观察出它的波动性【解析】选 C、D。运动的物体才有物质波和它对应,B 错。原子辐射出的是电磁波,不是物质波,A 错。物质波遵循概率统计规律,C 正确。宏观物体运动时的物质波波长极短,很难产生干涉、衍射现象,D 正确。4(多选)关于物质波，下列认识正确的是( )A任何运动的物体(质点)都伴随一种波，这种波叫物质波BX 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
4、观物质尽管可以看成物质波，但它们不具有干涉、衍射等现象【解析】 据德布罗意物质波理论，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 选项正确；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，故 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 选项正确；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所落的位置呈现出衍射图样，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
5、涉、衍射现象，故 D 选项错误【答案】 AC5(多选)下列说法中正确的是 ( )A物质波属于机械波B物质波与机械波有本质区别C只有像电子、质子、中子这样的微观粒子才具有波动性D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，都有一种波和它对应，这种波叫物质波【解析】 物质波是一切运动着的物体所具有的波，与机械波性质不同，A 错误，B 正确；宏观物体也具有波动性，只是干涉、衍射现象不明显，看不出来，C 错误；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，都有一种波和它对应，这种波叫物质波，D 正确【答案】 BD6(多选)关于物质波，下列认识正确的是( )
6、A任何运动的物体(质点)都伴随一种波，这种波叫物质波BX 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宏观物质尽管可以看成物质波，但它们不具有干涉、衍射等现象【解析】 据德布罗意物质波理论，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 选项正确；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，故 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 选项正确；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
7、乱的，无规律的，但大量电子穿过铝箔后所落的位置呈现出衍射图样，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 D 选项错误【答案】 AC7利用金属晶格(大小约 1010 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 ( )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波长为 hmeUC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
8、显【解析】 得到电子的衍射图样，说明电子具有波动性，A 正确；由德布罗意波波长公式 ，而动量 p ，两式联立得 ，B 错误；从公式hp 2mEk 2meU h2meU 可知，加速电压越大，电子的波长越小，衍射现象就越不明显，C 错误；用h2meU相同动能的质子替代电子，波长变小，衍射现象相比电子不明显，故 D 错误【答案】 A8.关于物质波，正确的认识是( )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
9、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：由物质波的定义可知，只要物体运动就会有波动性，其波长 。宏观ph物体的德布罗意波长太小，难以观测。电子束照射在金属晶体上得到电子束的衍射图样，正说明了德布罗意假设的正确性。答案：ACD9.在中子衍射技术中，常利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相近，已知中子质量 m1.6710 27 kg，普朗克常量h6.6310 34 Js，可以估算德布罗意波长 1.8210 10 m 的热中子动能的数量级为( )A.1017 JB.1019 JC.1021 JD.1024 J解析：由 知热中子动量 ，又 ，所
10、以热中子动能：phhpkmE2。故选项 C 正确。J104J)1067.82.1()32 22104mEk答案：C10.下列说法正确的是( )A物质波属于机械波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、太阳都有一种波和它对应，这种波叫做物质波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：物质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、衍射现象不明显故 C 正确答案：C11.任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与之对应，波长是
11、 (p 为物体的动量)，人们把这种波叫做德布罗意波现有一德布罗hp意波长为 1的中子和一个德布罗意波长为 2的氘核相向对碰后结合成一个氚核( 1 2)，该氚核的德布罗意波长为( )A. B. C. D. 1 22 1 22 1 2 1 2 1 2 1 2解析：由题意可知，两粒子的初动量分别为 p1 和 p2 .碰撞过程中动量守h 1 h 2恒，所以碰撞后形成的氚核的动量为 p1p 2 ，所以该氚核的德布罗意波长为 h .hp1 p2 1 2 1 2答案：D12.射击运动员射击时会因为子弹的波动性而“失准”吗？为什么？根据现实情况下子弹的质量、速度大小所对应的德布罗意波长来做定性说明解答：不会宏
12、观的子弹质量大、速度大、动量大，德布罗意波长非常小，所以一定不会对射击造成影响即宏观的物体我们是不需要考虑其波动性的 13.爱因斯坦的相对论指出，物体的能量和质量之间存在一个定量关系：Emc 2，其中 c 为光在真空中的速度计算频率为 510 14 Hz 的光子具有的动量是多少若一电子的动量与该光子相同，该电子的运动速度是多少？该电子物质波的波长是多少？ 解析：根据光子说，光子的能量 Ehmc 2，故得动量pmc kgm/shc 6.6310 345101431081.110 27 kgm/s设电子质量为 me，则速度为 ve，动量为 pe，则 pemeve，依题意 pep，则电子的速度大小为
13、ve m/s1.210 3 m/speme pme 1.110 279.110 31该电子的物质波的波长为e m6.010 7 m.hpe 6.6310 341.110 27答案：1.110 27 kgm/s 1.210 3 m/s 6.010 7 m142002 年诺贝尔物理学奖中的一项是奖励美国科学家贾科尼和日本科学家小柴昌俊发现了宇宙 X 射线源X 射线是一种高频电磁波，若 X 射线在真空中的波长为 ，以 h 表示普朗克常量， c 表示真空中的光速，以 E 和 p 分别表示 X 射线每个光子的能量和动量，则 E_， p_.【解析】 根据 E h ，且 ， c 可得 X 射线每个光子的能量
14、为hpE ，每个光子的动量为 p .hc h【答案】 hc h15任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与之对应，波长是 ，式中 p 是运动物体的动量， h 是普朗克常量，人们把这种波叫hp德布罗意波，现有一个德布罗意波长为 1的物体 1 和一个德布罗意波长为 2的物体2 相向正碰后粘在一起，已知| p1|p2|，则粘在一起的物体的德布罗意波长为_【解析】 由动量守恒 p2 p1( m1 m2)v 知，即 ，所以 .h 2 h 1 h 1 2 1 2【答案】 1 2 1 2162002 年诺贝尔物理学奖中的一项是奖励美国科学家贾科尼和日本科学家小柴昌俊发现了宇宙 X 射线源X 射线是一种高频电磁波，若 X 射线在真空中的波长为 ，以 h 表示普朗克常量， c 表示真空中的光速，以 E 和 p 分别表示 X 射线每个光子的能量和动量，则 E_， p_.【解析】 根据 E h ，且 ， c 可得 X 射线每个光子的能量为hpE ，每个光子的动量为 p .hc h【答案】 hc h17.某粒子的位置不确定量为 105 m，则其动量的不确定量为_。解析：由 知动量的不确定量 ，即4px m/skg10463.54xhp。/skg103.5p答案：5.310 30 kgm/s
