1、4.3 光的波粒二象性4.4 实物粒子的波粒二象性4.5 不确定关系1.对光的认识，以下说法中正确的是( )A个别光子的行为表现出粒子性，大量光子的行为表现出波动性B高频光是粒子，低频光是波C光表现出波动性时，就不具有粒子性了；光表现出粒子性时，就不再具有波动性了D光的波粒二象性应理解为：在某种场合下光的波动性表现得明显，在另外某种场合下，光的粒子性表现明显解析 个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性；光与物质相互作用，表现为粒子性，光的传播表现为波动性，光的波动性与粒子性都是光的本质属性，频率高的光粒子性强，频率低的光波动性强，光的粒子性表现明显时仍具有波动性，因为大量粒子的
2、个别行为呈现出波动规律，故正确选项为 A、D.答案 AD2.下列关于德布罗意波的认识，正确的解释是( )A光波是一种物质波BX 光的衍射证实了物质波的假设是正确的C电子的衍射证实了物质波的假设是正确的D宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，所以宏观物体不具有波动性解析 宏观物体由于动量太大，德布罗意波长太小，所以看不到它的干涉、衍射现象，但仍具有波动性，D 项错；X 光是波长极短的电磁波，是光子，它的衍射不能证实物质波的存在，B 项错只有 C 项正确答案 C3.物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，在光屏处放上照相底片，若减弱光的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝，实验结果表明，如
3、果曝光时间不太长，底片上只出现一些不规则的点子；如果曝光时间足够长，底片上就出现了规则的干涉条纹，对这个实验结果下列认识正确的是( )A曝光时间不长时，光子的能量太小，底片上的条纹看不清楚，故出现不规则的点子B单个光子的运动表现出波动性C干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方D只有大量光子的行为才能表现出波动性解析 光是一种概率波，对于一个光子通过单缝落在何处，是不确定的，但概率最大的是中央亮纹处，可达 95%以上，还可能落到暗纹处，不过落在暗纹处的概率最小(注意暗纹处并非无光子到达)故 C、D 选项正确答案 CD1(光的波粒二象性) 下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是( )A有的
4、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，其粒子性越显著D大量光子的行为往往表现出粒子性答案 C解析 一切光都具有波粒二象性，光的有些行为(如干涉、衍射)表现出波动性，有些行为(如光电效应) 表现出粒子性，所以，不能说有的光是波，有的光是粒子虽然光子与电子都是微观粒子，都具有波粒二象性，但电子是实物粒子，有静止质量，光子不是实物粒子，没有静止质量，电子是以实物形式存在的物质，光子是以场形式存在的物质，所以，不能说光子与电子是同样的一种粒子光的波粒二象性的理论和实验表明，大量光子的行为表现出波动性，个别光子的行为表现出粒子性光的波长越长，衍射性越好
5、，即波动性越显著；光的波长越短，其光子能量越大，个别或少数光子的作用就足以引起光接收装置的反应，所以其粒子性就很显著故选项 C 正确，A、B、D 错误2(对物质波的理解) 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，普郎克常量为 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长为 h2meUC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答案 AB解析
6、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 hp而动量 p 2mEk 2meU两式联立得 ，B 正确；h2meU由公式 可知，加速电压越大，电子的波长越小，衍射现象越不明显；用相同h2meU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(对概率波的理解) 在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的95%以上，假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子( )A一定落在中央亮纹处B一定落在亮纹处C可能落在暗纹处D落在中央亮纹处的可能性最大答案 CD解析 根据光波是概率波的概念，对于一个光子通过单缝落在何处，是不确定的，但概率
7、最大的是落在中央亮纹处当然也可落在其他亮纹处，还可能落在暗纹处，不过，落在暗纹处的概率很小，故 C、D 选项正确4说明光具有粒子性的现象是( )A光电效应 B光的干涉C光的衍射 D康普顿效应答案 AD5下列说法中正确的是( )A光的波粒二象性学说就是牛顿的微粒说加上惠更斯的波动说组成的B光的波粒二象性彻底推翻了麦克斯韦的电磁理论C光子说并没有否定电磁说，在光子的能量 h 中， 表示波的特性， 表示粒子的特性D光波不同于宏观观念中那种连续的波答案 CD解析 光的波动性不是惠更斯的波动说中宏观意义下的机械波光的粒子性是指光的能量是一份一份的，不是牛顿微粒说中的经典微粒光子说与电磁说不矛盾，它们是不
8、同领域的不同表述6关于光子和运动着的电子，下列论述正确的是( )A光子和电子一样都是实物粒子B光子能发生衍射现象，电子不能发生衍射现象C光子和电子都具有波粒二象性D光子具有波粒二象性，而电子只具有粒子性答案 C解析 物质可分为两大类：一是质子、电子等实物；二是电场、磁场等，统称场光是传播着的电磁场根据物质波理论，一切运动的物体都具有波动性，故光子和电子都具有波粒二象性综上所述，C 选项正确7下列物理实验中，能说明粒子具有波动性的是( )A通过研究金属的遏止电压与入射光频率的关系，证明了爱因斯坦光电效应方程的正确性B通过测试多种物质对 X 射线的散射，发现散射射线中有波长变大的成分C通过电子双缝
9、实验，发现电子的干涉现象D利用晶体做电子束衍射实验，证实了电子的波动性答案 CD8下列说法中正确的是( )A质量大的物体，其德布罗意波长小B速度大的物体，其德布罗意波长小C动量大的物体，其德布罗意波长小D动能大的物体，其德布罗意波长小答案 C解析 由德布罗意假说知德布罗意波长 ，式中 h 为普朗克常量，p 为运动物体的hp动量，可见 p 越大， 越小故 C 正确，A、B、D 错误9如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们的_也相等A速度 B动能 C动量 D总能量答案 C10如图 1 所示为证实电子波存在的实验装置，从 F 上出来的热电子可认为初速度为零，所加的加速电压 U10 4 V
10、，电子质量为 m9.110 31 kg，普朗克常量h6.6310 34 Js.电子被加速后通过小孔 K1 和 K2 后入射到薄的金箔上，发生衍射作用，结果在照相底片上形成同心圆明暗条纹试计算电子的德布罗意波长(结果保留三位有效数字)答案 1.2310 11 m解析 将 eU Ek，p ，2mEk 联立，得 ，代入数据可得 1.2310 11 m.hp h2meU11一个电子被加速后，以极高的速度在空间运动，关于它的运动，下列说法中正确的是( )A电子在空间做匀速直线运动B电子上下左右颤动着前进C电子运动轨迹是正弦曲线D无法预言它的路径答案 D解析 根据概率波的知识可知，某个电子在空间中运动的路
11、径我们无法确定，只能根据统计规律确定大量电子的运动区域，故选项 D 正确12关于电子的运动规律，以下说法正确的是( )A电子如果表现出粒子性，则无法用轨迹来描述它们的运动，其运动遵循牛顿运动定律B电子如果表现出粒子性，则可以用轨迹来描述它们的运动，其运动遵循牛顿运动定律C电子如果表现出波动性，则无法用轨迹来描述它们的运动，空间分布的概率遵循波动规律D电子如果表现出波动性，则可以用轨迹来描述它们的运动，其运动遵循牛顿运动定律答案 C解析 由于电子是概率波，少量电子表现出粒子性，无法用轨迹描述其运动，也不遵从牛顿运动定律，所以选项 A、B 错误；大量电子表现出波动性，无法用轨迹描述其运动，但可确定
12、电子在某点附近出现的概率且遵循波动规律，选项 C 正确，D 错误13关于不确定关系 xpx 有以下几种理解，正确的是 ( )h4A微观粒子的动量不可确定B微观粒子的位置不可确定C微观粒子的动量和位置不可同时确定D不确定关系不仅适用于电子和光子等微观粒子，也适用于宏观物体答案 CD解析 不确定关系表示位置、动量的精度相互制约，此长彼消，当粒子的位置不确定性更小时，粒子动量的不确定性更大；反之亦然，故不能同时准确确定粒子的位置和动量，不确定关系是自然界中的普遍规律，对微观世界的影响显著，对宏观世界的影响可忽略，故 C、D 正确14在单缝衍射实验中，从微观粒子运动的不确定关系可知( )A缝越窄，粒子
13、位置的不确定性越大B缝越宽，粒子位置的不确定性越大C缝越窄，粒子动量的不确定性越大D缝越宽，粒子动量的不确定性越大答案 BC解析 由不确定关系 xpx 知缝越宽，粒子位置的不确定性越大，则动量的不确h4定性越小，反之亦然，因此选项 B、C 正确15已知 5.310 35 Js，试求下列情况中速度测定的不确定量，并根据计算结果，h4讨论在宏观和微观世界中进行测量的不同情况(1)一个球的质量 m1.0 kg ，测定其位置的不确定量为 106 m.(2)电子的质量 me9.110 31 kg，测定其位置的不确定量为 1010 m.答案 见解析解析 (1)球的速度测定的不确定量v m/s5.3 102
14、9 m/sh4mx 5.310 351.010 6这个速度不确定量在宏观世界中微不足道，可认为球的速度是确定的，其运动遵从经典物理学理论(2)原子中电子的速度测定的不确定量v m/sh4mex 5.310 359.110 3110 105.810 5 m/s这个速度不确定量不可忽略，不能认为原子中的电子具有确定的速度，其运动不能用经典物理学理论处理16.设子弹的质量为 0.01 kg，枪口直径为 0.5 cm，试求子弹射出枪口时横向速度的不确定量解析 枪口直径可以当作子弹射出枪口位置的不确定量 x，由于 pxmv x，由不确定关系公式得子弹射出枪口时横向速度的不确定量vx m/s1.06 1030 m/sh4mx 6.6310 3443.140.010.510 2答案 1.0610 30 m/s
