2022版新教材物理人教版选择性必修第三册基础训练：第四章第5节粒子的波动性和量子力学的建立含解析

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评价检测·素养提升

课堂检测

1.下列关于德布罗意波的认识正确的是( )

A.任何一个物体都有一种波和它对应，这就是物质波

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，看不见其衍射或干涉现象，所以宏观物体不具有波动性

答案：

解析：运动的物体才具有波动性，

项错误；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，

项错误；

光是波长极短的电磁波，

它的衍射不能证实物质波的存在，

项错误；只有

项正确。

2.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、太阳都具有一种

波和它对应，这种波叫作物质波

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

答案：

解析：一切运动着的物体都具有与之对应的波，物质波与机械波性质不同，宏观物体也具

有波动性。

3.下列关于量子力学的应用，错误的是( )

A.人们了解了固体中电子运行的规律，并弄清了为什么固体有导体、绝缘体和半导体之分

B.科学家们利用半导体的独特性质发明了晶体管等各类固态电子器件，并结合激光光刻技

术制造了大规模集成电路，俗称“芯片”

C.原子钟利用原子为电磁波校准频率，从而实现了对时间的高精度测量

D.“量子波动速读”——通过量子纠缠，不仅可以速读，还能闭着眼就使书本发生感应

答案：

解析：量子力学是描述微观世界的理论，不适于宏观世界的感知。

4.历史上美国宇航局曾经完成了用“深度撞击”号探测器释放的撞击器“击中”坦普尔 1

号彗星的实验。探测器上所携带的重达

400 kg

的彗星“撞击器”将以

1.0 ×104m/s

的速度

径直撞向彗星的彗核部分，撞击彗星后“撞击器”融化消失，这次撞击使该彗星自身的运

行速度出现

1.0 ×10−7m/s

的改变。已知普朗克常量

ℎ=6.6 ×10−34 J⋅s

。

（1）求撞击前彗星“撞击器”对应物质波的波长；

（2）根据题中相关信息数据估算出彗星的质量。

答案：（1）

1.65 ×10−40 m

（2）

4.0 ×1013 kg

解析：（1）撞击彗星前“撞击器”的动量为：

p=mv=400 ×1.0 ×104kg ⋅m/s=4.0×106kg ⋅m/s

，则撞击彗星前“撞击器”对应物质

波波长为：

λ=ℎ

p=6.6 ×10−34

4.0×106m=1.65 ×10−40 m

。

（2）以彗星和撞击器组成的系统为研究对象，规定彗星初速度的方向为正方向，由动量守

恒定律得

mv=MΔv

，则彗星的质量为

M=mv

Δv =400×1×104

1×10−7kg=4.0 ×1013 kg

。

素养视角

教材拓展

概率波

微观粒子的运动不再遵守牛顿运动定律，不可能用“轨迹”来描述粒子的运动，微观

粒子的运动状态只能通过概率做统计性的描述。对于电子和其他微观粒子，单个粒子的位

置是不确定的，但在某点附近出现的概率的大小可以由波动的规律确定。对于大量粒子，

这种概率分布导致确定的宏观结果，所以物质波也是概率波。

概率波的主体是光子、实物粒子，体现了粒子性的一面；同时粒子在某一位置出现的

概率受波动规律支配，体现了波动性的一面，所以说概率波将波动性和粒子性统一在一起。

素养演练

1.（2021 河北秦皇岛一中高二月考）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，如果曝光时间不太长，底片上只能出现一些不规则的点迹；如果曝光时间足够长，底

片上就会出现规则的干涉条纹。对这个实验结果有下列认识，其中正确的是( )

A.曝光时间不太长时，出现一些不规则的点迹，表现出光的波动性

B.单个光子通过双缝后的落点无法预测

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光的粒子性

答案：

;

解析：曝光时间不太长时，底片上只能出现一些不规则的点迹，表现出光的粒子性，

项

错误；光波是概率波，单个光子没有确定的轨迹，故单个光子通过双缝后的落点无法预测，

故

项正确；光波是概率波，光子到达机会较多的区域表现为亮条纹，而光子到达的机会

较少的区域表现为暗条纹，故

项正确；题目中说：如果曝光时间足够长，底片上就会出

现规则的干涉条纹，说明大量光子表现为波动性，故

项错误。

课时评价作业

基础达标练

1.（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.光电效应和康普顿效应揭示了光的粒子性

B.电子束的晶体衍射实验表明实物粒子具有波动性

C.动能相等的质子和电子的德布罗意波长相等

D.低频电磁波的粒子性显著，而高频电磁波的波动性显著

答案：

;

解析：光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性，故选项

正确；电子束射到晶体上产生

的衍射图样说明电子具有波动性，故选项

正确；动能相等的质子和电子，它们的动量

p=❑

√

2m⋅Ek

，质子与电子的质量不同，所以动能相等的电子与质子的动量是不同的，根

据德布罗意波波长公式

λ=ℎ

，可知它们的德布罗意波长不相等，故选项

错误；电磁波的

频率越低，则能量值越小，频率越高，则能量值越大，所以低频电磁波的波动性显著，而

高频电磁波的粒子性显著，故选项

错误。

2.关于量子力学的建立，下列描述错误的是( )

A.普朗克最早提出“量子”的概念

B.德国物理学家海森堡和玻恩等人建立了矩阵力学

C.薛定谔提出了物质波满足的方程——薛定谔方程

D.康普顿为了解释光子的散射提出了“光子说”

答案：

解析：光子说是爱因斯坦为了解释光电效应现象提出的。

3.2003 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的电子干涉实验。如图所示，从辐射源射出的电子

束经两个靠近的狭缝后在显微镜的荧光屏上产生干涉条纹，该实验说明( )

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