高中物理 第5章 波與粒子 第3節(jié) 實物粒子的波粒二象性 第4節(jié)“基本粒子”與恒星演化學業(yè)分層測評 魯科版選修3-5

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第3節(jié) 實物粒子的波粒二象性 第4節(jié)“基本粒子”與恒星演化 (建議用時：45分鐘) [學業(yè)達標] 1．下列說法中正確的是(　　) A．夸克模型說明電子電荷量是最小的電荷單元 B．目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了自由態(tài)的夸克 C．目前發(fā)現(xiàn)的夸克有6種 D．每種夸克都有對應的反夸克 E．夸克模型說明電子電荷量已不再是最小的電荷單元 【解析】　夸克模型指出目前發(fā)現(xiàn)了6種夸克，每種夸克都有對應的反夸克，所以C、D正確；夸克所帶電荷量小于電子電荷量，但還沒有發(fā)現(xiàn)自由態(tài)的夸克，這就是夸克的“禁閉”，所以A、B錯，E正確． 【答案】　CDE 2．關(guān)于宇宙和恒星的演化，下列說法正確的是(　　) A．宇宙已經(jīng)停止演化 B．恒星在主序星階段時停留時間最長、最穩(wěn)定 C．當溫度達到一定值時，恒星內(nèi)發(fā)生氦聚變，亮度增強 D．恒星最終都會演化為黑洞 E．恒星最終可能演化為中子星 【解析】　目前宇宙的演化仍在進行，A錯．恒星在主序星階段時停留時間最長、最穩(wěn)定，B對．恒星內(nèi)由氫聚變轉(zhuǎn)變?yōu)楹ぞ圩儠r，亮度增加，C對．根據(jù)最終質(zhì)量的不同恒星最終演化為白矮星或中子星或黑洞，D錯，E對． 【答案】　BCE 3．關(guān)于物質(zhì)波，下列認識正確的是(　　) A．任何運動的物體(質(zhì)點)都伴隨一種波，這種波叫物質(zhì)波 B．X射線的衍射實驗，證實了物質(zhì)波假設(shè)是正確的 C．電子的衍射實驗，證實了物質(zhì)波假設(shè)是正確的 D．宏觀物質(zhì)盡管可以看成物質(zhì)波，但它們不具有干涉、衍射等現(xiàn)象 E．宏觀物質(zhì)也具有波動性，只是其波動性不容易顯現(xiàn) 【解析】　據(jù)德布羅意物質(zhì)波理論，任何一個運動的物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽，都有一種波與之相對應，這種波就叫物質(zhì)波，可見，A選項正確；由于X射線本身就是一種波，而不是實物粒子，故X射線的衍射現(xiàn)象，并不能證實物質(zhì)波理論的正確性，故B選項錯誤；電子是一種實物粒子，電子的衍射現(xiàn)象表明運動著的實物粒子具有波動性，故C選項正確；由電子穿過鋁箔的衍射實驗知，少量電子穿過鋁箔后所落位置是散亂的，無規(guī)律的，但大量電子穿過鋁箔后所落的位置呈現(xiàn)出衍射圖樣，即大量電子的行為表現(xiàn)出電子的波動性，干涉、衍射是波的特有現(xiàn)象，只要是波，都會發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象，故D選項錯誤，E正確． 【答案】　ACE 4．電子的運動受波動性的支配，對氫原子的核外電子，下列說法正確的是(　　) 【導學號：18850068】 A．電子繞核運動的“軌道”其實是沒有意義的 B．電子軌道只不過是電子出現(xiàn)的概率比較大的位置 C．電子繞核運動時電子邊運動邊振動 D．電子在核外的位置是不確定的 E．電子只能在其軌道上做勻速圓周運動 【解析】　根據(jù)電子的波粒二象性，其在某時刻出現(xiàn)的位置不能確定，但其在某點出現(xiàn)的概率受波動規(guī)律支配，所以A、B、D正確，C、E錯誤． 【答案】　ABD 5．光通過單縫所發(fā)生的現(xiàn)象，用位置和動量的不確定性關(guān)系的觀點加以解釋，正確的是(　　) A．單縫寬，光是沿直線傳播，這是因為單縫寬，位置不確定量Δx大，動量不確定量Δp小，可以忽略 B．當能發(fā)生衍射現(xiàn)象時，動量不確定量Δp就不能忽略 C．單縫越窄，中央亮紋越寬，是因為位置不確定量越小，動量不確定量越大的緣故 D．當發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象時，位置的不確定量Δx不能忽略 E．當單縫較寬，光子的動量不確定量Δp不能忽略 【解析】　光在傳播過程中的位置和動量的不確定關(guān)系為ΔxΔp≥.發(fā)生衍射時Δx>0，所以Δp不能忽略，故B對．縫越寬Δp越小，縫越窄Δp越大，所以A、C正確． 【答案】　ABC 6．為了驗證光的波粒二象性，在雙縫干涉實驗中將光屏換成照相底片，并設(shè)法減弱光的強度，下列說法正確的是 (　　) A．使光子一個一個地通過雙縫干涉實驗裝置的狹縫，如果時間足夠長，底片上將出現(xiàn)雙縫干涉圖樣 B．使光子一個一個地通過雙縫干涉實驗裝置的狹縫，如果時間足夠長，底片上將出現(xiàn)不太清晰的雙縫干涉圖樣 C．大量光子的運動規(guī)律顯示出光的粒子性 D．個別光子的運動顯示出光的粒子性 E．大量光子的運動規(guī)律顯示出光的波動性 【解析】　單個光子運動具有不確定性，大量光子落點的概率分布遵循一定規(guī)律，顯示出光的波動性．使光子一個一個地通過雙縫，如果時間足夠長，底片上會出現(xiàn)明顯的干涉圖樣，A、E正確，B、C錯誤；由光的波粒二象性知，個別光子的運動顯示出光的粒子性，D正確． 【答案】　ADE 7．目前普遍認為，質(zhì)子和中子都是由被稱為u夸克和d夸克的兩類夸克組成的，u夸克帶電荷量為e，d夸克的帶電荷量為－e，e為元電荷，那么質(zhì)子是由____________個u夸克和________個d夸克組成的，中子是由________個u夸克和________個d夸克組成的． 【解析】　質(zhì)子帶電量為e，應由2個u夸克和1個d夸克組成，中子帶電量為0，應由1個u夸克和2個d夸克組成． 【答案】　2　1　1　2 8．估算運動員跑步時的德布羅意波長．為什么我們觀察不到運動員的波動性？ 【解析】　設(shè)運動員的質(zhì)量m＝60 kg，運動員跑步時速度約為v＝10 m/s，則其德布羅意波長為： λ＝＝＝ m≈1.110－36 m. 這個波長極短，因而觀察不到運動員的波動性． 【答案】　見解析 [能力提升] 9．下列說法中正確的是(　　) A．光的波粒二象性，就是由牛頓的微粒說和惠更斯的波動說組成的 B．光的波粒二象性徹底推翻了麥克斯韋的光的電磁說 C．光子說并沒有否定光的電磁說，在光子能量ε＝hν中，頻率ν表示波的特征，ε表示粒子的特征 D．光波和物質(zhì)波都是概率波 E．光的波動性是光子本身固有的性質(zhì)，不是光子之間相互作用引起的 【解析】　牛頓的微粒說認為光是由物質(zhì)微粒組成的，惠更斯的波動說認為光是機械波，都是從宏觀現(xiàn)象中形成的觀念，故A錯誤；光子說并沒有否定光的電磁說，光子能量公式ε＝hν，體現(xiàn)了其粒子性和波動性，B錯誤，C正確；光波和物質(zhì)波都是概率波，D正確；光的波動性是光子本身固有的性質(zhì)，不是光子之間相互作用引起的，E正確． 【答案】　CDE 10．(1)如圖531所示是一個粒子源，產(chǎn)生某種粒子，在其正前方安裝只有兩條狹縫的擋板，粒子穿過狹縫打在前方的熒光屏上使熒光屏發(fā)光．那么在熒光屏上將看到________． 圖531 (2)一電子具有200 m/s的速率，動量的不確定范圍是0.01%，我們確定該電子位置時，有多大的不確定范圍？(電子質(zhì)量為9.110－31 kg) 【導學號：18850069】 【解析】　(1)由于粒子源產(chǎn)生的粒子是微觀粒子，它的運動受波動性支配，對大量粒子運動到達屏上某點的概率，可以用波的特征進行描述，即產(chǎn)生雙縫干涉，在屏上將看到干涉條紋． (2)由不確定性關(guān)系ΔxΔp≥得電子位置的不確定范圍Δx≥＝ m＝2.9010－3 m. 【答案】　(1)明暗相間的干涉條紋　(2)2.9010－3 m 11．如圖532所示為示波管示意圖，電子的加速電壓U＝104 V，打在熒光屏上電子的位置確定在0.1 mm范圍內(nèi)，可以認為令人滿意，則電子的速度是否可以完全確定？是否可以用經(jīng)典力學來處理？電子質(zhì)量m＝9.110－31 kg. 圖532 【解析】　Δx＝10－4 m，由ΔxΔp≥得，動量的不確定量最小值約為Δp≈510－31 kgm/s，其速度不確定量最小值Δv≈0.55 m/s.mv2＝eU＝1.610－19104 J＝1.610－15 J，v＝6107 m/s，Δv遠小于v，電子的速度可以完全確定，可以用經(jīng)典力學來處理． 【答案】　可以完全確定　可以用經(jīng)典力學來處理