第十七章 波粒二象性
第3节 粒子的波动性
1．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】CD
【解析】干涉和衍射是波特有的现象，由于X射线散射满足动量守恒，说明X射线具有粒子性，光电效应也说明了具有粒子性，即A、B不能说明粒子的波动性，证明粒子的波动性只能是CD。 2．根据爱因斯坦“光子说”可知，下列说法错误的是 A．“光子说”本质就是牛顿的“微粒说” B．光的波长越大，光子的能量越小 C．一束单色光的能量可以连续变化 D．只有光子数很多时，光才具有粒子性 【答案】ACD
【解析】爱因斯坦的“光子说”与牛顿的“微粒说”本质不同，选项A错误。由E=
hc?可知选项B正确。一
束单色光的能量不能是连续变化，只能是单个光子能量的整数倍，选项C错误。光子不但具有波动性，而且具有粒子性，选项D错误。
3．关于光的波粒二象性，下列说法中不正确的是
A．波粒二象性指光有时表现为波动性，有时表现为粒子性 B．个别光子易表现出粒子性，大量光子易表现出波动性 C．能量较大的光子其波动性越显著 D．光波频率越高，粒子性越明显 【答案】C
【解析】波粒二象性指光有时表现为波动性，有时表现为粒子性，选项A正确；个别光子易表现出粒子
性，大量光子易表现出波动性，选项B正确；能量较大的光子频率较大，则其粒子性越显著，选项C错误；光波频率越高，粒子性越明显，选项D正确。
4．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，若减弱光波的强度，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不正确的是 A．曝光时间足够长时，底片上的条纹看不清楚，故出现不规则的点子 B．单个光子的运动没有确定的轨道
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 【答案】A
【解析】曝光时间不长时，个别光子表现出粒子性，使底片上出现了不规则的点子，而曝光时间足够长时，大量光子的行为表现出波动性，底片上出现了规则的干涉条纹，综上所述，本题选A。
【名师点睛】光的反射、传播和吸收不是连续的而是一份一份的，每一份就是一个光子，单个光子表现粒子性，即每一个光子所到达的区域是不确定的，但是大量光子表现出波动性，所以长时间曝光后最终形成了明暗相间的干涉条纹。
5．波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有 A．光电效应现象揭示了光的粒子性
B．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性 C．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释
D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等 【答案】AB
【解析】光电效应现象揭示了光的粒子性，A正确；衍射是波特有的性质，故电子束射到晶体上产生衍射图样说明运动电子具有波动性，B正确；黑体辐射的实验规律不能使用光的波动性解释，而普朗克借助于能量子假说，完美的解释了黑体辐射规律，破除了“能量连续变化”的传统观念，C错误；根据德布罗意波长公式??
h
，若一个电子的德布罗意波长和一个质子的波长相等，则动量p也相等，但是质子p
p2质量比电子质量大得多，因此动能Ek?不相等，D错误。
2m6．在用单缝衍射实验验证光的波粒二象性的实验中，下列说法中正确的是 A．使光子一个一个地通过狭缝，如果时间足够长，底片上将会显示衍射图样
B．单个光子通过狭缝后，底片上会出现完整的衍射图样 C．光子通过狭缝后的运动路径是直线 D．光的波动性是大量光子运动的规律 【答案】AD
【解析】在宏观世界里找不到既有粒子性又有波动性的物质，同时波长长的可以体现波动性，波长短可以体现粒子性。个别或少数光子表现出光的粒子性，大量光子表现出光的波动性，如果时间足够长，过狭缝的光子数也就足够多，粒子的分布遵从波动规律，底片上将会显示出衍射图样，AD正确；单个光子通过狭缝后，路径是随机的，底片上也不会出现完整的衍射图样，BC错误。
7．在宏观世界中相互对立的波动性和粒子性，在光的本性研究中却得到了统一，即光具有波粒二象性，下列关于光的波粒二象性的叙述中错误的是
A．大量光子产生的效果显示出波动性，个别光子产生的效果显示出粒子性 B．光在传播时表现出波动性，而在跟物质发生作用时表现出粒子性 C．频率大的光比频率小的光的粒子性强，但波动性弱 D．频率大的光比频率小的光的粒子性及波动性都强 【答案】D
【解析】大量光子运动的规律表现出光的波动性，而单个光子的运动表现出光的粒子性，A对；光在传播时，是连续的能量，所以波动性表现的比较明显。和物质发生作用时粒子性较强，B对；光的波长越长，频率小的，波动性越明显，波长越短，频率大的，其粒子性越显著，所以C对，D错。
【名师点睛】大量光子运动的规律表现出光的波动性，而单个光子的运动表现出光的粒子性。光的波长越长，波动性越明显，波长越短，其粒子性越显著。 8．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．质量小的物体，其德布罗意波长小 C．动量大的物体，其德布罗意波长小 D．速度大的物体，其德布罗意波长小 【答案】C
【解析】根据p=mv，德布罗意波公式λ=
h，可得C正确。 p9．在光的双缝干涉实验中，在光屏上放上照相底片并设法减弱光子流的强度，尽可能使光子一个一个地通过狭缝，在曝光时间不长和曝光时间足够长的两种情况下，其实验结果是
①若曝光时间不长，则底片上出现一些无规则的点 ②若曝光时间足够长，则底片上出现干涉条纹 ③这一实验结果证明了光具有波动性 ④这一实验结果否定了光具有粒子性 A．①②③对 B．①②④对 C．①③④对 D．②③④对 【答案】A
【解析】实验表明，大量光子的行为表现为波动性，个别光子行为表现为粒子性。上述实验表明光具有波粒二象性，故①②③正确，即A正确。
10．如图所示是一个粒子源，产生某种粒子，在其正前方安装只有两条狭缝的挡板，粒子穿过狭缝打在前
方的荧光屏上使荧光屏发光。那么在荧光屏上将看到
A．只有两条亮纹 B．有多条明暗相间的条纹 C．没有条纹 D．只有一条亮纹 【答案】B
【解析】由于粒子源产生的粒子是微观粒子，它的运动受波动性支配，对大量粒子运动到达屏上某点的概率，可以用波的特征进行描述，即产生双缝干涉，在屏上将看到干涉条纹，所以选项B正确。 11．关于物质波的认识，下列说法中不正确的是
A．电子的衍射实验证实了物质波的假设是正确的 B．物质波是一种概率波
C．任一运动的物体都有一种波和它对应，这就是物质波
D．宏观物体尽管可以看作物质波，但它们不具有干涉、衍射等现象
