题目
如果两种不同质量的粒子,其德布罗意波长相同,则这两种粒子的A. 速率相同B. 动量大小相同C. 能量和动量大小均相同D. 能量相同
如果两种不同质量的粒子,其德布罗意波长相同,则这两种粒子的
A. 速率相同
B. 动量大小相同
C. 能量和动量大小均相同
D. 能量相同
题目解答
答案
B. 动量大小相同
解析
德布罗意波长公式是解题的核心:$\lambda = \frac{h}{p}$,其中$h$为普朗克常量,$p$为动量。题目中两种粒子的波长相同,说明它们的动量大小必然相等。由于质量不同,速率必然不同,而能量(如动能)与质量和速率均相关,因此能量不一定相同。选项B正确。
公式推导
根据德布罗意波长公式:
$\lambda = \frac{h}{p}$
若两种粒子的$\lambda$相同,则它们的动量$p$必须相等(因$h$为常数)。
选项分析
-
A. 速率相同
动量$p = mv$,质量$m$不同,速率$v$必须不同才能保证$p$相等,故A错误。 -
B. 动量大小相同
由公式直接得出$p$相等,故B正确。 -
C. 能量和动量大小均相同
动能$E_k = \frac{1}{2}mv^2$,若$p = mv$相同,但$m$不同,则$v$不同,导致$E_k$不同,故C错误。 -
D. 能量相同
同理,能量与速率和质量均相关,无法保证相同,故D错误。