2022年高中物理 第十七章 波立二象性 第4節(jié)-第5節(jié) 不確定性關(guān)系 概率波隨堂演練鞏固提升 新人教版選修3-5

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1、2022年高中物理 第十七章 波立二象性 第4節(jié)-第5節(jié) 不確定性關(guān)系 概率波隨堂演練鞏固提升 新人教版選修3-5 1．(多選)(2017·南通中學(xué)高二檢測(cè))以下說法中正確的是(　　) A．光波和物質(zhì)波都是概率波 B．實(shí)物粒子不具有波動(dòng)性 C．光的波動(dòng)性是光子之間相互作用引起的 D．光通過狹縫后在屏上形成明暗相間的條紋，光子在空間出現(xiàn)的概率可以通過波動(dòng)規(guī)律確定 解析：選AD．光波和物質(zhì)波都是概率波，光子在空間出現(xiàn)的概率可通過波動(dòng)規(guī)律來確定，故A、D正確，B錯(cuò)誤；光的波動(dòng)性是光的屬性，不是光子間相互作用引起的，C錯(cuò)誤． 2．1927年戴維孫和革末完成了電子衍射實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)是榮獲諾貝

2、爾獎(jiǎng)的重大近代物理實(shí)驗(yàn)之一．如圖所示的是該實(shí)驗(yàn)裝置的簡(jiǎn)化圖，下列說法不正確的是(　　) A．亮條紋是電子到達(dá)概率大的地方 B．該實(shí)驗(yàn)說明物質(zhì)波理論是正確的 C．該實(shí)驗(yàn)再次說明光子具有波動(dòng)性 D．該實(shí)驗(yàn)說明實(shí)物粒子具有波動(dòng)性 解析：選C．亮條紋是電子到達(dá)概率大的地方，該實(shí)驗(yàn)說明物質(zhì)波理論是正確的及實(shí)物粒子具有波動(dòng)性，該實(shí)驗(yàn)不能說明光子具有波動(dòng)性，選項(xiàng)C說法不正確． 3．(多選)用極微弱的可見光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，隨著時(shí)間的增加，在屏上先后出現(xiàn)如圖甲、乙、丙所示的圖象，則(　　) A．圖象甲表明光具有粒子性 B．圖象丙表明光具有波動(dòng)性 C．用紫外光觀察不到類似的圖案 D．實(shí)

3、驗(yàn)表明光是一種概率波 解析：選ABD．甲圖可以看到的是光點(diǎn)，說明光具有粒子性，隨著時(shí)間的增加，這些光點(diǎn)的排列體現(xiàn)了波的干涉的規(guī)律，說明光具有波動(dòng)性，同時(shí)，這種規(guī)律是大量光點(diǎn)出現(xiàn)后才表現(xiàn)出來的，所以光是一種概率波，選項(xiàng)A、B、D正確． 4．(多選)根據(jù)不確定性關(guān)系ΔxΔp≥，判斷下列說法正確的是(　　) A．采取辦法提高測(cè)量Δx精度時(shí)，Δp的精度下降 B．采取辦法提高測(cè)量Δx精度時(shí)，Δp的精度上升 C．Δx與Δp測(cè)量精度與測(cè)量?jī)x器及測(cè)量方法是否完備有關(guān)　 D．Δx與Δp測(cè)量精度與測(cè)量?jī)x器及測(cè)量方法是否完備無關(guān) 解析：選AD．不確定性關(guān)系表明無論采用什么方法試圖確定Δx和Δp中的一個(gè)

4、，必然引起另一個(gè)較大的不確定性，這樣的結(jié)果與測(cè)量?jī)x器及測(cè)量方法是否完備無關(guān)，無論怎樣改善測(cè)量?jī)x器和測(cè)量方法，都不可能逾越不確定性關(guān)系所給出的不確定限度．故A、D正確． [課時(shí)作業(yè)] 一、單項(xiàng)選擇題 1．(2017·廣州高二檢測(cè))一個(gè)電子被加速后，以極高的速度在空間運(yùn)動(dòng)，關(guān)于它的運(yùn)動(dòng)，下列說法中正確的是(　　) A．電子在空間做勻速直線運(yùn)動(dòng) B．電子上下左右顫動(dòng)著前進(jìn) C．電子運(yùn)動(dòng)軌跡是正弦曲線 D．無法預(yù)言它的路徑 答案：D 2．下列說法正確的是(　　) A．概率波就是機(jī)械波 B．物質(zhì)波是一種概率波 C．概率波和機(jī)械波的本質(zhì)是一樣的，都能發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象 D．在光的

5、雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若有一個(gè)光子，則能確定這個(gè)光子落在哪個(gè)點(diǎn)上 解析：選B．概率波與機(jī)械波是兩個(gè)概念，本質(zhì)不同；物質(zhì)波是一種概率波，符合概率波的特點(diǎn)；光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若有一個(gè)光子，這個(gè)光子的落點(diǎn)是不確定的，但有概率較大的位置． 3．(2017·安慶高二檢測(cè))經(jīng)150 V電壓加速的電子束，沿同一方向射出，穿過鋁箔后射到其后的屏上，則(　　) A．所有電子的運(yùn)動(dòng)軌跡均相同 B．所有電子到達(dá)屏上的位置坐標(biāo)均相同 C．電子到達(dá)屏上的位置坐標(biāo)可用牛頓運(yùn)動(dòng)定律確定 D．電子到達(dá)屏上的位置受波動(dòng)規(guī)律支配，無法用確定的坐標(biāo)來描述它的位置 解析：選D．電子被加速后其德布羅意波波長(zhǎng)λ＝＝1×10－1

6、0 m，穿過鋁箔時(shí)發(fā)生衍射，電子的運(yùn)動(dòng)不再遵守牛頓運(yùn)動(dòng)定律，不可能用“軌跡”來描述電子的運(yùn)動(dòng)，只能通過概率波來描述，D正確． 4．關(guān)于電子云，下列說法正確的是(　　) A．電子云是真實(shí)存在的實(shí)體 B．電子云周圍的小黑點(diǎn)就是電子的真實(shí)位置 C．電子云上的小黑點(diǎn)表示的是電子的概率分布 D．電子云說明電子在繞原子核運(yùn)動(dòng)時(shí)有固定軌道 解析：選C．由電子云的定義我們知道，電子云是一種穩(wěn)定的概率分布，人們常用小圓點(diǎn)表示這種概率，小圓點(diǎn)的密疏代表電子在這一位置出現(xiàn)的概率大小，故只有C正確． 5．下列說法正確的是(　　) A．光子相當(dāng)于高速運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn) B．光的直線傳播只是宏觀近似規(guī)律 C．

7、電子和其他微粒的物質(zhì)波不是概率波 D．光子與電子是同樣的一種粒子 解析：選B．光子是能量粒子，不能看成高速運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)，A錯(cuò)誤；光的波長(zhǎng)很短，比一般物體的尺寸小得多，所以光的衍射非常不明顯，可看成直線傳播，它只是一種近似，B正確；電子和其他微粒，由于同樣具有波粒二象性，所以它們的物質(zhì)波也是概率波，C錯(cuò)誤；雖然光子與電子都是微觀粒子，但電子是實(shí)物粒子，有靜止質(zhì)量，光子不是實(shí)物粒子，沒有靜止質(zhì)量，電子是以實(shí)物形式存在的物質(zhì)，光子是以場(chǎng)形式存在的物質(zhì)，所以不能說光子與電子是同樣的一種粒子，D錯(cuò)誤． 6．對(duì)于微觀粒子的運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是(　　) A．不受外力作用時(shí)光子就會(huì)做勻速運(yùn)動(dòng) B．光

8、子受到恒定外力作用時(shí)就會(huì)做勻變速運(yùn)動(dòng) C．只要知道電子的初速度和所受外力，就可以確定其任意時(shí)刻的速度 D．運(yùn)用牛頓力學(xué)無法確定微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 解析：選D．光子不同于宏觀力學(xué)的粒子，不能用宏觀粒子的牛頓力學(xué)規(guī)律分析光子的運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；根據(jù)概率波、不確定性關(guān)系可知，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，故選D． 二、多項(xiàng)選擇題 7．下列各種波屬于概率波的是(　　) A．聲波　　　　　　　　 B．無線電波 C．光波 D．物質(zhì)波 答案：CD 8．以下關(guān)于近代物理學(xué)的說法中正確的是(　　) A．光電效應(yīng)現(xiàn)象中，光電子的最大初動(dòng)能與照射光的頻率成正比 B．微觀粒子不能用“軌道”觀點(diǎn)來描述粒子的運(yùn)

9、動(dòng) C．對(duì)于電子和其他粒子，同樣具有波粒二象性，單個(gè)粒子的位置是不確定的 D．宏觀物體的物質(zhì)波波長(zhǎng)非常小，極易觀察到它的波動(dòng)性 解析：選BC．根據(jù)光電效應(yīng)方程，光電效應(yīng)現(xiàn)象中，光電子的最大初動(dòng)能隨照射光的頻率的增大而增大，但不成正比，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)不確定關(guān)系可知，不能用“軌道”的觀點(diǎn)描述粒子運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)B正確；由概率波的知識(shí)可知，選項(xiàng)C正確；宏觀物體的物質(zhì)波波長(zhǎng)非常小，極不易觀察到它的波動(dòng)性，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 9．下列敘述的情況中正確的是(　　) A．光的粒子性說明每個(gè)光子就像一個(gè)極小的球體一樣 B．光是波，與橡皮繩上的波類似 C．光是一種粒子，它和物質(zhì)作用是“一份一份”進(jìn)行的 D

10、．光子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的可能性大小(概率)可以用波動(dòng)的規(guī)律來描述 解析：選CD．光的粒子性說明光是一種粒子，但到達(dá)空間某位置的概率遵守波動(dòng)規(guī)律，與宏觀概念的粒子和波有著本質(zhì)的不同，所以選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤，D正確．根據(jù)光電效應(yīng)可知，光是一種粒子，當(dāng)它同物質(zhì)發(fā)生作用時(shí)，這種作用是“一份一份”進(jìn)行的，所以選項(xiàng)C正確． 10．(2017·衡水高二檢測(cè))下表列出了幾種不同物體在某種速度下的德布羅意波波長(zhǎng)和頻率為1 MHz的無線電波的波長(zhǎng)，由表中數(shù)據(jù)可知(　　) 質(zhì)量/kg 速度(m·s－1) 波長(zhǎng)/m 彈子球 2.0×10－2 1.0×10－2 3.3×10－30 電子(100 eV)

11、 9.0×10－31 5.0×106 1.2×10－10 無線電波(1 MHz) — 3.0×108 3.3×102 A．要檢測(cè)彈子球的波動(dòng)性幾乎不可能 B．無線電波通常情況下只表現(xiàn)出波動(dòng)性 C．電子照射到金屬晶體上能觀察到波動(dòng)性 D．只有可見光才有波動(dòng)性 解析：選ABC．彈子球的波長(zhǎng)很小，所以要檢測(cè)彈子球的波動(dòng)性幾乎不可能，故選項(xiàng)A正確；無線電波的波長(zhǎng)很長(zhǎng)，波動(dòng)性明顯，所以選項(xiàng)B正確；電子的波長(zhǎng)與金屬晶格的尺寸相差不大，能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，所以選項(xiàng)C正確；一切運(yùn)動(dòng)的物體都具有波動(dòng)性，所以選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 三、非選擇題 11．質(zhì)量為10 g的子彈與電子的速率相同，均為

12、500 m/s，測(cè)量準(zhǔn)確度為0.01%，若位置和速率在同一實(shí)驗(yàn)中同時(shí)測(cè)量，試問它們位置的最小不確定量各為多少？電子質(zhì)量m＝9.1×10－31 kg. 解析：測(cè)量準(zhǔn)確度即為速度的不確定性，根據(jù)質(zhì)量和速度不確定量分別求出子彈和電子的動(dòng)量不確定量，再根據(jù)公式Δx·Δp≥即可分別求出子彈和電子位置的不確定量． 子彈和電子的速度不確定量為Δv＝0.05 m/s 子彈動(dòng)量的不確定量Δp1＝5×10－4 kg·m/s 電子動(dòng)量的不確定量Δp2＝4.6×10－32 kg·m/s 由Δx≥，子彈位置的最小不確定量 Δx1＝＝ m＝1.06×10－31 m 電子位置的最小不確定量 Δx2＝＝ m＝

13、1.15×10－3 m. 答案：1.06×10－31 m　1.15×10－3 m 12．已知＝5.3×10－35 J·s，試求下列情況中速度測(cè)定的不確定量，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果，討論在宏觀和微觀世界中進(jìn)行測(cè)量的不同情況． (1)一個(gè)球的質(zhì)量m＝1.0 kg，測(cè)定其位置的不確定量為10－6 m； (2)電子的質(zhì)量me＝9.0×10－31 kg，測(cè)定其位置的不確定量為10－10 m(即在原子的數(shù)量級(jí))． 解析：(1)m＝1.0 kg，Δx＝10－6m，由ΔxΔp≥，Δp＝mΔv知 Δv1＝＝ m/s＝5.3×10－29 m/s. (2)me＝9.0×10－31 kg，Δx＝10－10 m Δv2＝＝ m/s≈5.89×105 m/s. 由上可知，宏觀世界中速度的不確定量比微觀世界中要小得多． 答案：見解析