2022-2023學(xué)年高中物理 第十七章 波粒二象性 課時(shí)提升作業(yè)七 17.4-17.5 概率波 不確定性關(guān)系 新人教版選修3-5

2022-2023學(xué)年高中物理 第十七章 波粒二象性 課時(shí)提升作業(yè)七 17.4-17.5 概率波 不確定性關(guān)系 新人教版選修3-5一、選擇題(本題共4小題,每小題7分,共28分)1.(2017·紹興高二檢測(cè))下列關(guān)于概率波的說(shuō)法中,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.在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,若有一個(gè)粒子,則可以確定它從其中的哪一個(gè)縫中穿過(guò)【解析】選B。德布羅意波是概率波,它與機(jī)械波是兩個(gè)不同的概念,二者的本質(zhì)不同,故A錯(cuò)誤;物質(zhì)波也就是德布羅意波,指粒子在空間中某點(diǎn)某時(shí)刻可能出現(xiàn)的幾率符合一定的概率函數(shù)規(guī)律,故B正確;概率波和機(jī)械波都能發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象,但其本質(zhì)是不一樣的,故C錯(cuò)誤;根據(jù)測(cè)不準(zhǔn)原理,在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,若有一個(gè)粒子,則不能確定它從其中的哪一個(gè)縫中穿過(guò),故D錯(cuò)誤。故選B。2.(多選)(2017·衡水高二檢測(cè))下列關(guān)于物質(zhì)波的認(rèn)識(shí)中正確的是()A.任何一個(gè)物體都有一種波和它對(duì)應(yīng),這就是物質(zhì)波B.X光的衍射證實(shí)了物質(zhì)波的假設(shè)是正確的C.電子的衍射證實(shí)了物質(zhì)波的假設(shè)是正確的D.物質(zhì)波是一種概率波【解析】選A、C、D。任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體,小到電子、質(zhì)子,大到行星、太陽(yáng),都有一種波與之對(duì)應(yīng),這種波稱(chēng)為物質(zhì)波,所以要物體運(yùn)動(dòng)時(shí)才有物質(zhì)波,故A選項(xiàng)正確;衍射現(xiàn)象是一切波的性質(zhì)特征。X射線(xiàn)是原子的外層電子受激發(fā)而發(fā)出一種電磁波,不是物質(zhì)波,故B選項(xiàng)錯(cuò)誤;電子是實(shí)物粒子,衍射是波特有的,所以電子束的衍射圖樣證實(shí)了德布羅意物質(zhì)波的假設(shè)是正確的,故C選項(xiàng)正確;物質(zhì)波,又稱(chēng)德布羅意波,是概率波,指空間中某點(diǎn)某時(shí)刻可能出現(xiàn)的幾率,其中概率的大小受波動(dòng)規(guī)律的支配,故D選項(xiàng)正確。故選A、C、D。3.(多選)對(duì)不確定性關(guān)系xp有以下幾種理解,其中正確的是()A.微觀(guān)粒子的動(dòng)量不可確定B.微觀(guān)粒子的位置不可確定C.微觀(guān)粒子的動(dòng)量和位置不可同時(shí)確定D.不確定性關(guān)系不僅適用于電子和光子等微觀(guān)粒子,也適用于宏觀(guān)物體【解析】選C、D。不確定性原理表明,粒子的位置與動(dòng)量不可同時(shí)被確定,位置的不確定性與動(dòng)量的不確定性遵守不等式:xp,不確定性關(guān)系不僅適用于電子和光子等微觀(guān)粒子,也適用于宏觀(guān)物體,故A、B錯(cuò)誤、C、D正確。故選C、D。4.(多選)(2017·許昌高二檢測(cè))用極微弱的可見(jiàn)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(a)、(b)、(c)所示的圖像,則()A.圖像(a)表明光具有粒子性B.圖像(c)表明光具有波動(dòng)性C.用紫外光觀(guān)察不到類(lèi)似的圖像D.實(shí)驗(yàn)表明光是一種概率波【解析】選A、B、D。圖像(a)以一個(gè)個(gè)的亮點(diǎn),即每次只照亮一個(gè)位置,這表明光是一份一份傳播的,說(shuō)明光具有粒子性,故A正確;圖像(c)有明顯的明暗相間的干涉條紋,而干涉是波特有的性質(zhì),故表明光具有波動(dòng)性,故B正確;因?yàn)樽贤夤馐遣豢梢?jiàn)光,所以直接用眼睛觀(guān)察不到類(lèi)似的圖像,但是用感光膠片就能觀(guān)察到類(lèi)似現(xiàn)象,故C錯(cuò)誤;因?yàn)閱蝹€(gè)光子所能到達(dá)的位置不能確定,但大量光子卻表現(xiàn)出波動(dòng)性,即光子到達(dá)哪個(gè)位置是一個(gè)概率問(wèn)題,故此實(shí)驗(yàn)表明了光是一種概率波,故D正確。故選A、B、D。二、非選擇題(本題共2小題,共22分。需寫(xiě)出規(guī)范的解題步驟)5.(10分)一電子具有200m/s的速率,動(dòng)量的不確定范圍是0.01%,我們確定該電子位置時(shí),有多大的不確定范圍?(電子質(zhì)量為9.1×10-31kg)【解析】由不確定性關(guān)系xp得電子位置的不確定范圍x=m=2.90×10-3m。答案:x2.90×10-3m6.(12分)(2017·南陽(yáng)高二檢測(cè))德布羅意認(rèn)為:任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體,都有一種波與它對(duì)應(yīng),波長(zhǎng)是=,式中p是運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)量,h是普朗克常量。已知某種紫光的波長(zhǎng)是440nm,若將電子加速,使它的德布羅意波長(zhǎng)是這種紫光波長(zhǎng)的10-4倍,求:(1)電子的動(dòng)量的大小。(2)試推導(dǎo)加速電壓跟德布羅意波長(zhǎng)的關(guān)系,并計(jì)算加速電壓的大小。(電子質(zhì)量m=9.1×10-31kg,電子電荷量e=1.6×10-19C,普朗克常量h=6.6×10-34J·s,加速電壓的計(jì)算結(jié)果取一位有效數(shù)字)【解析】(1)根據(jù)德布羅意波波長(zhǎng)公式,則有=電子的動(dòng)量為:p=代入數(shù)據(jù)解得p=kg·m/s=1.5×10-23kg·m/s(2)電子在電場(chǎng)中加速,根據(jù)動(dòng)能定理,則有:eU=mv2即加速電壓為U=代入數(shù)據(jù)得:U=8×102V答案:(1)1.5×10-23kg·m/s(2)U=8×102V