2019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.doc

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第4節(jié)-第5節(jié) 不確定性關(guān)系 概率波 [隨堂檢測] 1．(多選)(2017南通中學高二檢測)以下說法中正確的是(　　) A．光波和物質(zhì)波都是概率波 B．實物粒子不具有波動性 C．光的波動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)的概率可通過波動規(guī)律來確定，故A、D正確，B錯誤；光的波動性是光的屬性，不是光子間相互作用引起的，C錯誤． 2．1927年戴維孫和革末完成了電子衍射實驗，該實驗是榮獲諾貝爾獎的重大近代物理實驗之一．如圖所示的是該實驗裝置的簡化圖，下列說法不正確的是(　　) A．亮條紋是電子到達概率大的地方 B．該實驗說明物質(zhì)波理論是正確的 C．該實驗再次說明光子具有波動性 D．該實驗說明實物粒子具有波動性 解析：選C．亮條紋是電子到達概率大的地方，該實驗說明物質(zhì)波理論是正確的及實物粒子具有波動性，該實驗不能說明光子具有波動性，選項C說法不正確． 3．(多選)用極微弱的可見光做雙縫干涉實驗，隨著時間的增加，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性 C．用紫外光觀察不到類似的圖案 D．實驗表明光是一種概率波 解析：選ABD．甲圖可以看到的是光點，說明光具有粒子性，隨著時間的增加，這些光點的排列體現(xiàn)了波的干涉的規(guī)律，說明光具有波動性，同時，這種規(guī)律是大量光點出現(xiàn)后才表現(xiàn)出來的，所以光是一種概率波，選項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．采取辦法提高測量Δx精度時，Δp的精度下降 B．采取辦法提高測量Δx精度時，Δp的精度上升 C．Δx與Δp測量精度與測量儀器及測量方法是否完備有關(guān)　 D．Δx與Δp測量精度與測量儀器及測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，必然引起另一個較大的不確定性，這樣的結(jié)果與測量儀器及測量方法是否完備無關(guān)，無論怎樣改善測量儀器和測量方法，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． [課時作業(yè)] 一、單項選擇題 1．(2017廣州高二檢測)一個電子被加速后，以極高的速度在空間運動，關(guān)于它的運動，下列說法中正確的是(　　) A．電子在空間做勻速直線運動 B．電子上下左右顫動著前進 C．電子運動軌跡是正弦曲線 D．無法預(yù)言它的路徑 答案：D 2．下列說法正確的是(　　) A．概率波就是機械波 B．物質(zhì)波是一種概率波 C．概率波和機械波的本質(zhì)是一樣的，都能發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象 D．在光的雙縫干涉實驗中，若有一個光子，則能確定這個光子落在哪個點上 解析：選B．概率波與機械波是兩個概念，本質(zhì)不同；物質(zhì)波是一種概率波，符合概率波的特點；光的雙縫干涉實驗中，若有一個光子，這個光子的落點是不確定的，但有概率較大的位置． 3．(2017安慶高二檢測)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．所有電子的運動軌跡均相同 B．所有電子到達屏上的位置坐標均相同 C．電子到達屏上的位置坐標可用牛頓運動定律確定 D．電子到達屏上的位置受波動規(guī)律支配，無法用確定的坐標來描述它的位置 解析：選D．電子被加速后其德布羅意波波長λ＝＝110－10 m，穿過鋁箔時發(fā)生衍射，電子的運動不再遵守牛頓運動定律，不可能用“軌跡”來描述電子的運動，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．電子云是真實存在的實體 B．電子云周圍的小黑點就是電子的真實位置 C．電子云上的小黑點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動時有固定軌道 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，人們常用小圓點表示這種概率，小圓點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．光子相當于高速運動的質(zhì)點 B．光的直線傳播只是宏觀近似規(guī)律 C．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，不能看成高速運動的質(zhì)點，A錯誤；光的波長很短，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錯誤；雖然光子與電子都是微觀粒子，但電子是實物粒子，有靜止質(zhì)量，光子不是實物粒子，沒有靜止質(zhì)量，電子是以實物形式存在的物質(zhì)，光子是以場形式存在的物質(zhì)，所以不能說光子與電子是同樣的一種粒子，D錯誤． 6．對于微觀粒子的運動，下列說法正確的是(　　) A．不受外力作用時光子就會做勻速運動 B．光子受到恒定外力作用時就會做勻變速運動 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刻的速度 D．運用牛頓力學無法確定微觀粒子的運動規(guī)律 解析：選D．光子不同于宏觀力學的粒子，不能用宏觀粒子的牛頓力學規(guī)律分析光子的運動，選項A、B錯誤；根據(jù)概率波、不確定性關(guān)系可知，選項C錯誤，故選D． 二、多項選擇題 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，光電子的最大初動能與照射光的頻率成正比 B．微觀粒子不能用“軌道”觀點來描述粒子的運動 C．對于電子和其他粒子，同樣具有波粒二象性，單個粒子的位置是不確定的 D．宏觀物體的物質(zhì)波波長非常小，極易觀察到它的波動性 解析：選BC．根據(jù)光電效應(yīng)方程，光電效應(yīng)現(xiàn)象中，光電子的最大初動能隨照射光的頻率的增大而增大，但不成正比，選項A錯誤；根據(jù)不確定關(guān)系可知，不能用“軌道”的觀點描述粒子運動，選項B正確；由概率波的知識可知，選項C正確；宏觀物體的物質(zhì)波波長非常小，極不易觀察到它的波動性，選項D錯誤． 9．下列敘述的情況中正確的是(　　) A．光的粒子性說明每個光子就像一個極小的球體一樣 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”進行的 D．光子在空間各點出現(xiàn)的可能性大小(概率)可以用波動的規(guī)律來描述 解析：選CD．光的粒子性說明光是一種粒子，但到達空間某位置的概率遵守波動規(guī)律，與宏觀概念的粒子和波有著本質(zhì)的不同，所以選項A、B錯誤，D正確．根據(jù)光電效應(yīng)可知，光是一種粒子，當它同物質(zhì)發(fā)生作用時，這種作用是“一份一份”進行的，所以選項C正確． 10．(2017衡水高二檢測)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和頻率為1 MHz的無線電波的波長，由表中數(shù)據(jù)可知(　　) 質(zhì)量/kg 速度(ms－1) 波長/m 彈子球 2.010－2 1.010－2 3.310－30 電子(100 eV) 9.010－31 5.0106 1.210－10 無線電波(1 MHz) — 3.0108 3.3102 A．要檢測彈子球的波動性幾乎不可能 B．無線電波通常情況下只表現(xiàn)出波動性 C．電子照射到金屬晶體上能觀察到波動性 D．只有可見光才有波動性 解析：選ABC．彈子球的波長很小，所以要檢測彈子球的波動性幾乎不可能，故選項A正確；無線電波的波長很長，波動性明顯，所以選項B正確；電子的波長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C正確；一切運動的物體都具有波動性，所以選項D錯誤． 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500 m/s，測量準確度為0.01%，若位置和速率在同一實驗中同時測量，試問它們位置的最小不確定量各為多少？電子質(zhì)量m＝9.110－31 kg. 解析：測量準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量不確定量，再根據(jù)公式ΔxΔp≥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 子彈動量的不確定量Δp1＝510－4 kgm/s 電子動量的不確定量Δp2＝4.610－32 kgm/s 由Δx≥，子彈位置的最小不確定量 Δx1＝＝ m＝1.0610－31 m 電子位置的最小不確定量 Δx2＝＝ m＝1.1510－3 m. 答案：1.0610－31 m　1.1510－3 m 12．已知＝5.310－35 Js，試求下列情況中速度測定的不確定量，并根據(jù)計算結(jié)果，討論在宏觀和微觀世界中進行測量的不同情況． (1)一個球的質(zhì)量m＝1.0 kg，測定其位置的不確定量為10－6 m； (2)電子的質(zhì)量me＝9.010－31 kg，測定其位置的不確定量為10－10 m(即在原子的數(shù)量級)． 解析：(1)m＝1.0 kg，Δx＝10－6m，由ΔxΔp≥，Δp＝mΔv知 Δv1＝＝ m/s＝5.310－29 m/s. (2)me＝9.010－31 kg，Δx＝10－10 m Δv2＝＝ m/s≈5.89105 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