高中物理 第十七章 波粒二象性 17.4 概率波 17.5 不確定性關(guān)系檢測(cè)

1、學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精17.4 概率波 17。5 不確定性關(guān)系新提升課時(shí)作業(yè)基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)1下列說(shuō)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】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,但有幾率較大的位置【答案】b2下列說(shuō)法不正確的是(）a電子的衍射證實(shí)了物質(zhì)波的假設(shè)是正確的b物質(zhì)波也是一種概率波c任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)物體都有一種波和它對(duì)應(yīng),這就是物質(zhì)波d物質(zhì)波就是光波【解析】物質(zhì)

2、波與光波都是概率波，但有著本質(zhì)的區(qū)別,物質(zhì)波是實(shí)物具有的，光波是場(chǎng)具有的故應(yīng)選d項(xiàng)【答案】d3關(guān)于對(duì)微觀粒子的認(rèn)識(shí)，下列說(shuō)法中正確的是()a粒子的位置和動(dòng)量可以同時(shí)確定b粒子的運(yùn)動(dòng)沒(méi)有確定的軌跡c單個(gè)粒子的運(yùn)動(dòng)沒(méi)有規(guī)律d粒子在某一時(shí)刻的加速度由該時(shí)刻粒子受到的合力決定【解析】微觀粒子具有波粒二象性，運(yùn)動(dòng)沒(méi)有確定的軌跡,b正確；雖不能確定粒子再現(xiàn)在哪一位置，但可確定粒子在該點(diǎn)附近出現(xiàn)的概率，c錯(cuò)誤；由不確定性關(guān)系知，粒子的位置和動(dòng)量不能同時(shí)確定，a錯(cuò)；粒子的運(yùn)動(dòng)不遵循牛頓運(yùn)動(dòng)定律，d錯(cuò)誤【答案】b4由不確定性關(guān)系可以得出的結(jié)論是（)a如果動(dòng)量的不確定范圍越小，則與它對(duì)應(yīng)坐標(biāo)的不確定范圍就越大b如

3、果位置坐標(biāo)的不確定范圍越小，則動(dòng)量的不確定范圍就越大c動(dòng)量和位置坐標(biāo)的不確定范圍之間的關(guān)系不是反比例函數(shù)d動(dòng)量和位置坐標(biāo)的不確定范圍之間有唯一確定的關(guān)系【解析】由不確定關(guān)系的定義進(jìn)行分析得,c正確；其他三個(gè)選項(xiàng)只說(shuō)明了其中的某個(gè)方面,而沒(méi)有對(duì)不確定關(guān)系作進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)【答案】c5電子的運(yùn)動(dòng)受波動(dòng)性的支配，對(duì)氫原子的核外電子,下列說(shuō)法不正確的是（）a電子繞核運(yùn)動(dòng)的“軌道”其實(shí)是沒(méi)有意義的b電子軌道只不過(guò)是電子出現(xiàn)的概率比較大的位置c電子繞核運(yùn)動(dòng)時(shí)電子邊運(yùn)動(dòng)邊振動(dòng)d電子在核外的位置是不確定的【解析】根據(jù)電子的波粒二象性,其在某時(shí)刻出現(xiàn)的位置不能確定，但其在某點(diǎn)出現(xiàn)的概率受波動(dòng)規(guī)律支配，所以a、b、d

4、正確，c錯(cuò)誤【答案】c6經(jīng)150 v電壓加速的電子束,沿同一方向射出，穿過(guò)鋁箔后射到其后的屏上，已知電子質(zhì)量me9。01031 kg,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(wú)法用確定的坐標(biāo)來(lái)描述它的位置【解析】電子被加速后其德布羅意波波長(zhǎng)11010 m,穿過(guò)鋁箔時(shí)發(fā)生衍射它是概率波【答案】d7類比是一種有效的學(xué)習(xí)方法在類比過(guò)程中，既要找出共同之處，又要抓住不同之處某同學(xué)對(duì)有關(guān)波的實(shí)例進(jìn)行類比，總結(jié)出下列內(nèi)容，其中正確的是(）a聲波是橫波b電磁波是縱波c光波是概率波d機(jī)械波也具有波粒二象性

5、【解析】a錯(cuò)；電磁波是橫波，b錯(cuò);機(jī)械波是經(jīng)典的波,不同時(shí)具有波粒二象性，d錯(cuò);光波是一種概率波,c對(duì)【答案】c8如圖所示是雙縫干涉的圖樣，我們?nèi)绾斡霉獾牟６笮詠?lái)解釋呢？【解析】圖a表示曝光時(shí)間很短的情況,膠片上出現(xiàn)的是隨機(jī)分布的光點(diǎn)延長(zhǎng)膠片曝光的時(shí)間,就會(huì)出現(xiàn)如圖b所示的圖樣從圖中可以看出，光子在某些條形區(qū)域出現(xiàn)的概率增大，這些區(qū)域是光波通過(guò)雙縫后產(chǎn)生相干振動(dòng)加強(qiáng)的區(qū)域；而落在其他一些條形區(qū)域的概率很小,這些區(qū)域是光波通過(guò)雙縫后產(chǎn)生相干振動(dòng)減弱的區(qū)域曝光的時(shí)間越長(zhǎng)，圖樣就越清晰（如圖c所示）這說(shuō)明，可以用光子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的概率來(lái)解釋光的干涉圖樣,即認(rèn)為光是一種概率波【答案】見(jiàn)解析9質(zhì)量

6、為10 g、速度為300 m/s在空中飛行的子彈，其德布羅意波波長(zhǎng)是多少?為什么我們無(wú)法觀察出其波動(dòng)性？如果能夠用特殊的方法觀察子彈的波動(dòng)性，我們是否能夠看到子彈上下或左右顫動(dòng)著前進(jìn)，能否在空間中描繪出正弦曲線或其他周期性曲線？【解析】根據(jù)德布羅意的觀點(diǎn),任何運(yùn)動(dòng)著的物體都有一種波和它對(duì)應(yīng),飛行的子彈必有一種波與之對(duì)應(yīng)由于子彈的德布羅意波波長(zhǎng)極短,我們不能觀察到其衍射現(xiàn)象，即使采用特殊方法觀察，由于德布羅意波是一種概率波，僅是粒子在空間出現(xiàn)的概率遵從波動(dòng)規(guī)律，而非粒子的曲線運(yùn)動(dòng) m2。211034 m因子彈的德布羅意波波長(zhǎng)太短,無(wú)法觀察到其波動(dòng)性【答案】2.211034 m因子彈的德布羅意波波

7、長(zhǎng)太短，無(wú)法觀察其波動(dòng)性因德布羅意波是一種概率波,粒子在空間的概率遵從波動(dòng)規(guī)律，而非宏觀的機(jī)械波,更不能描繪出運(yùn)動(dòng)軌跡能力提升1(多選）在光的單縫衍射實(shí)驗(yàn)中,在光屏上放上照相底片，并設(shè)法控制光的強(qiáng)度，盡可能使光子一個(gè)一個(gè)地通過(guò)狹縫，假設(shè)光子出現(xiàn)在中央亮紋的概率為90，下列說(shuō)法正確的是（)a第一個(gè)光子一定出現(xiàn)在中央亮紋上b第一個(gè)光子可能不出現(xiàn)在中央亮紋上c如果前9個(gè)光子均出現(xiàn)在中央亮紋上，則第10個(gè)光子還有可能出現(xiàn)在中央亮紋上d如果前9個(gè)光子均出現(xiàn)在中央亮紋上，則第10個(gè)光子一定不能出現(xiàn)在中央亮紋上【解析】對(duì)每個(gè)光子而言,出現(xiàn)在中央亮紋的概率均為90%，所以第一個(gè)光子有可能出現(xiàn)在中央亮紋上，也有

8、可能不出現(xiàn)在中央亮紋上如果前9個(gè)光子均出現(xiàn)在中央亮紋上，第10個(gè)光子出現(xiàn)在中央亮紋的概率為90，所以第10個(gè)光子可能會(huì)出現(xiàn)在中央亮條紋上，因此b、c正確，a、d錯(cuò)正確選項(xiàng)是b、c?！敬鸢浮縝c2關(guān)于電子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，以下說(shuō)法正確的是(）a電子如果表現(xiàn)粒子性，則無(wú)法用軌跡來(lái)描述它們的運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)遵循牛頓運(yùn)動(dòng)定律b電子如果表現(xiàn)粒子性，則可以用軌跡來(lái)描述它們的運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)遵循牛頓運(yùn)動(dòng)定律c電子如果表現(xiàn)波動(dòng)性，則無(wú)法用軌跡來(lái)描述它們的運(yùn)動(dòng)，空間分布的概率遵循波動(dòng)規(guī)律d電子如果表現(xiàn)波動(dòng)性，則可以用軌跡來(lái)描述它們的運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)遵循牛頓運(yùn)動(dòng)定律【解析】電子的波粒二象性及其運(yùn)動(dòng)的描述電子是概率波，少量電子表現(xiàn)出

9、粒子性，無(wú)法用軌跡描述其運(yùn)動(dòng),也不遵循牛頓運(yùn)動(dòng)定律，a錯(cuò)誤，b錯(cuò)誤；大量電子表現(xiàn)出波動(dòng)性,無(wú)法用軌跡描述其運(yùn)動(dòng)，可確定電子在某點(diǎn)附近出現(xiàn)的概率,且概率遵循波動(dòng)規(guī)律，c正確，d錯(cuò)誤【答案】c3(多選）根據(jù)不確定性關(guān)系xp，判斷下列說(shuō)法正確的是()a采取辦法提高測(cè)量x精度時(shí)，p的精度下降b采取辦法提高測(cè)量x精度時(shí)，p的精度上升cx與p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)dx與p測(cè)量精度與測(cè)量?jī)x器及測(cè)量方法是否完備無(wú)關(guān)【解析】不確定關(guān)系表明無(wú)論采用什么方法試圖確定坐標(biāo)和相應(yīng)變量中的一個(gè)，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(wú)關(guān),無(wú)論怎樣改善測(cè)量?jī)x器和測(cè)量方法，都不

10、可能逾越不確定關(guān)系所給出的限度故ad正確【答案】ad4(多選)光通過(guò)單縫，發(fā)生衍射現(xiàn)象,用位置和動(dòng)量的不確定關(guān)系的觀點(diǎn),加以解釋,下列說(shuō)法正確的是(）a單縫越寬，中央亮紋越窄，位置的不確定量大，動(dòng)量的不確定量小b當(dāng)光能發(fā)生衍射現(xiàn)象時(shí)，動(dòng)量不確定量就不能忽略c單縫越窄，中央亮紋越寬,是因?yàn)槲恢貌淮_定量越小,動(dòng)量不確定量越大d光能發(fā)生衍射時(shí)，位置的不確定量可忽略，動(dòng)量的不確定量也可忽略【解析】由不確定關(guān)系可知，a、b、c正確；d錯(cuò)誤【答案】abc5在實(shí)驗(yàn)室做了一個(gè)這樣的光學(xué)實(shí)驗(yàn)，即在一個(gè)密閉的暗箱里依次放上小燈泡(緊靠暗箱的左內(nèi)壁)、煙熏黑的玻璃、狹縫、針尖、感光膠片(緊靠暗箱的右內(nèi)壁)，整個(gè)裝置

11、如圖所示小燈泡發(fā)出的光通過(guò)熏黑的玻璃后變得十分微弱,經(jīng)過(guò)三個(gè)月的曝光，在感光膠片上針尖影子周圍才出現(xiàn)非常清晰的衍射條紋對(duì)感光膠片進(jìn)行了光能量測(cè)量，得出每秒到達(dá)感光膠片的光能量是51013 j假如起作用的光波波長(zhǎng)約為500 nm，且當(dāng)時(shí)實(shí)驗(yàn)測(cè)得暗箱的長(zhǎng)度為1.2 m,若光子依次通過(guò)狹縫，普朗克常量h6.631034 js，求：（1)每秒鐘到達(dá)感光膠片的光子數(shù)目(2）光束中相鄰兩光子到達(dá)感光膠片相隔的時(shí)間和相鄰兩光子之間的平均距離(3）根據(jù)第（2)問(wèn)的計(jì)算結(jié)果，能否找到支持光是概率波的證據(jù)?請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明理由【解析】(1)設(shè)每秒到達(dá)感光膠片的光能量為e0，對(duì)于500 nm的光子，能量e每秒到達(dá)感光膠片的光子數(shù)n由、式并代入數(shù)據(jù)得 n1.26106（個(gè)) (2)光子是依次到達(dá)感光膠片的，光束中相鄰兩光子到達(dá)感光膠片的時(shí)間間隔t代入數(shù)據(jù)得t7。9107 s相鄰兩光子間的平均距離sct代入數(shù)據(jù)得s2。4102 m（3）由第(2)問(wèn)的計(jì)算結(jié)果可知，兩光子間距為2。4102 m，而小燈泡到感光膠片之間的距離只有1.2 m，所以在熏黑玻璃右側(cè)的暗箱里一般不可能有兩個(gè)光子同時(shí)同向在運(yùn)動(dòng)，這樣就排除了衍射條紋是由于光子相互作用所產(chǎn)生的波動(dòng)行為的可能性因此,衍射圖形的出現(xiàn)是許多光子各自獨(dú)立行為積累