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

1、學必求其心得，業(yè)必貴于專精17.4 概率波 17。5 不確定性關系新提升課時作業(yè)基礎達標1下列說法正確的是(）a概率波就是機械波b物質波是一種概率波c概率波和機械波的本質是一樣的，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】概率波與機械波是兩個概念，本質不同；物質波是一種概率波，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,但有幾率較大的位置【答案】b2下列說法不正確的是(）a電子的衍射證實了物質波的假設是正確的b物質波也是一種概率波c任何一個運動物體都有一種波和它對應,這就是物質波d物質波就是光波【解析】物質

2、波與光波都是概率波，但有著本質的區(qū)別,物質波是實物具有的，光波是場具有的故應選d項【答案】d3關于對微觀粒子的認識，下列說法中正確的是()a粒子的位置和動量可以同時確定b粒子的運動沒有確定的軌跡c單個粒子的運動沒有規(guī)律d粒子在某一時刻的加速度由該時刻粒子受到的合力決定【解析】微觀粒子具有波粒二象性，運動沒有確定的軌跡,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附近出現(xiàn)的概率，c錯誤；由不確定性關系知，粒子的位置和動量不能同時確定，a錯；粒子的運動不遵循牛頓運動定律，d錯誤【答案】b4由不確定性關系可以得出的結論是（)a如果動量的不確定范圍越小，則與它對應坐標的不確定范圍就越大b如

3、果位置坐標的不確定范圍越小，則動量的不確定范圍就越大c動量和位置坐標的不確定范圍之間的關系不是反比例函數(shù)d動量和位置坐標的不確定范圍之間有唯一確定的關系【解析】由不確定關系的定義進行分析得,c正確；其他三個選項只說明了其中的某個方面,而沒有對不確定關系作進一步的認識【答案】c5電子的運動受波動性的支配，對氫原子的核外電子,下列說法不正確的是（）a電子繞核運動的“軌道”其實是沒有意義的b電子軌道只不過是電子出現(xiàn)的概率比較大的位置c電子繞核運動時電子邊運動邊振動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,其在某時刻出現(xiàn)的位置不能確定，但其在某點出現(xiàn)的概率受波動規(guī)律支配，所以a、b、d

4、正確，c錯誤【答案】c6經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，已知電子質量me9。01031 kg,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】電子被加速后其德布羅意波波長11010 m,穿過鋁箔時發(fā)生衍射它是概率波【答案】d7類比是一種有效的學習方法在類比過程中，既要找出共同之處，又要抓住不同之處某同學對有關波的實例進行類比，總結出下列內容，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機械波也具有波粒二象性

5、【解析】a錯；電磁波是橫波，b錯;機械波是經典的波,不同時具有波粒二象性，d錯;光波是一種概率波,c對【答案】c8如圖所示是雙縫干涉的圖樣，我們如何用光的波粒二象性來解釋呢？【解析】圖a表示曝光時間很短的情況,膠片上出現(xiàn)的是隨機分布的光點延長膠片曝光的時間,就會出現(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)域是光波通過雙縫后產生相干振動加強的區(qū)域；而落在其他一些條形區(qū)域的概率很小,這些區(qū)域是光波通過雙縫后產生相干振動減弱的區(qū)域曝光的時間越長，圖樣就越清晰（如圖c所示）這說明，可以用光子在空間各點出現(xiàn)的概率來解釋光的干涉圖樣,即認為光是一種概率波【答案】見解析9質量

6、為10 g、速度為300 m/s在空中飛行的子彈，其德布羅意波波長是多少?為什么我們無法觀察出其波動性？如果能夠用特殊的方法觀察子彈的波動性，我們是否能夠看到子彈上下或左右顫動著前進，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,任何運動著的物體都有一種波和它對應,飛行的子彈必有一種波與之對應由于子彈的德布羅意波波長極短,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)的概率遵從波動規(guī)律，而非粒子的曲線運動 m2。211034 m因子彈的德布羅意波波長太短,無法觀察到其波動性【答案】2.211034 m因子彈的德布羅意波波

7、長太短，無法觀察其波動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規(guī)律，而非宏觀的機械波,更不能描繪出運動軌跡能力提升1(多選）在光的單縫衍射實驗中,在光屏上放上照相底片，并設法控制光的強度，盡可能使光子一個一個地通過狹縫，假設光子出現(xiàn)在中央亮紋的概率為90，下列說法正確的是（)a第一個光子一定出現(xiàn)在中央亮紋上b第一個光子可能不出現(xiàn)在中央亮紋上c如果前9個光子均出現(xiàn)在中央亮紋上，則第10個光子還有可能出現(xiàn)在中央亮紋上d如果前9個光子均出現(xiàn)在中央亮紋上，則第10個光子一定不能出現(xiàn)在中央亮紋上【解析】對每個光子而言,出現(xiàn)在中央亮紋的概率均為90%，所以第一個光子有可能出現(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個光子均出現(xiàn)在中央亮紋上，第10個光子出現(xiàn)在中央亮紋的概率為90，所以第10個光子可能會出現(xiàn)在中央亮條紋上，因此b、c正確，a、d錯正確選項是b、c?！敬鸢浮縝c2關于電子的運動規(guī)律，以下說法正確的是(）a電子如果表現(xiàn)粒子性，則無法用軌跡來描述它們的運動，其運動遵循牛頓運動定律b電子如果表現(xiàn)粒子性，則可以用軌跡來描述它們的運動，其運動遵循牛頓運動定律c電子如果表現(xiàn)波動性，則無法用軌跡來描述它們的運動，空間分布的概率遵循波動規(guī)律d電子如果表現(xiàn)波動性，則可以用軌跡來描述它們的運動，其運動遵循牛頓運動定律【解析】電子的波粒二象性及其運動的描述電子是概率波，少量電子表現(xiàn)出

9、粒子性，無法用軌跡描述其運動,也不遵循牛頓運動定律，a錯誤，b錯誤；大量電子表現(xiàn)出波動性,無法用軌跡描述其運動，可確定電子在某點附近出現(xiàn)的概率,且概率遵循波動規(guī)律，c正確，d錯誤【答案】c3(多選）根據(jù)不確定性關系xp，判斷下列說法正確的是()a采取辦法提高測量x精度時，p的精度下降b采取辦法提高測量x精度時，p的精度上升cx與p測量精度與測量儀器及測量方法是否完備有關dx與p測量精度與測量儀器及測量方法是否完備無關【解析】不確定關系表明無論采用什么方法試圖確定坐標和相應變量中的一個，必然引起另一個較大的不確定性，這樣的結果與測量儀器及測量方法是否完備無關,無論怎樣改善測量儀器和測量方法，都不

10、可能逾越不確定關系所給出的限度故ad正確【答案】ad4(多選)光通過單縫，發(fā)生衍射現(xiàn)象,用位置和動量的不確定關系的觀點,加以解釋,下列說法正確的是(）a單縫越寬，中央亮紋越窄，位置的不確定量大，動量的不確定量小b當光能發(fā)生衍射現(xiàn)象時，動量不確定量就不能忽略c單縫越窄，中央亮紋越寬,是因為位置不確定量越小,動量不確定量越大d光能發(fā)生衍射時，位置的不確定量可忽略，動量的不確定量也可忽略【解析】由不確定關系可知，a、b、c正確；d錯誤【答案】abc5在實驗室做了一個這樣的光學實驗，即在一個密閉的暗箱里依次放上小燈泡(緊靠暗箱的左內壁)、煙熏黑的玻璃、狹縫、針尖、感光膠片(緊靠暗箱的右內壁)，整個裝置

11、如圖所示小燈泡發(fā)出的光通過熏黑的玻璃后變得十分微弱,經過三個月的曝光，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感光膠片進行了光能量測量，得出每秒到達感光膠片的光能量是51013 j假如起作用的光波波長約為500 nm，且當時實驗測得暗箱的長度為1.2 m,若光子依次通過狹縫，普朗克常量h6.631034 js，求：（1)每秒鐘到達感光膠片的光子數(shù)目(2）光束中相鄰兩光子到達感光膠片相隔的時間和相鄰兩光子之間的平均距離(3）根據(jù)第（2)問的計算結果，能否找到支持光是概率波的證據(jù)?請簡要說明理由【解析】(1)設每秒到達感光膠片的光能量為e0，對于500 nm的光子，能量e每秒到達感光膠片的光子數(shù)n由、式并代入數(shù)據(jù)得 n1.26106（個) (2)光子是依次到達感光膠片的，光束中相鄰兩光子到達感光膠片的時間間隔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)問的計算結果可知，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的暗箱里一般不可能有兩個光子同時同向在運動，這樣就排除了衍射條紋是由于光子相互作用所產生的波動行為的可能性因此,衍射圖形的出現(xiàn)是許多光子各自獨立行為積累