學(xué)年高中物理第十七章波粒二象性概率波不確定性關(guān)系課后鞏固訓(xùn)練新人教版選修

PAGE17.4-17.5概率波不確定性關(guān)系[基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練]1．實驗表明電子也有波粒二象性，通常電子的粒子性比光強(qiáng)，故電子的波長比光的波長更短，電子和光相比，我們()A．更容易觀察到明顯的衍射現(xiàn)象和干涉現(xiàn)象B．不容易觀察到明顯的衍射現(xiàn)象和干涉現(xiàn)象C．不容易觀察到明顯的衍射現(xiàn)象，但容易觀察到干涉現(xiàn)象D．更容易觀察到明顯的衍射現(xiàn)象，但不容易觀察到干涉現(xiàn)象答案B解析波動性越強(qiáng)越容易觀察到明顯的衍射和干涉，電子的波長比光的波長更短，則不容易觀察到明顯的衍射現(xiàn)象和干涉現(xiàn)象，故B項正確。2．有關(guān)光的本性，下列說法中正確的是()A．光既具有波動性，又具有粒子性，這是互相矛盾和對立的B．光的波動性類似于機(jī)械波，光的粒子性類似于質(zhì)點(diǎn)C．大量光子才具有波動性，個別光子只具有粒子性D．由于光既具有波動性，又有粒子性，無法只用其中一種去說明光的一切行為，只能認(rèn)為光具有波粒二象性答案D解析光既具有粒子性，又具有波動性，并不是矛盾和對立的，故A錯誤；光是概率波，不同于機(jī)械波；光的粒子性也不同于質(zhì)點(diǎn)，故B錯誤；光既具有粒子性，又具有波動性，大量的光子波動性比較明顯，個別光子粒子性比較明顯，故C錯誤；由于光具有波動性，又具有粒子性，即光的波動性與粒子性是光子本身的一種屬性，故無法只用其中一種去說明光的一切行為，故光具有波粒二象性，故D正確。3．下列關(guān)于德布羅意波的認(rèn)識，正確的解釋是()A．光波是一種物質(zhì)波B．X光的衍射證實了物質(zhì)波的假設(shè)是正確的C．電子的衍射證實了物質(zhì)波的假設(shè)是正確的D．宏觀物體運(yùn)動時，看不到它的衍射或干涉現(xiàn)象，所以宏觀物體不具有波動性答案C解析光波是一種電磁波，故A錯誤；衍射現(xiàn)象是一切波的性質(zhì)特性，X射線是原子的內(nèi)層電子受激發(fā)而發(fā)出一種電磁波，不是物質(zhì)波，故B選項錯誤；電子是實物粒子，衍射是波特有的，所以電子束的衍射圖樣證實了德布羅意物質(zhì)波的假設(shè)是正確的，故C選項正確；宏觀物體由于動量很大，德布羅意波波長太小，所以看不到它的干涉、衍射現(xiàn)象，但仍然具有波動性，故D選項錯誤。4．如圖所示，弧光燈發(fā)出的光經(jīng)一狹縫后，在鋅板上形成亮暗相間的條紋，與鋅板相連的驗電器的鋁箔有張角，則該實驗不能證明()A．光具有波動性B．從鋅板上逸出帶正電的粒子C．光能發(fā)生衍射D．光具有波粒二象性答案B解析在鋅板形成明暗相間的條紋，證明光發(fā)生了衍射，也說明了光具有波動性，與鋅板相連的驗電器的鋁箔有張角，證明了光電效應(yīng)的發(fā)生，說明了光粒子性的一面，因此，證明了光具有波粒二象性。5．(多選)有關(guān)經(jīng)典物理學(xué)中的粒子，下列說法正確的是()A．有一定的大小，但沒有一定的質(zhì)量B．有一定的質(zhì)量，但沒有一定的大小C．既有一定的大小，又有一定的質(zhì)量D．有的粒子還有一定量的電荷答案CD解析根據(jù)經(jīng)典物理學(xué)關(guān)于粒子的理論定義得C、D正確。6．(多選)下列說法正確的是()A．微觀粒子不能用“軌道”觀點(diǎn)來描述粒子的運(yùn)動B．微觀粒子能用“軌道”觀點(diǎn)來描述粒子的運(yùn)動C．微觀粒子的位置和動量不能同時準(zhǔn)確確定D．微觀粒子的位置和動量能同時準(zhǔn)確確定答案AC解析由不確定性關(guān)系知，微觀粒子的動量和位置不能同時準(zhǔn)確確定，這也就決定了不能用“軌道”的觀點(diǎn)來描述粒子的運(yùn)動(軌道上運(yùn)動的粒子在某時刻具有確定的位置和動量)，故A、C正確，B、D錯誤。7．(多選)下列各種波是概率波的是()A．聲波 B．無線電波C．光波 D．物質(zhì)波答案BCD解析聲波是機(jī)械波，A錯誤。無線電波、光波是電磁波，電磁波和物質(zhì)波均為概率波，故B、C、D正確。[題組通關(guān)練]8．(1)(多選)光通過單縫所發(fā)生的現(xiàn)象，用位置和動量的不確定性關(guān)系的觀點(diǎn)加以解釋，下列敘述正確的是()A．單縫寬，光沿直線傳播，是因為單縫越寬，位置不確定量Δx越大，動量不確定量Δp越大的緣故B．單縫寬，光沿直線傳播，是因為單縫越寬，位置不確定量Δx越大，動量不確定量Δp越小的緣故C．單縫窄，中央亮紋寬，是因為單縫越窄，位置不確定量Δx越小，動量不確定量Δp越小的緣故D．單縫窄，中央亮紋寬，是因為單縫越窄，位置不確定量Δx越小，動量不確定量Δp越大的緣故(2)一電子具有200m/s的速率，動量的不確定范圍是0.01%，我們確定該電子位置時，有多大的不確定范圍？(電子質(zhì)量為9.1×10－31kg，普朗克常量為6.63×10－34J·s)答案(1)BD(2)2.90×10－3m解析(1)由粒子位置不確定量Δx與粒子動量不確定量Δp的不確定性關(guān)系：ΔxΔp≥eq\f(h,4π)可知，單縫越寬，位置不確定量Δx越大，動量不確定量Δp越小，所以光沿直線傳播，B正確；單縫越窄，位置不確定量Δx越小，動量不確定量Δp越大，所以中央亮紋越寬，D正確。(2)由不確定性關(guān)系ΔxΔp≥eq\f(h,4π)知，電子位置的不確定范圍Δx≥eq\f(h,4πΔp)＝eq\f(6.63×10－34,4×3.14×9.1×10－31×200×0.01%)m≈2.90×10－3m。9．(1)關(guān)于電子的運(yùn)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(yùn)動，其運(yùn)動遵循牛頓運(yùn)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(yùn)動，其運(yùn)動一定遵循牛頓運(yùn)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(yùn)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(yùn)動，其運(yùn)動遵循牛頓運(yùn)動定律(2)20世紀(jì)20年代，劍橋大學(xué)學(xué)生G·泰勒做了一個實驗。在一個密閉的箱子里放上小燈泡、煙熏黑的玻璃、狹縫、針尖、照相底片，整個裝置如圖所示。小燈泡發(fā)出的光通過熏黑的玻璃后變得十分微弱，經(jīng)過三個月的曝光，在底片上針尖影子周圍才出現(xiàn)非常清晰的衍射條紋，泰勒對這張照片的平均黑度進(jìn)行了測量，得出每秒到達(dá)底片的能量是5×10－13J。①假定起作用的光波波長約為500nm，計算從一個光子到來和下一個光子到來所相隔的平均時間，及光束中兩鄰近光子之間的平均距離；②如果當(dāng)時實驗用的箱子長為1.2m，根據(jù)①的計算結(jié)果，能否找到支持光是概率波的證據(jù)？答案(1)C(2)①8.0×10－7s2.4×102m②見解析解析(1)電子表現(xiàn)出粒子性，可以近似用軌跡描述其運(yùn)動，其運(yùn)動速度遠(yuǎn)小于光速時遵循牛頓運(yùn)動定律，A、B錯誤；電子表現(xiàn)出波動性，無法用軌跡描述其運(yùn)動，可確定電子在某點(diǎn)附近出現(xiàn)的概率，且概率遵循波動規(guī)律，C正確，D錯誤。(2)①對于λ＝500nm的光子能量為ε＝hν＝h·eq\f(c,λ)＝6.63×10－34×eq\f(3.0×108,500×10－9)J≈4×10－19J。因此每秒到達(dá)底片的光子數(shù)為n＝eq\f(E,ε)＝eq\f(5×10－13,4×10－19)＝1.25×106。如果光子是依次到達(dá)底片的，則光束中相鄰兩光子到達(dá)底片的時間間隔是Δt＝eq\f(1s,n)＝eq\f(1s,1.25×106)＝8.0×10－7s。兩相鄰光子間平均距離為s＝cΔt＝3.0×108×8.0×10－7m＝2.4×102m。②由①的計算結(jié)果可知，兩