高中物理選修5同步練習(xí)試題解析：7.~5

PAGEPAGE4高中物理選修3-5同步練習(xí)試題解析概率波不確定性關(guān)系1．有關(guān)光的本性的說(shuō)法中正確的是()A．關(guān)于光的本性，牛頓提出了“微粒說(shuō)”，惠更斯提出了“波動(dòng)說(shuō)”，愛(ài)因斯坦提出了“光子說(shuō)”，它們都圓滿地說(shuō)明了光的本性B．光具有波粒二象性是指：光既可以看成宏觀概念上的波，也可以看成微觀概念上的粒子C．光的干涉、衍射現(xiàn)象說(shuō)明光具有波動(dòng)性，光電效應(yīng)說(shuō)明光具有粒子性D．在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，如果光通過(guò)雙縫時(shí)顯示波動(dòng)性，如果光只通過(guò)一個(gè)縫時(shí)顯示粒子性解析：牛頓主張的微粒說(shuō)中的微粒與實(shí)物粒子一樣，惠更斯主張的波動(dòng)說(shuō)中的波動(dòng)與宏觀機(jī)械波等同，這兩種觀點(diǎn)是相互對(duì)立的，都不能說(shuō)明光的本性，所以A、B錯(cuò)，C正確；在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，雙縫干涉出現(xiàn)明暗均勻的條紋。當(dāng)讓光子一個(gè)一個(gè)地通過(guò)單縫時(shí)，曝光時(shí)間短時(shí)表現(xiàn)出粒子性，曝光時(shí)間長(zhǎng)時(shí)表現(xiàn)出波動(dòng)性，因此D錯(cuò)誤。答案：C2．關(guān)于物質(zhì)波的認(rèn)識(shí)，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)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：本題綜合考查物質(zhì)波概念，電子衍射圖像的觀測(cè)證明德布羅意關(guān)于物質(zhì)波的假說(shuō)是正確的，所以A正確；只有運(yùn)動(dòng)的物質(zhì)才有物質(zhì)波與它對(duì)應(yīng)，故C錯(cuò)誤；物質(zhì)波與光波一樣，也是一種概率波，即粒子在各點(diǎn)出現(xiàn)的概率遵循波動(dòng)規(guī)律，但物質(zhì)波不是光波，所以B正確，D錯(cuò)誤；即正確選項(xiàng)是A、B。答案：A、B3．以下說(shuō)法正確的是()A．物體都具有波動(dòng)性B．抖動(dòng)細(xì)繩一端，繩上的波就是物質(zhì)波C．通常情況下，質(zhì)子比電子的波長(zhǎng)長(zhǎng)D．核外電子繞核運(yùn)動(dòng)時(shí)，并沒(méi)有確定的軌道解析：任何物體都具有波動(dòng)性，故A對(duì)；對(duì)宏觀物體而言，其波動(dòng)性難以觀測(cè)，我們所看到的繩波是機(jī)械波，不是物質(zhì)波，故B錯(cuò)；電子的動(dòng)量往往比質(zhì)子的動(dòng)量小，由λ＝eq\f(h,p)知，電子的波長(zhǎng)長(zhǎng)，故C錯(cuò)；核外電子繞核運(yùn)動(dòng)的規(guī)律是概率問(wèn)題，無(wú)確定的軌道，故D對(duì)。答案：A、D4．下列對(duì)物理模型和物理現(xiàn)象的關(guān)系理解正確的是()A．物理模型應(yīng)與日常經(jīng)驗(yàn)相吻合，并能解釋物理現(xiàn)象B．物理模型可以與日常經(jīng)驗(yàn)相悖，但應(yīng)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致C．物理模型不能十分古怪，讓人難以理解D．只要物理模型與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，它在一定范圍內(nèi)就能正確代表研究的對(duì)象解析：建立物理模型的目的就是能解釋物理現(xiàn)象，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合，而不是符合人的日常經(jīng)驗(yàn)，B、D正確。答案：B、D5．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；雖不能確定粒子出現(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)誤；粒子的運(yùn)動(dòng)不遵循牛頓運(yùn)動(dòng)定律，D錯(cuò)誤。答案：B6．在單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，中央亮紋的光強(qiáng)占從單縫射入的整個(gè)光強(qiáng)的95%以上。假設(shè)現(xiàn)在只讓一個(gè)光子通過(guò)單縫，那么該光子()A．一定落在中央亮紋處B．一定落在亮紋處C．可能落在暗紋處D．落在中央亮紋處的可能性最大解析：根據(jù)光的概率波的概念，對(duì)于一個(gè)光子通過(guò)單縫落在何處，是不可確定的，但概率最大的是落在中央亮紋處，可達(dá)95%以上。當(dāng)然也可落在其他亮紋處，還可能落在暗紋處，不過(guò)，落在暗紋處的概率很小，故C、D選項(xiàng)正確。答案：C、D7．物理學(xué)家做了一個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn)：在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，在光屏處放上照相底片，減弱光電流的強(qiáng)度，使光子只能一個(gè)一個(gè)地通過(guò)狹縫。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，如果曝光時(shí)間不太長(zhǎng)，底片上就只能出現(xiàn)一些不規(guī)則的點(diǎn)；如果曝光時(shí)間足夠長(zhǎng)，底片上就出現(xiàn)了規(guī)則的干涉條紋。關(guān)于此實(shí)驗(yàn)，下列理解正確的是()A．干涉條紋是光子之間相互作用的結(jié)果B．少量的光子不具有波動(dòng)性，大量的光子具有波動(dòng)性C．單個(gè)光子通過(guò)雙縫后的落點(diǎn)可以預(yù)測(cè)D．光子在某點(diǎn)附近出現(xiàn)的概率可以確定，亮條紋處出現(xiàn)的概率大，暗條紋處出現(xiàn)的概率小解析：光具有波粒二象性，光的粒子性與波動(dòng)性是光固有的性質(zhì)，B錯(cuò)誤；光的波動(dòng)性不是光子間的相互作用引起的，A錯(cuò)誤；光子落在哪一點(diǎn)不能確定，但可以確定落在其點(diǎn)附近出現(xiàn)的概率，且概率受波動(dòng)規(guī)律支配，對(duì)大量光子來(lái)說(shuō)，出現(xiàn)概率大的位置到達(dá)的光子數(shù)多，出現(xiàn)明條紋，出現(xiàn)概率小的位置到達(dá)的光子數(shù)少，出現(xiàn)暗條紋，C錯(cuò)誤，D正確。答案：D8．現(xiàn)用電子顯微鏡觀測(cè)線度為d的某生物大分子的結(jié)構(gòu)。為滿足測(cè)量要求，將顯微鏡工作時(shí)電子的德布羅意波長(zhǎng)設(shè)定為eq\f(d,n)，其中n>1。已知普朗克常量h、電子質(zhì)量m和電子電荷量e，電子的初速度不計(jì)，則顯微鏡工作時(shí)電子的加速電壓應(yīng)為()A.eq\f(n2h2,med2) B.eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(md2h2,n2e3)))eq\f(1,3)C.eq\f(d2h2,2men2) D.eq\f(n2h2,2med2)解析：由德布羅意波公式，λ＝eq\f(h,p)＝eq\f(d,n)，得p＝eq\f(nh,d)，而Ek＝eq\f(p2,2m)＝eq\f(n2h2,2md2)＝eU，解得U＝eq\f(n2h2,2emd2)。答案：D9．一個(gè)電子(初動(dòng)能視為零)經(jīng)200V電壓加速，已知電子的質(zhì)量為9.1×10－31kg解析：由Ue＝eq\f(1,2)mv2，p＝eq\r(2mEk)，λ＝eq\f(h,p)可得電子波長(zhǎng)λ＝8.7×10－11m因原子大小的數(shù)量級(jí)為10－14m～10－15所以能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象。答案：8.7×10－11m10．一灰塵質(zhì)量為m＝10－12kg，速度為v＝10m/s，用毫米刻度尺測(cè)得其某一時(shí)刻位置為x＝52.33cm。毫米刻度尺的最大誤差Δx＝0.05cm解析：灰塵速度的最小誤差即其不確定量，動(dòng)量的不確定量Δp＝mΔv，則由不確定性關(guān)系ΔxΔp≥eq\f(h,4π)，得Δv≥eq\f(h,4πmΔx)＝eq\f(6.626×10－34,4π×10－12×5×10－4)m/s≈1.0×10－19m/s。答案：1.0×10－19m11．質(zhì)量為m＝6.64×10－27kg的α粒子通過(guò)寬度為a＝0.1mm的狹縫后，其速度的不確定量約為多少？若其速度v＝3×10解析：α粒子位置不確定量Δx＝a，由不確定性關(guān)系ΔxΔp≥eq\f(h,4π)及Δp＝mΔv，得Δv≥eq\f(h,4πmΔx)＝eq\f(6.626×10－34,4π×6.64×10－27×10－4)m/s≈8×10－5m/s，因eq\f(Δv,v)＝2.67×10－12?1，故能當(dāng)作經(jīng)典粒子處理。答案：8×10－5能12．質(zhì)量為10g的子彈與電子的速率相同，均為500m/s，其測(cè)量準(zhǔn)確度為0.01%，若位置和速率在同一實(shí)驗(yàn)中同時(shí)測(cè)量，則它們位置的最小不確定量各為多少？(電子質(zhì)量為9.1×10－31kg解析：測(cè)量準(zhǔn)確度即速度的不確定量，故子彈、電子的速度不確定量均為Δv＝0.05m/s子彈動(dòng)量的不確定量Δp1＝m1Δv＝5×10－4kg電子動(dòng)量的不確定量Δp2＝m2Δv＝4.55×10－32kg由ΔxΔp≥eq\f(h,4π)得，子彈位置的最小不確定量Δx1＝eq\f(6.626×10－34,4×3.14×5×10－4)m≈1.06×10－31m電子位置的最小不確定量Δx2＝eq\f(6.626×10－34,4×3.14×4.55×10－32)m≈1.16×10－3m。答案：1.06×10－31m1.16×10－13．質(zhì)量為10g、速度為300m/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)，在空間中描繪出正弦曲線或其他周期性曲線？解析：不會(huì)看到這種現(xiàn)象，因德布羅意波是一種概率波，粒子在空間出現(xiàn)的概率遵從波動(dòng)規(guī)律，而非宏觀的機(jī)械波，更不是粒子做曲線運(yùn)動(dòng)。答案：2.21×1