2024-2025學(xué)年高中物理第十七章波粒二象性5不確定性關(guān)系課堂演練含解析新人教版選修3-5

PAGE4-4概率波5不確定性關(guān)系1．(多選)關(guān)于光的波動性與粒子性，以下說法正確的是()A．愛因斯坦的光子說否定了光的電磁說B．光電效應(yīng)現(xiàn)象說明白光的粒子性C．光波不同于機(jī)械波，它是一種概率波D．光的波動性和粒子性是相互沖突的，無法統(tǒng)一解析：愛因斯坦的光子說并沒有否定電磁說，只是在肯定條件下光是體現(xiàn)粒子性的，A錯；光電效應(yīng)說明光具有粒子性，說明光的能量是一份一份的，B對；光波在少量的狀況下體現(xiàn)粒子性，大量的狀況下體現(xiàn)波動性，所以C對；光的波動性和粒子性不是孤立的，而是有機(jī)的統(tǒng)一體，D錯．答案：BC2．下列關(guān)于概率波的說法中，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．在光的雙縫干涉試驗(yàn)中，若有一個粒子，則可以確定它從其中的哪一個縫中穿過解析：A.德布羅意波是概率波，它與機(jī)械波是兩個不同的概念，二者的本質(zhì)不同，故A錯誤；B.物質(zhì)波也就是德布羅意波，指粒子在空間中某點(diǎn)某時刻可能出現(xiàn)的幾率符合肯定的概率函數(shù)規(guī)律，故B正確；C.概率波和機(jī)械波都能發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象，但其本質(zhì)是不一樣的，故C錯誤；D.依據(jù)測不準(zhǔn)原理，在光的雙縫干涉試驗(yàn)中，若有一個粒子，則不能確定它從其中的哪一個縫中穿過，故D錯誤.答案：B3.（多選）用很弱的光做單縫衍射試驗(yàn)，變更曝光時間，在膠片上出現(xiàn)的圖案如圖所示，則（）A.光的能量在膠片上分布不勻稱B.單個光子的分布是隨機(jī)的，大量光子的分布滿意統(tǒng)計(jì)規(guī)律C.時間較長的圖案不同于強(qiáng)光的單縫衍射圖樣D.圖案表明光是一種概率波解析：時間不太長時，底片上只能出現(xiàn)一些不規(guī)則的點(diǎn)子，說明白單個光子表現(xiàn)為粒子性，光子到達(dá)的多的區(qū)域表現(xiàn)為亮條紋，而光子到達(dá)的少的區(qū)域表現(xiàn)為暗條紋，說明光的能量在膠片上分布不勻稱，光到達(dá)膠片上不同位置的概率不相同，即圖案表明光是一種概率波，故A、D正確；時間較長的圖案表明光子到達(dá)的較多，與強(qiáng)光的單縫衍射圖樣相同，選項(xiàng)C錯誤；由愛因斯坦的“光子說”可知，單個光子表現(xiàn)為粒子性，單個光子的分布是隨機(jī)的，而大量光子表現(xiàn)為波動性，光子的分布滿意統(tǒng)計(jì)規(guī)律，故B正確.答案：ABD4．一輛摩托車以20m/s的速度向墻沖去，車身和人共重100kg，則車撞墻時的不確定范圍是怎樣的？解析：依據(jù)不確定性關(guān)系ΔxΔp≥eq\f(h,4π)得：Δx≥eq\f(h,4πΔp)＝eq\f(6.626×10－34,4×3.14×100×20)m＝2.64×10－38m.答案：大于等于2.64×10－38mA級抓基礎(chǔ)1．(多選)下列各種波中是概率波的是()A．聲波 B．無線電波C．光波 D．物質(zhì)波解析：聲波是機(jī)械波，A錯．電磁波是一種能量波，B錯．由概率波的概念和光波以及物質(zhì)波的特點(diǎn)分析，可以得知光波和物質(zhì)波均為概率波，故C、D正確．答案：CD2.經(jīng)150V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.全部電子的運(yùn)動軌跡均相同B.全部電子到達(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)動定律確定D.電子到達(dá)屏上的位置受波動規(guī)律支配，無法用確定的坐標(biāo)來描述它的位置解析：由物質(zhì)波原則可知，它受波動概率影響，由測不準(zhǔn)原則可知無法確定坐標(biāo)，所以D是正確的，A、B、C錯誤.答案：D3．由不確定性關(guān)系可以得出的結(jié)論是()A．假如動量的不確定范圍越小，則與它對應(yīng)坐標(biāo)的不確定范圍就越大B．假如位置坐標(biāo)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(biāo)的不確定范圍之間的關(guān)系不是反比例函數(shù)D．動量和位置坐標(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)系的定義分析可知C選項(xiàng)正確，其他三個選項(xiàng)只說明白基本的某個方面，而沒有對不確定性關(guān)系做進(jìn)一步的相識，故都不正確．答案：C4．以下說法中正確的是()A．光波是概率波，物質(zhì)波不是概率波B．實(shí)物粒子不具有波動性C．實(shí)物粒子也具有波動性，只是不明顯D．光的波動性是光子之間相互作用引起的解析：光波和物質(zhì)波都是概率波，選項(xiàng)A錯誤；實(shí)物粒子也具有波動性，只是不明顯，選項(xiàng)B錯誤，C正確；光的波動性是光子本身的一種屬性，不是光子之間的相互作用引起的，選項(xiàng)D錯誤；故選C.答案：CB級提實(shí)力5.（多選）用極微弱的可見光做雙縫干涉試驗(yàn)，隨著時間的增加，在屏上先后出現(xiàn)甲、乙、丙所示的圖像，則（）A.圖像甲表明光具有粒子性B.圖像丙表明光具有波動性C.試驗(yàn)表明光是一種概率波D.在光的干涉條紋中，明條紋是光子能夠到達(dá)的地方，暗條紋是光子不能到達(dá)的地方解析：圖像甲以一個個的亮點(diǎn)，即每次只照亮一個位置，這表明光是一份一份傳播的，說明光具有粒子性，故A正確；圖像丙有明顯的明暗相間的干涉條紋，而干涉是波特有的性質(zhì)，故表明光具有波動性，故B正確；因?yàn)閱蝹€光子所能到達(dá)的位置不能確定，但大量光子卻表現(xiàn)出波動性，即光子到達(dá)哪個位置是一個概率問題，故此試驗(yàn)表明白光是一種概率波，故C正確；干涉是波特有的性質(zhì)，故干涉條紋表明光具有波動性，暗條紋處是光子到達(dá)的概率比較小的地方，故D錯誤.答案：ABC6．如圖所示，一個粒子源產(chǎn)生某種粒子，在其正下方安裝只有兩條狹縫的擋板，粒子穿過狹縫打在下方的熒光屏上使熒光屏發(fā)光．那么在熒光屏上將看到()A．只有兩條亮紋B．有多條明暗相間的條紋C．沒有亮紋D．只有一條亮紋解析：由于粒子源產(chǎn)生的粒子是微觀粒子，它的運(yùn)動受波動規(guī)律支配，對大量粒子運(yùn)動到達(dá)屏上的某點(diǎn)的概率，可以用波的特征進(jìn)行描述，即產(chǎn)生雙縫干涉，在屏上將看到干涉條紋，所以B正確．答案：B7．(多選)依據(jù)不確定性關(guān)系ΔxΔp≥eq\f(h,4π)，下列說法正確的是()A．實(shí)行方法提高測量Δx精度時，Δp的精度下降B．實(shí)行方法提高測量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：不確定性關(guān)系表明無論采納什么方法試圖確定坐標(biāo)和相應(yīng)動量中的一個，必定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，都不行能逾越不確定性關(guān)系所給出的限度，故A、D正確.答案：AD8．已知eq\f(h,4π)＝5.3×10－35J·s，試求下列狀況中速度測定的不確定量，并依據(jù)計(jì)算結(jié)果，探討在宏觀和微觀世界中進(jìn)行測量的不同狀況．(1)一個球的質(zhì)量m＝1.0kg，測定其位置的不確定量為10－6m；(2)電子的質(zhì)量me＝9.0×10－31kg，測定其位置的不確定量為10－10m(即在原子的數(shù)量級)．解析：(1)m＝1.0kg，Δx＝10－6m，由ΔxΔp≥eq\f(h,4π)，Δp＝mΔv知Δv1＝eq\f(h,4πΔxm)＝eq\f(5.3×10－35,10－6×1.0)m/s＝5.3×10－29m/s.(2)me＝