2016-2017学年高中物理 第17章 波粒二象性新人教版选修3-5_2

1 第 4、5 节 概率波、不确定性关系 基础夯实 一、选择题(13 题为单选题，46 题为多选题) 1下列说法正确的是 ( )导 学 号 96140187 A概率波就是机械波 B物质波是一种概率波 C概率波和机械波的本质是一样的，都能发生干涉和衍射现象 D在光的双缝干涉实验中，若有一个光子，则能确定这个光子落在哪个点上 答案：B 解析：概率波与机械波是两个概念，本质不同；物质波是一种概率波，符合概率波的 特点；光的双缝干涉实验中，若有一个光子，这个光子的落点是不确定的，但有概率较大 的位置。 2(湖北武钢三中、武汉三中、省实验中学 20152016 学年高二下学期联考)下列说 法中正确的是 ( )导 学 号 96140188 A概率波和机械波的本质是一样的，都能发生干涉和衍射现象 B只要增大入射光强度，就一定能发生光电效应 C如果能发生光电效应，只增大入射光强度，单位时间内逸出的光电子数目不变 D光的干涉现象中，干涉亮条纹部分是光子到达几率大的地方 答案：D 解析：概率波是物质波，传播不需要介质，而机械波传播需要介质，故概率波和机械 波的本质是不一样的，但是都能发生干涉和衍射现象，故 A错误；发生光电效应的条件是 入射光的频率大于极限频率，与光强无关，故 B错误；如果能发生光电效应，只增大入射 光强度，则光子的密集程度增加，故单位时间内逸出的光电子数目增加，故 C错误；光波 是概率波，故光的干涉现象中，干涉亮条纹部分是光子到达几率大的地方，故 D正确，故 选 D。 3在光的双缝干涉实验中，在光屏上放上照相底片并设法减弱光子流的强度，尽可能 使光子一个一个地通过狭缝，在曝光时间不长和曝光时间足够长的两种情况下，其实验结 果是 ( )导 学 号 96140189 若曝光时间不长，则底片上出现一些无规则的点 若曝光时间足够长，则底片上出现干涉条纹 这一实验结果证明了光具有波动性 这一实验结果否定了光具有粒子性 A对 B对 C对 D对 2 答案：A 解析：实验表明，大量光子的行为表现为波动性，个别光子行为表现为粒子性。上述 实验表明光具有波粒二象性，故正确，即 A正确。 4下列各种波属于概率波的是 ( )导 学 号 96140190 A声波 B无线电波 C光波 D物质波 答案：CD 解析：光波的波动性具有概率波的规律，任一运动的物体均有一种物质波与之对应， 且这种物质波也具有概率波的规律。概率波与机械波和电磁波的本质不同。 5在验证光的波粒二象性的实验中，下列说法正确的是 ( )导 学 号 96140191 A使光子一个一个地通过狭缝，如果时间足够长，底片上将会显示衍射图样 B单个光子通过狭缝后，底片上会出现完整的衍射图样 C光子通过狭缝的运动路线是直线 D光的波动性是大量光子运动的规律 答案：AD 解析：个别或少数光子表现出光的粒子性，大量光子表现出光的波动性，如果时间足 够长，通过狭缝的光子数也就足够多，粒子的分布遵从波动规律，底片上将会显示出衍射 图样，A、D 选项正确。单个光子通过狭缝后，路径是随机的，底片上也不会出现完整的衍 射图样，B、C 选项错。 6从光的波粒二象性出发，下列说法正确的是 ( )导 学 号 96140192 A光是高速运动的微观粒子，每个光子都具有波粒二象性 B光的频率越高，光子的能量越大 C在光的干涉中，暗条纹的地方是光子不会到达的地方 D在光的干涉中，亮条纹的地方是光子到达概率最大的地方 答案：BD 解析：光具有波粒二象性，光的频率越高，光子的能量越大，A 错，B 正确。在干涉条 纹中亮纹是光子到达概率大的地方，暗纹是光子到达概率小的地方，C 错，D 正确。 二、非选择题 7一电子具有 200m/s的速率，动量的不确定范围是 0.01%，我们确定该电子位置时， 有多大的不确定范围？(电子质量为 9.11031 kg)导 学 号 96140193 答案： x2.9010 3 m 解析：由不确定性关系 x p 得：电子位置的不确定范围 x h4 h4 p m2.9010 3 m 6.6310 3443.149.110 312000.01% 3 8在双缝干涉实验中，某光子打在光屏上的落点能预测吗？大量的光子打在光屏上的 落点是否有规律？请用概率波的观点解释双缝干涉图样的形成。 导 学 号 96140194 答案：在光的双缝干涉实验中，某个光子打在光屏上的落点根本不能预测，但大量光 子打在光屏上将形成明暗相间的干涉条纹，这说明光子落在各点的概率是不一样的，光子 落在明条纹处的概率大，落在暗条纹处的概率小，光子在空间出现的概率遵循波动规律， 所以光波是一种概率波。 能力提升 一、选择题(13 题为单选题，4、5 题为多选题) 1(黑龙江大庆一中 20152016 学年高二下学期检测)下列说法不正确的是 ( )导 学 号 96140195 A黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关 B光波是一种概率波 C实物粒子也具有波动性 D光电效应现象说明光具有粒子性而康普顿效应现象说明光具有波动性 答案：D 解析：根据黑体辐射规律：黑体辐射电磁波的强度，按波长的分布，只与黑体的温度 有关，故 A正确；光具有波粒二象性，是一种概率波，故 B正确；由德布罗意波可知，实 物粒子也具有波动性，故 C正确；光电效应与康普顿效应，揭示了光的粒子性的一面，故 D不正确；本题选择不正确的，故选 D。 2如图所示是一个粒子源，产生某种粒子，在其正前方安装只有两条狭缝的挡板，粒 子穿过狭缝打在前方的荧光屏上使荧光屏发光。那么在荧光屏上将看到 ( )导 学 号 96140196 A只有两条亮纹 B有多条明暗相间的条纹 C没有条纹 D只有一条亮纹 答案：B 解析：由于粒子源产生的粒子是微观粒子，它的运动受波动性支配，对大量粒子运动 到达屏上某点的概率，可以用波的特征进行描述，即产生双缝干涉，在屏上将看到干涉条 纹，所以选项 B正确。 3下列说法中正确的是 ( )导 学 号 96140197 A光的波粒二象性，就是由牛顿的微粒说和惠更斯的波动说组成的 B光的波粒二象性彻底推翻了麦克斯韦的光的电磁说 C光子说并没有否定光的电磁说，在光子能量 h 中，频率 表示波的特征， 表示粒子的特征 4 D光波是宏观概念中那种连续的波 答案：C 解析：牛顿的微粒说认为光是由物质微粒组成的，惠更斯的波动说认为光是机械波， 都是从宏观现象中形成的观念，都不正确。 4根据不确定性关系 x p ，判断下列说法正确的是 ( ) h4 导 学 号 96140198 A采取办法提高测量 x精度时， p的精度下降 B采取办法提高测量 x精度时， p的精度上升 C x与 p测量精度与测量仪器及测量方法是否完备有关 D x与 p测量精度与测量仪器及测量方法是否完备无关 答案：AD 解析：不确定性关系表明无论采用什么方法试图确定坐标和相应动量中的一个，必然 引起另一个较大的不确定性，这样的结果与测量仪器及测量方法是否完备无关。无论怎样 改善测量仪器和测量方法，都不可能逾越不确定性关系所给出的限度，故 A、D 正确。 5如图所示，灯丝 F发射的电子束经过电场加速后从阳极上狭缝 S穿出，通过两条平 行狭缝 S1、 S2后，在荧光屏上形成明显的双缝干涉图样。已知一个电子从狭缝 S穿出时动 量为 p，普朗克常量为 h，则 ( )导 学 号 96140199 A经过电场加速后，电子的德布罗意波长为 ph B经过电场加速后，电子的德布罗意波长为 hp C荧光屏上暗纹的位置是电子不能到达的位置 D荧光屏上亮纹的位置是电子到达概率大的位置 答案：BD 解析：电子的德布罗意波长 ，B 正确，荧光屏上暗纹的位置是电子到达概率小的 hp 位置，亮纹的位置是电子到达概率大的位置，D 正确。 二、非选择题 6在单缝衍射实验中，若单缝宽度是 1.0109 m，那么光子经过单缝发生衍射，动 量不确定量是多少？ 导 学 号 96140200 答案： p0.5310 25 kgm/s 解析：单缝宽度是光子经过狭缝的不确定量即 5 x1.010 9 m， 由 x p 有： h4 1010 9 p ， 6.6310 344 则 p0.5310 25 kgm/s 7我们能感知光现象，是因为我们接收到了一定能量的光，一个频率是 106Hz的无线 电波的光子的能量是多大？一个频率为 61014Hz的绿色光子和 1018Hz的 光子的能量各 是多大？请结合以上光子能量的大小，从概率波的角度说明：为什么低频电磁波的波动性 显著而高频电磁波的粒子性显著。 导 学 号 96140201 解析：由公式 E h 得： E1 h 16.6310 34 106J6.6310 28 J E2 h 26.6310 3