高中物理 第十七章 波粒二象性 17.5 不确定性关系同步训练（含解析）新人教版选修3-5.doc

17.5不确定性关系一、选择题1、下列说法正确的是（） a、光和电子、质子等实物粒子都具有波粒二象性b、微观粒子的动量和位置的不确定量同时变大，同时变小c、爱因斯坦在对黑体辐射的研究中提出了能量子的观点d、康普顿在研究石墨对x射线的散射中发现光具有波动性2、在单缝衍射实验中，中央亮条纹的最宽最亮假设现在只让一个光子通过单缝，下列说法正确的是( ) a、该光子一定落在中央亮条纹处b、该光子一定落在亮条纹处c、该光子可能落在暗条纹处d、该光子不确定落在哪里，所以不具备波动性3、下列说法正确的是( ) a、光波是概率波，物质波是机械波b、微观粒子的动量和位置的不确定量同时变大，同时变小c、普朗克的量子化假设是为了解释光电效应而提出的d、光和电子、质子等实物粒子都具有波粒二象性4、电子的运动受波动性的支配，对氢原子的核外电子，下列说法不正确的是( ) a、电子绕核运动的“轨道”其实是没有意义的b、电子轨道只不过是电子出现的概率比较大的位置c、电子绕核运动时电子边运动边振动d、电子在核外的位置是不确定的5、放射性物质已经广泛应用于工农业生产中，对放射性的应用，下列说法不正确的是( ) a、放射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，所以人体可以经常照射b、对放射性的废料，要装入特制的容器并埋入深地层进行处理c、射线探伤仪中的放射源必须存放在特制容器里，而不能随意放置d、对可能产生放射性污染的场所或物品进行检测是很有必要的6、在单缝衍射实验中，从微观粒子运动的不确定关系可知() a、缝越窄，粒子位置的不确定性越大b、缝越宽，粒子位置的不确定性越小c、缝越窄，粒子动量的不确定性越大d、缝越宽，粒子动量的不确定性越大7、对于微观粒子的运动，下列说法中正确的是() a、不受外力作用时光子就会做匀速运动b、光子受到恒定外力作用时就会做匀变速运动c、只要知道电子的初速度和所受外力，就可以确定其任意时刻的速度d、运用牛顿力学无法确定微观粒子的运动规律8、由不确定性关系可以得出的结论是( ) a、如果动量的不确定范围越小，则与它对应位置坐标的不确定范围就越大b、如果位置坐标的不确定范围越小，则动量的不确定范围就越大c、动量和位置坐标的不确定范围之间的关系不是反比例函数d、动量和位置坐标的不确定范围之间有唯一的确定关系9、由不确定关系可以得出的结论 是( ) a、如果动量的不确定范围越小，则与之对应的坐标的不确定范围就越大b、如果坐标的不确定范围越小，则动量的不确定范围就越大c、动量的不确定范围和与之对应的坐标的不确定范围不成反比关系d、动量的不确定范围和与之对应的坐标的不确定范围有唯一确定的关系10、下列关于不确定关系说法正确的是( ) a、只对微观粒子适用b、只对宏观粒子适用c、对微观和宏观粒子都适用d、对微观和宏观粒子都不适用11、有中子衍射技术中，常用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波波长与晶体中原子间距比较接近。已知中子质量为1.67 10-27kg ， 普朗克常量为6.6310-34js ， 则可以估算出德布罗意波波长为1.8210-10m的热中子动能的数量为( ) a、10-17j b、10-19 j c、10-21j d、10-24j12、对不确定性关系xp 有以下几种理解，其中正确的是（） a、微观粒子的动量不可确定b、微观粒子的位置不可确定c、微观粒子的动量和位置可同时确定d、不确定性关系不仅适用于电子和光子等微观粒子，也适于宏观物体13、根据不确定性关系xp，判断下列说法正确的是（） 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14、下列五幅图的有关说法中正确的是（） a、若两球质量相等，碰后的速度一定为vb、射线甲是粒子流，具有很强的穿透能力c、在光的颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越小d、链式反应属于重核的聚变e、中央亮条的宽度代表粒子动量的不确定范围15、下列说法中正确的是（） a、不确定性关系xp 可以理解为微观粒子的动量和位置不可同时确定b、原子核放出粒子后，转变成的新核所对应的元素是原来的同位素c、升高放射性物质的温度，会缩短其半衰期d、卢瑟福的粒子散射实验的结果证明了原子核是由质子和中子组成的二、填空题16、一辆摩托车以20m/s的速度向墙冲去，车身和人共重100kg ， 则车撞墙时的不确定范围是_.17、原子核的半径为1015m ， 则核内质子的动量不确定范围p_kgm/s；如果电子被限制在核内，那么电子的动量不确定范围p_kgm/s。18、在经典物理学中，可以同时用质点的_和_精确描述它的运动，如果知道了质点的_，还可以预言它以后任意时刻的_和_。19、用数学方法对_进行分析可以知道，如果以x表示粒子的_不确定量，以p表示粒子_不确定量，则有_，这就是著名的_。20、在微观物理学中，不确定关系告诉我们，如果要准确地确定粒子的位置(即x更小)_的测量一定会更不准确(即p更大)，也就是说，不可能同时准确地测量粒子的_和_。三、计算题21、如图3所示为示波管示意图，电子的加速电压u104v，打在荧光屏上电子的位置确定在0.1mm范围内，可以认为令人满意，则电子的速度是否可以完全确定？是否可以用经典力学来处理？电子质量m9.11031kg。22、在波粒二象性和不确定关系的基础上，建立了什么?对现象生活、生产和科学技术的发展 起到了惊人的作用，比如现代半导体材料的研究和发展等。23、设子弹的质量为0.01kg ， 枪口直径为0.5cm ， 试求子弹射出枪口时横向速度的不确定量24、试求原子中电子速度的不确定量，取原子的线度约10-10m25、一灰尘质量为m1012kg ， 速度为v10m/s ， 用毫米刻度尺测得其某一时刻位置为x52.33cm。毫米刻度尺的最大误差x0.05cm ， 则其速度的最小误差为多少m/s。答案解析部分一、选择题 1、【答案】a 【考点】物质波 【解析】【解答】光和电子、质子等实物粒子都具有波粒二象性，选项a正确；如果以x表示粒子位置的不确定量，以p表示粒子在x方向上的不确定量，那么xp ，h为普朗克常数表明，粒子的位置与动量不可同时被确定，故b错误；1900年德国物理学家普朗克认为能量是由一份一份不可分割最小能量值组成，每一份称为能量子e=hv，1905年爱因斯坦从中得到启发，提出了光子说的观点故c错误；康普顿在研究石墨对x射线的散射中发现了康普顿效应，康普顿效应进一步表面光子具有动量，进一步证明了光具有粒子性故d错误；故选a.【分析】从物理学史；光的波粒二象性考虑； 2、【答案】c 【考点】物质波 【解析】【解答】根据光是概率波的概念，对于一个光子通过单缝落在何处是不能确定的，只是落在中央的概率较大，故使得中央出现亮条纹，其实对一个光子来说也有可能落在暗纹处，但是几率很小，综上所述，只有c的叙述准确，故abd错误，c正确故选：c。【分析】根据概率波可以解. 3、【答案】d 【考点】物质波 【解析】【解答】a、光子在空间各点出现的可能性的大小（概率）可用波动规律来描述所以从光子的概念上看，光波是一种概率波光波和物质波都属于概率波，且都具有波粒二象性，故a错误；b、如果以x表示粒子位置的不确定量，以p表示粒子在x方向上的不确定量，那么xp ，h为普朗克常数表明，粒子的位置与动量不可同时被确定，故b错误；c、普朗克的量子化假设是为了解释黑体辐射规律，故c错误；d、光和电子、质子等实物粒子都具有波粒二象性d正确；故选：d【分析】光和电子、质子等实物粒子都具有波粒二象性 4、【答案】c 【考点】物质波 【解析】【解答】a、最新的原子理论指出，原子中电子不能用确定的坐标描述，但是它们在空间各处出现的几率是有一定规律的，氢原子的电子运行轨道实质上是电子出现概率大的地方故a正确；b、c、根据不确定原理，在微观领域，不可能同时准确地知道粒子的位置和动量，所以我们不能用确定的坐标描述电子在原子中的位置故b正确，c不正确；d、微观粒子的轨迹无法描述，但是大量的微观粒子运动规律是：在空间各处出现的几率是有一定规律的，是一种概率波故d正确【分析】最新的原子理论指出，原子中电子不能用确定的坐标描述，但是它们在空间各处出现的几率是有一定规律的，是一种概率波描述电子在原子核外空间的一定轨道上绕核做高速圆周运动的原子模型是玻尔原子模型 5、【答案】a 【考点】物质波 【解析】【解答】a、在大剂量的照射下，放射性对人体和动物存在着某种损害作用放射性也能损伤剂量单位遗传物质，主要在于引起基因突变和染色体畸变，使一代甚至几代受害，故a错误；b、放射性的废料仍然有放射性，故对放射性的废料，要装入特制的容器并埋入深地层进行处理，故b正确；c、放射性会向各个方向放射射线，故射线探伤仪中的放射源必须存放在特制容器里，而不能随意放置，故c正确；d、放射性废物中的放射性物质，采用一般的物理、化学及生物学的方法都不能将其消灭或破坏，只有通过放射性核素的自身衰变才能使放射性衰减到一定的水平而许多放射性元素的半衰期十分长，并且衰变的产物又是新的放射性元素，所以放射性废物与其它废物相比在处理和处置上有许多不同之处；故对可能产生放射性污染的场所或物品进行检测是很有必要的，故d正确；本题选错误的，故选a【分析】放射性是指元素从不稳定的原子核自发地放出射线，（如射线、射线、射线等）而衰变形成稳定的元素而停止放射（衰变产物），这种现象称为放射性衰变时放出的能量称为衰变能量原子序数在83（铋）或以上的元素都具有放射性，但某些原子序数小于83的元素（如锝）也具有放射性 6、【答案】c 【考点】物质波 【解析】【解答】由不确定性关系xp ，知缝宽时，位置不确定性越大，则动量的不确定性较小，反之亦然，因此选项c正确【分析】经典力学的局限性一节提到，经典力学在围观，高速情况下不再适用，经典力学的适用条件为，宏观世界，低速运动 7、【答案】d 【考点】物质波 【解析】【解答】a、由于光子的运动既有波动性，又有粒子性，所以不受外力作用时光子就不可能会做匀速运动故a错误；b、由于光子的运动既有波动性，又有粒子性，所以光子受到恒定外力作用时就也不可能像宏观的物体一样做匀变速运动故b错误；c、由于电子的运动既有波动性，又有粒子性，所以电子的运动具有不确定性故c错误；d、由于微观粒子的运动既有波动性，又有粒子性，所以运用牛顿力学无法确定微观粒子的运动规律故d正确故选：d【分析】根据光的波粒二象性解答即可 8、【答案】c 【考点】物质波 【解析】【解答】由不确定性关系的定义出发进行分析得，c正确.a、b、d只是说明了其中的某一方面，而没有对不确定性关系作进一步深刻的认识【分析】不确定性关系的定义出发进行分析得 9、【答案】c 【考点】物质波 【解析】【解答】a、公式h中不是等号，故如果动量的不确定范围越小，不能说明与之对应的坐标的不确定范围就越大，故a错误；b、公式h中不是等号，故如果坐标的不确定范围越小，不能说明动量的不确定范围就越大，故b错误；c、公式h中不是等号，故动量的不确定范围和与之对应的坐标的不确定范围不成反比关系，故c正确；d、公式h中不是等号，故动量的不确定范围和与之对应的坐标的不确定范围，没有唯一确定的关系，故d错误；故选：c【分析】不确定关系式：h ， 根据该关系式讨论即可 10、【答案】a 【考点】物质波 【解析】【解答】不确定性原理表明，粒子的位置与动量不可同时被确定，位置的不确定性与动量的不确定性遵守不等式：xp ,a对【分析】不确定性原理表明，粒子的位置与动量不可同时被确定，位置的不确定性与动量的不确定性遵守不等式 11、【答案】c 【考点】物质波 【解析】【解答】由德布罗意波公式=h/p得p=h/而p=mv ， 则v=h/m= m/s=2.18103m/s所以e= mv2= 1.671027(2.18103)2j=3.9710-21j因此热中子的动能的数量级10-21j【分析】热中子的动能由热中子的质量与速度求出，然而速度则是由=h/p与p=mv算出. 12、【答案】d 【考点】物质波 【解析】【解答】不确定性原理表明，粒子的位置与动量不可同时被确定，位置的不确定性与动量的不确定性遵守不等式：xp ，不确定性关系不仅适用于电子和光子等微观粒子，也适于宏观物体，故abc错误、d正确故选：d【分析】不确定性原理表明，粒子的位置与动量不可同时被确定，位置的不确定性与动量的不确定性遵守不等式：xp 13、【答案】d 【考点】物质波 【解析】【解答】不确定性原理表明，粒子的位置与动量不可同时被确定，位置的不确定性与动量的不确定性遵守不等式：xp ，x与p测量精度与测量仪器及测量方法是否完备无关不确定性关系不仅适用于电子和光子等微观粒子，也适于宏观物体，故abc错误、d正确【分析】不确定性原理表明，粒子的位置与动量不可同时被确定，位置的不确定性与动量的不确定性遵守不等式：xp 14、【答案】e 【考点】物质波 【解析】【解答】a、a图中若满足动量守恒定律，还要看碰撞之后的运动情况：只有同时满足动量守恒定律与动能守恒时（是弹性碰撞）碰后的速度一定为v故a错误；b、根据左手定则可得，b图射线甲是粒子流故b错误；c、c图中在光的颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大故c不正确；d、链式反应属于重核的裂变故d不正确；e、根据不确定性等对衍射的解释，中央亮条的宽度代表粒子动量的不确定范围故e正确【分析】a图中若满足动量守恒定律，还要看碰撞之后的运动情况；b图射线甲是粒子流；在光的颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大；链式反应属于重核的裂变；中央亮条的宽度代表粒子动量的不确定范围15、【答案】a 【考点】物质波 【解析】【解答】a、不确定性原理表明，粒子的位置与动量不可同时被确定，即关系xp 可以理解为微观粒子的动量和位置不可同时确定故a正确；b、放出粒子后，转变成的新核所对应的元素比原来增加一个质子数，不是原来元素的同位素，故b错误；c、半衰期仅仅与元素本身有关，放射性元素衰变的快慢跟原子所处的化学状态和外部条件无关，升高放射性物质的温度，不会缩短其半衰期故c不正确；d、卢瑟福的粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，不能证明原子核是由质子和中子组成的故d错误故选：a【分析】不确定性原理表明，粒子的位置与动量不可同时被确定，位置的不确定性与动量的不确定性遵守不等式：xp ；衰变时，中子转变成质子，放出电子，导致质子数增加1个，则产生新的原子；半衰期仅仅与元素本身有关；卢瑟福的粒子散射实验提出了原子的核式结构模型 二、填空题16、【答案】x2.6410-38m 【考点】物质波 【解析】【解答】不确定性原理表明，粒子的位置与动量不可同时被确定，位置的不确定性与动量的不确定性遵守不等式：xp ,解答得【分析】由粒子的位置与动量不可同时被确定，位置的不确定性与动量的不确定性遵守不等式可得17、【答案】5.31020；5.31020 【考点】物质波 【解析】【解答】设质子的位置不确定范围等于原子核的半径，即x1015m ， 由不确定关系公式xp ，得p 5.31020kgm/s。同理，电子被限制在核内，动量的不确定范围与质子一样为：【分析】不确定性原理表明，粒子的位置与动量不可同时被确定，位置的不确定性与动量的不确定性遵守不等式：xp 18、【答案】位置；动量；加速度；位置；动量 【考点】物质波 【解析】【解答】不确定性原理表明，粒子的位置与动量不可同时被确定，位置的不确定性与动量的不确定性遵守不等式【分析】不确定性原理表明，粒子的位置与动量不可同时被确定，位置的不确定性与动量的不确定性遵守不等式：xp19、【答案】微观粒子；位置的；x方向上动量的；xp；不确定性关系 【考点】物质波 【解析】【解答】不确定性原理表明，粒子的位置与动量不可同时被确定，位置的不确定性与动量的不确定性遵守不等式：xp 【分析】考查衍射不明显时，位置不确定量较大，而动量不确定量较小，当发生明显的衍射时，位置不确定量较小，而动量不确定量较大，从而即可求解20、【答案】动量；位置；动量 【考点】物质波 【解析】【解答】不确定性原理表明，粒子的位置与动量不可同时被确定,位置的不确定性与动量的不确定性遵守不等式：xp ，更窄的狭缝可以更准确地测得粒子的