高中物理 17.417.5概率波 不确定性关系课时训练（含解析）新人教版选修35.doc

17.4-17.5概率波 不确定性关系【小题达标练】一、选择题1.下列说法正确的是()a.光子相当于高速运动的质点b.光的直线传播只是宏观近似规律c.电子和其他微粒的物质波不是概率波d.光子与电子是同样的一种粒子【解析】选b。光子是能量粒子,不能看成高速运动的质点,a错;光的波长很短,比一般物体的尺寸小得多,所以光的衍射非常不明显,可看成直线传播,它只是一种近似,b正确;电子和其他微粒,由于同样具有波粒二象性,所以它们的物质波也是概率波,c错误;虽然光子与电子都是微观粒子,但电子是实物粒子,有静止质量,光子不是实物粒子,没有静止质量,电子是以实物形式存在的物质,光子是以场形式存在的物质,所以不能说光子与电子是同样的一种粒子,d错误。2.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【解析】选d。光子不同于宏观力学的粒子,不能用宏观粒子的牛顿力学规律分析光子的运动,选项a、b错误;根据概率波、不确定性关系可知,选项c错误,故选d。3.(2015哈师附中高二检测)显微镜观看细微结构时,由于受到衍射现象的影响而观察不清,因此观察越细小的结构,就要求波长越短,波动性越弱。在加速电压值相同的情况下,电子显微镜与质子显微镜的分辨本领,下列判定正确的是()a.电子显微镜分辨本领较强b.质子显微镜分辨本领较强c.两种显微镜分辨本领相同d.两种显微镜分辨本领不便比较【解析】选b。在电场中加速eu=12mv2=p22m,又由物质波公式=hp得=h2meu,所以经相同电压加速后的质子与电子相比,质子的物质波波长短,波动性弱,从而质子显微镜分辨本领较强,即b选项正确。【补偿训练】(多选)以下说法中正确的是()a.光波和物质波都是概率波b.实物粒子不具有波动性c.光的波动性是光子之间相互作用引起的d.光通过狭缝后在屏上形成明暗相间的条纹,光子在空间出现的概率可以通过波动规律确定【解析】选a、d。光波和物质波都是概率波,可通过波动规律来确定,故a、d正确,b错误;光的波动性是光的属性,不是光子间相互作用引起的,c错误。4.(多选)关于不确定性关系xph4有以下几种理解,其中正确的是()a.微观粒子的动量不可能确定b.微观粒子的坐标不可能确定c.微观粒子的动量和坐标不可能同时确定d.不确定性关系不仅适用于电子和光子等微观粒子,也适用于其他宏观粒子【解析】选c、d。不确定性关系xph4表示确定位置、动量的精度互相制约,此长彼消,当粒子位置不确定性变小时,粒子动量的不确定性变大;当粒子位置不确定性变大时,粒子动量的不确定性变小。故不能同时准确确定粒子的动量和坐标。不确定性关系也适用于其他宏观粒子,不过这些不确定量微乎其微。5.(多选)电子的运动受波动性的支配,对于氢原子的核外电子,下列说法正确的是()a.氢原子的核外电子可以用确定的坐标描述它们在原子中的位置b.电子绕核运动时,可以运用牛顿运动定律确定它的轨道c.电子绕核运动的“轨道”其实是没有意义的d.电子轨道只不过是电子出现的概率比较大的位置【解析】选c、d。微观粒子的波动性是一种概率波,对于微观粒子的运动,牛顿运动定律已经不适用了,所以氢原子的核外电子不能用确定的坐标描述它们在原子中的位置,电子的“轨道”其实是没有意义的,电子轨道只不过是电子出现的概率比较大的位置,综上所述,c、d正确。6.(多选)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大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【解析】选b、c。由不确定性关系xph4知缝宽时,位置不确定性越大,则动量的不确定性越小,反之亦然,因此选项b、c正确。7.(多选)为了验证光的波粒二象性,在双缝干涉实验中将光屏换成照相底片,并设法减弱光的强度,下列说法正确的是()a.使光子一个一个地通过双缝干涉实验装置的狭缝,如果时间足够长,底片上将出现双缝干涉图样b.使光子一个一个地通过双缝干涉实验装置的狭缝,如果时间足够长,底片上将出现不太清晰的双缝干涉图样c.大量光子的运动规律显示出光的粒子性d.个别光子的运动显示出光的粒子性【解析】选a、d。单个光子运动具有不确定性,大量光子落点的概率分布遵循一定规律,显示出光的波动性。使光子一个一个地通过双缝,如果时间足够长,底片上会出现明显的干涉图样,a正确,b、c错误;由光的波粒二象性知,个别光子的运动显示出光的粒子性,d正确。二、非选择题8.在单缝衍射实验中,若单缝宽度是1.010-9m,那么光子经过单缝发生衍射,动量不确定量是多少?【解析】由题目可知光子位置的不确定量x=1.010-9m,解答本题需利用不确定性关系。单缝宽度是光子经过狭缝的不确定量即x=1.010-9m,由xph4有1.010-9p6.6310-344,则p5.310-26kgm/s.答案:p5.310-26kgm/s【大题提升练】1.(1)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()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(2)一电子具有200 m/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9.110-31kg)【解析】(1)选b。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。(2)由不确定性关系xph4得电子位置的不确定范围xh4p=6.6310-3443.149.110-312000.01%m=2.9010-3m。答案:(1)b(2)x2.9010-3m2.(1)(多选)下列说法中正确的是()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d.光波和物质波都是概率波e.光的波动性是光子本身固有的性质,不是光子之间相互作用引起的(2)如图所示为示波管示意图,电子的加速电压u=104v,打在荧光屏上电子的位置确定在0.1 mm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m=9.110-31kg。【解析】(1)选c、d、e。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,故a错误;光子说并没有否定光的电磁说,光子能量公式=h,体现了其粒子性和波动性,b错误,c正确;光波和物质波都是概率波,d正确;光的波动性是光子本身固有的性质,不是光子之间相互作用引起的,e正确。(2)x=10-4m,由xph4得,动量的不确定量最小值约为p510-31kgm/s,其速度不确定量最小值v0.55 m/s。12mv2=eu=1.610-19104j=1.610-15j,v=6107m/s,v远小于v,电子的速度可以完全确定,可以用经典力学来处理。答案:(1)c、d、e(2)可以完全确定可以用经典力学来处理【补偿训练】1.下列说法正确的是()a.光波是一种概率波b.光波是一种机械波c.单色光从光密介质进入光疏介质时,光子的能量改变d.单色光从光密介质进入光疏介质时,光的波长不变【解析】选a。据光的电磁说可知b选项错误。据光的波粒二象性可知,光是一种概率波,a选项正确。任何单色光在传播过程中其频率总保持不变,但波速v却随介质的改变而改变(v=cn)。据e=h知,单色光在传播过程中,单个光子的能量总保持不变,c选项错误。据n=cv,v=得=cn,光密介质的折射率较大,故当光从光密介质进入光疏介质时波长变大,d选项错