鲁科版选修35 实物粒子的波粒二象性 “基本粒子”与恒星演化 第1课时 作业.docx

4.4实物粒子的波粒二象性4.5不确定关系1下列物理实验中，能说明粒子具有波动性的是()a通过研究金属的遏止电压与入射光频率的关系，证明了爱因斯坦光电效应方程的正确性b通过测试多种物质对x射线的散射，发现散射射线中有波长变大的成分c通过电子双缝实验，发现电子的干涉现象d利用晶体做电子束衍射实验，证实了电子的波动性答案cd解析干涉和衍射是波特有的现象，由于x射线本身就是一种波，而不是实物粒子，故x射线散射中有波长变大的成分，并不能证实物质波理论的正确性，即a、b不能说明粒子的波动性，证明粒子的波动性只能是c、d.2下列关于物质波的说法中正确的是()a实物粒子具有粒子性，在任何条件下都不可能表现出波动性b宏观物体不存在对应波的波长c电子在任何条件下都能表现出波动性d微观粒子在一定条件下能表现出波动性答案d3下列说法中正确的是()a质量大的物体，其德布罗意波长短b速度大的物体，其德布罗意波长短c动量大的物体，其德布罗意波长短d动能大的物体，其德布罗意波长短答案c解析由物质波的波长，得其只与物体的动量有关，动量越大其波长越短4.关于物质波，下列说法正确的是( )a.速度相等的电子和质子，电子的波长大b.动能相等的电子和质子，电子的波长小c.动量相等的电子和中子，中子的波长小d.甲电子速度是乙电子的3倍，甲电子的波长也是乙电子的3倍解析：由=可知动量大的波长小，电子与质子的速度相等时，电子动量小，波长大.电子与质子动能相等时，由动量与动能的关系式：p=可知，电子的动量小，波长大.动量相等的电子与中子，其波长应相等.如果甲、乙两电子的速度远小于光速，甲的速度是乙的三倍，则甲的波长应是乙的.答案：a5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cx与p测量精度与测量仪器及测量方法是否完备有关dx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解析不确定关系表明，无论采用什么方法试图确定位置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关系所给出的限度故a、d正确6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答案abc7关于不确定性关系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微观粒子的位置坐标不可确定c微观粒子的动量和位置不可能同时确定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答案cd解析本题主要考查对不确定性关系xp的理解，不确定性关系表示确定位置、动量的精度相互制约，此长彼消，当粒子的位置不确定性小时，粒子动量的不确定性大；反之亦然故不能同时确定粒子的位置和动量不确定性关系是自然界中的普遍规律，对微观世界的影响显著，对宏观世界的影响不可忽略，故c、d正确8.下列关于德布罗意波的认识，正确的解释是()a任何一个物体都有一种波和它对应，这就是物质波bx光的衍射证实了物质波的假设是正确的c电子的衍射证实了物质波的假设是正确的d宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，所以宏观物体不具有波动性答案c解析运动的物体才具有波动性，a项错；宏观物体由于动量太大，德布罗意波波长太小，所以看不到它的干涉、衍射现象，但仍具有波动性，d项错；x光是波长极短的电磁波，是光子，它的衍射不能证实物质波的存在，b项错；只有c项正确9已知5.31035 js，试求下列情况中速度测定的不确定量，并根据计算结果，讨论在宏观和微观世界中进行测量的不同情况(1)一个球的质量m1.0 kg，测定其位置的不确定量为106 m；(2)电子的质量me9.11031 kg，测定其位置的不确定量为1010 m.答案见解析解析(1)球的速度测定的不确定量vm/s5.31029 m/s这个速度不确定量在宏观世界中微不足道，可认为球的速度是确定的，其运动遵从经典物理学理论(2)原子中电子的速度测定的不确定量vm/s5.8105 m/s这个速度不确定量不可忽略，不能认为原子中的电子具有确定的速度，其运动不能用经典物理学理论处理10.刘翔在雅典奥运会上110米栏的夺冠成绩为1291，其质量约为80 kg，计算刘翔110米栏跑中德布罗意波波长，并说明其波动性如何.解析：=m=1.110-36m可见波长极短，其波动性很难表现出来.答案：1.110-36m11.如果一个中子和一个质量为10 g的子弹都以103 m/s的速度运动，则它们的德布罗意波的波长分别是多大？(中子的质量为1.671027 kg，普朗克常量为6.631034 js)答案4.01010 m6.631035 m解析中子的动量为p1m1v子弹的动量为p2m2v据知中子和子弹的德布罗意波长分别为1，2联立以上各式解得1，2将m11.671027 kg，v103 m/sh6.631034 js，m21.0102 kg代入上面两式可解得14.01010 m，26.631035 m12.电子的质量me=9.010-31 kg，测定其速度的不确定量为210-6 m/s，求其位置测定的不确定量.(=5.310-35js)解析：由不确定性关系xp,p=mv知x=m=29.4 m.答案：29.4 m13.质量为10 g、速度为300 m/s在空中飞行的子弹，其德布罗意波长是多少？为什么我们无法观察出其波动性？【解析】子弹在空中飞行时的动量pmv10103300 kgm/s3 kgm/s子弹的德布罗意波长为 m2.211034 m由于子弹的德布罗意波长极短，故无法观察到其波动性【答案】2.211034 m由于子弹的德布罗意波长极短，无法观察到其波动性14已知5.31035 js，试求下列情况中速度测定的不确定量(1)一个球的质量m1.0 kg，测定其位置的不确定量为106 m.(2)电子的质量m9.01031 kg，测定其位置的不确定量为1010 m(即在原子的数量级)【解析】(1)m1.0 kg，x1106 m，由xp，pmv知v1 m/s5.31029 m/s.(2)me9.01031 kg，x21010 mv2 m/s5.89105 m/s.【答案】(1)5.31029 m/s(2)5.89105 m/s15.古巴名将罗伯斯在多哈室内田径世锦赛男子60米栏中,以7秒34的成绩夺得冠军,并打破世锦赛纪录。设罗伯斯质量约为74kg,计算他在60 m栏跑中的德布罗意波长为多少?解析:罗伯斯在60米栏跑时对应德布罗意波长为=hp=hmv=6.6310-3474607.34m1.09610-36m。答案:1.09610-36一颗质量为10 g的子弹，具有200 m/s的速率，若其动量的不确定范围为动量的0.01%(这在宏观范围是十分精确的了)，则该子弹位置的不确定范围为多大？答案大于或等于2.61031 m解析子弹的动量为pmv0.01200 kgm/s2.0 kgm/s动量的不确定范围p0.01%p1.01042.0 kgm/s2.0104 kgm/s由不确定性关系式xp， 得子弹位置的不确定范围x m2.61031 m.16.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？答案p5.31026 kgm/s解析由题意可知光子位置的不确定量x1.0109 m，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位置不确定量，即x1.0109 m，由xp有：1.0109 mp.得p5.31026 kgm/s.17在微观物理学中，由于我们不可能同时准确地知道单个粒子的位置和动量，粒子出现的位置是无规律可循的这种说法对吗？为什么？答案：不对由xp可知，虽然我们不能准确地知道单个粒子的实际运动情况，但粒子出现的位置并不是无规律可循的我们可以知道大量粒子运动的统计规律，可以知道粒子在某点出现的概率18质量为m50 kg的人，以v15 m/s的速度运动，试求人的德布罗意波波长答案8.81037 m解析由公式，pmv得此人的德布罗意波波长 m8.81037 m.19已知5.31035 js，试求下列情况中速度测定的不确定量，并根据计算结果，讨论在宏观和微观世界中进行测量的不同情况(1)一个球的质量m1.0 kg，测定其位置的不确定量为106 m；(2)电子的质量m