高中物理第十七章波粒二象性4概率波课后训练新人教版选修

4 概率波课后训练基础巩固1下列说法中正确的是()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2为了验证光的波粒二象性，在双缝干涉实验中将光屏换成感光胶片，并设法减弱光的强度，下列说法正确的是()A曝光时间很短的照片可清楚地看出光的粒子性，曝光时间很长的照片，大量亮点聚集起来看起来是连续的，说明大量光子不具有粒子性B单个光子通过双缝后的落点无法预测，大量光子打在胶片上的位置表现出波动规律C单个光子通过双缝后做匀速直线运动D干涉条纹的亮条纹处光子到达的概率大，暗条纹处光子不能到达3有关经典物理学中的粒子，下列说法正确的是()A有一定的大小，但没有一定的质量B有一定的质量，但没有一定的大小C既有一定的大小，又有一定的质量D有的粒子还有电荷4关于经典波的特征，下列说法正确的是()A具有一定的频率，但没有固定的波长B具有一定的波长，但没有固定的频率C既具有一定的频率，也具有固定的波长D同时还具有周期性5下列叙述的情况中正确的是()A光的粒子性说明每个光子就像一个极小的球体一样B光是波，与橡皮绳上的波类似C光是一种粒子，它和物质作用是“一份一份”进行的D光子在空间各点出现的可能性大小(概率)可以用波动的规律来描述能力提升6物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，在光屏处放上照相底片，若减弱光的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝，实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只出现一些不规则的点子；如果曝光时间足够长，底片上就出现了规则的干涉条纹，对这个实验结果有下列认识，其中正确的是()A曝光时间不长时，光子的能量太小，底片上的条纹看不清楚，故出现不规则的点子B单个光子的运动没有确定的轨道C干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方D只有大量光子的行为才能表现出波动性7如图所示，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没有亮纹D只有一条亮纹8在单缝衍射实验中，中央亮条纹的光强占从单缝射入的整个光强的95%以上。假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子()A一定落在中央亮条纹处B一定落在亮条纹中C可能落在暗条纹处D落在中央亮条纹处的可能性最大9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106 Hz的无线电波的光子的能量是多大？一个频率为61014 Hz的绿色光子和1018 Hz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。1020世纪20年代，剑桥大学学生G.泰勒做了一个实验。在一个密闭的箱子里放上小灯泡、烟熏黑的玻璃、狭缝、针尖、照相底板，整个装置如图所示。小灯泡发出的光通过熏黑的玻璃后变得十分微弱，经过三个月的曝光，在底片上针尖影子周围才出现非常清晰的衍射条纹。泰勒对这照片的平均黑度进行测量，得出每秒到达底片的能量是51013 J。(1)假如起作用的光波波长约为500 nm，计算从一个光子到来和下一光子到来所相隔的平均时间，及光束中两邻近光子之间的平均距离；(2)如果当时实验用的箱子长1.2 m，根据(1)的计算结果，能否找到支持光是概率波的证据？参考答案1. 答案：B点拨： 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，但有几率较大的位置。2. 答案：B点拨：概率波的特性是个别光子的行为无法预测，表现出粒子性；大量光子的行为受波动规律支配，表现出波动性，所以A、C选项错误，B选项正确；干涉条纹的亮纹处光子达到的概率大，暗纹处光子达到的概率小，故D选项错误。3. 答案：CD点拨：根据经典物理学关于粒子的理论定义得C、D正确。4. 答案：CD点拨：根据经典波的定义和特点进行分析可以得到C、D正确。5答案：CD点拨：光的粒子性说明光是一种粒子，但到达空间某位置的概率遵守波动规律，与宏观概念的粒子和波有着本质的不同，所以选项A、B错误，D正确。根据光电效应可知，光是一种粒子，光子与电子的作用是一对一的关系，所以选项C正确。6. 答案：BCD点拨：光波是概率波，单个光子没有确定的轨道，其到达某点的概率受波动规律支配，大量光子的行为符合统计规律，受波动规律支配，才表现出波动性，出现干涉中的亮纹或暗纹，故A错误，B、D正确；干涉条纹中的亮纹处是光子到达机会多的地方，暗纹处是光子到达机会少的地方，但也有光子到达，故C正确。故选BCD。7. 答案：B点拨：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，对大量粒子运动到屏上的某点的概率，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B正确。8. 答案：CD点拨：根据光波是概率波的概念，对于一个光子通过单缝落在何处，是不可确定的，但概率最大的是落在中央亮条纹处，可达95%以上。当然也可能落在其他亮条纹处，还可能落在暗条纹处，只不过落在暗条纹处的概率很小而已，故C、D正确。9. 答案：见点拨点拨：由公式Eh得：E1h16.631034106 J6.631028 JE2h26.63103461014 J3.9781019 JE3h36.6310341018 J6.631016 J低频电磁波的光子能量小，波长长，容易观察到干涉和衍射现象，波动性显著，在衍射的亮纹处表示到达的光子数多，概率大，而在暗纹处表示到达的光子数少，概率小。相比之下，高频电磁波光子能量大，波长极短，很难找到其发生明显衍射的狭缝或障碍物，因而波动性不容易观察到，粒子性显著。10. 答案：(1)8.0107 s2.4102 m(2)见点拨点拨：(1)对于500 nm的光子能量为hh6.631034 J4.01019 J。因此每秒到达底片的光子数为n1.25106。如果光子是依次到达底片的，则光束中相邻两光子到达底片的时间间隔是t8.0107 s两相邻光子间平均距离为sct3.01088.0107 m2.4102 m。(2)由(1)的计算结果可知，两光子间距有2.4102 m，而箱子长只