2019-2020学年高中物理 第17章 波粒二象性 第4、5节 概率波 不确定性关系课下作业（含解析）新人教版选修3-5

第4节 概率波 第5节 不确定性关系随堂巩固1(概率波的理解)(多选)在单缝衍射实验中，中央亮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一定落在中央亮纹处b一定落在亮纹处c可能落在暗纹处d落在中央亮纹处的可能性最大解析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，是不确定的，但概率最大的是落在中央亮纹处，当然也可落在其他亮纹处，还可能落在暗纹处，不过，落在暗纹处的概率很小，故c、d选项正确。答案cd2(概率波的理解)(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光波和物质波都是概率波，光子在空间出现的概率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。答案ad3(不确定性关系的理解)(多选)下列说法正确的是a宏观物体的动量和位置可准确测定b微观粒子的动量和位置可准确测定c微观粒子的动量和位置不可同时准确测定d宏观粒子的动量和位置不可同时准确测定解析根据不确定关系的理解可知，a、c两项正确。答案ac4(不确定性关系的理解)(多选)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解析不确定性关系表明无论采用什么方法试图确定x和p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不确定限度，故a、d正确。答案ad限时检测限时45分钟题组一对概率波的理解1(多选)下列各种波是概率波的是a声波b无线电波c光波d物质波解析声波是机械波，a错；电磁波是一种能量波，b错；由概率波的概念和光波以及物质波的特点分析可以得知光波和物质波均为概率波，故c、d正确。答案cd2(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微观粒子的波动性是一种概率波，对应微观粒子的运动，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。答案cd3(多选)1927年戴维逊和革末完成了电子衍射实验，该实验是荣获诺贝尔奖的重大近代物理实验之一，如图1741所示的是该实验装置的简化图。下列说法正确的是图1741a亮条纹是电子到达概率大的地方b该实验说明物质波理论是正确的c该实验说明了光子具有波动性d该实验说明实物粒子具有波动性解析该实验说明物质波理论是正确的，实物粒子也具有波动性，亮条纹是电子到达概率大的地方，不能说明光子具有波动性，故a、b、d正确，c错误。答案abd4在做双缝干涉实验时，发现100个光子中有96个通过双缝后打到了观察屏上的b处，则b处是a亮纹b暗纹c既有可能是亮纹也有可能是暗纹d不能判断解析由光子按波的概率分布的特点去判断，由于大部分光子都落在b点，故b处一定是亮纹，选项a正确。答案a5(多选)在光的单缝衍射实验中，在光屏上放上照相底片，并设法控制光的强度，尽可能使光子一个一个地通过狭缝，假设光子出现在中央亮纹的概率为90%，下列说法正确的是a第一个光子一定出现在中央亮纹上b第一个光子可能不出现在中央亮纹上c如果前9个光子均出现在中央亮纹上，则第10个光子还有可能出现在中央亮纹上d如果前9个光子均出现在中央亮纹上，则第10个光子一定不能出现在中央亮纹上解析对每个光子而言，出现在中央亮纹的概率均为90%，所以第一个光子有可能出现在中央亮纹上，也有可能不出现在中央亮纹上，如果前9个光子均出现在中央亮纹上，第10个光子出现在中央亮纹的概率为90%，所以第10个光子可能会出现在中央亮纹上，因此b，c正确，a，d错误。答案bc6如图1742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图1742a只有两条亮纹b有多条明暗相间的条纹c没有亮纹d只有一条亮纹解析由于粒子源产生的粒子是微观粒子，它的运动受波动规律支配，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b正确。答案b题组二对不确定性关系的理解7(多选)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abc8(多选)在单缝衍射实验中，从微观粒子运动的不确定性关系可知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，则动量的不确定性越小，反之亦然，因此选项b、c正确。答案bc9(多选)光通过单缝所发生的现象，用位置和动量的不确定性关系的观点加以解释，下列叙述正确的是a单缝宽，光沿直线传播，是因为单缝越宽，位置不确定量x越大，动量不确定量p越大的缘故b单缝宽，光沿直线传播，是因为单缝越宽，位置不确定量x越大，动量不确定量p越小的缘故c单缝窄，中央亮纹宽，是因为单缝越窄，位置不确定量x越小，动量不确定量p越小的缘故d单缝窄，中央亮纹宽，是因为单缝越窄，位置不确定量x越小，动量不确定量p越大的缘故解析由粒子位置不确定量x与粒子动量不确定量p的不确定性关系：xp可知，单缝越宽，位置不确定量x越大，动量不确定量p越小，所以光沿直线传播，b正确；单缝越窄，位置不确定量x越小，动量不确定量p越大，所以中央亮纹越宽，d正确。答案bd10电子显微镜的最高分辨率高达0.2 nm，如果有人制造出质子显微镜，在加速到相同的速度情况下，质子显微镜的最高分辨率将a小于0.2 nmb大于0.2 nmc等于0.2 nmd以上说法均不正确解析显微镜分辨能力与波长有关，越短，分辨能力越强,由知，v相同时，质子物质波更短。答案a11经150 v电压加速的电子束沿同一方向射出，穿过铝箔后射到其后的屏上，则a所有电子的运动轨迹均相同b所有电子到达屏上的位置坐标均相同c电子到达屏上的位置坐标可用牛顿运动定律确定d电子到达屏上的位置受波动规律支配，无法用确定的坐标来描述它的位置解析电子属于微观粒子，由不确定关系可知a、b、c均错；电子被加速后其德布罗意波波长11010 m，穿过铝箔时发生衍射，电子到达屏上的位置受波动规律支配，只能通过概率波进行统计性的描述。答案d12(多选)下列说法正确的是a光的频率越低，其粒子性越显著b光波不同于宏观概念中的那种连续的波，它是表明大量光子运动规律的一种概率波c物质波理论告诉我们，任何运动的微观粒子都具有波粒二象性d在光的单缝衍射实验中，狭缝变窄，光子动量的不确定量变大解析光的频率越高，粒子性越显著，a错误；光波不同于宏观概念中的波，它是一种概率波，b正确；任何运动的微观粒子都对应一定的波长，都具有波粒二象性，c正确；在光的单缝衍射实验中，狭缝变窄位置不确定量变小。由xp，则光子动量的不确定量变大，d正确。答案bcd13一电子具有400 m/s的