20192020学年高中物理第十七章4概率波5不确定性关系练习(含解析)新人教选修35

20192020学年高中物理第十七章4概率波5不确定性关系练习(含分析)新人教版选修3520192020学年高中物理第十七章4概率波5不确定性关系练习(含分析)新人教版选修356/6蒄PAGE6蚃螈肃蚈20192020学年高中物理第十七章4概率波5不确定性关系练习(含分析)新人教版选修35

4概率波5不确定性关系

基础牢固

1.以下说法正确的选项是()

概率波就是机械波

物质波是一种概率波

,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

分析:概率波与机械波是两个见解,实质不相同,选项A、C错误;物质波是一种概率波,吻合概率波的特点,选项B正确;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,但有概率较大的地址,选项D错误。

答案:B

2.以下各种波是概率波的是()

分析:水波、绳波是机械波,选项A、C错误。电磁波是一种能量波,选项B错误。由概率波的见解

和物质波的特点分析能够得知物质波是概率波,应选项D正确。

答案:D

?3.(多项选择)依照不确定性关系xp≥4π,判断以下说法正确的选项是()x精度时,p的精度下降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可否齐全有关D.x与p测量精度与测量仪器及测量方法可否齐全没关分析:不确定性关系表示无论采用什么方法试图确定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可否齐全没关。无论怎样改进测量仪器和测量方

法,都不能能超越不确定性关系所给出的限度,应选项A、D正确。答案:AD

(多项选择)为了考据光的波粒二象性,在双缝干涉实验中将光屏换成照相底片,并想法减弱光的强

度。以下说法正确的选项是()

A.使光子一个一个地经过双缝干涉实验装置的狭缝,若是时间足够长,底片大将出现双缝干涉图样

B.使光子一个一个地经过双缝干涉实验装置的狭缝,若是时间足够长,底片大将出现不太清楚的双

缝干涉图样

C.大量光子的运动规律显示出光的粒子性

D.少量光子的运动显示出光的粒子性

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分析:单个光子运动拥有不确定性,但落点的概率分布依照必然规律,显示出光的颠簸性。使光子一个一个地经过双缝,若是时间足够长,底片上会出现明显的干涉图样,选项A正确,选项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,选项D正确。答案:AD

用显微镜观看细微结构时,由于碰到衍射现象的影响而观察不清,因此观察越微小的结构,就

要求波长越短,即颠簸性越弱。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,

以下判断正确的选项是()

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

1?2??分析:在电场中加速eU=2??2=2?,又由物质波公式?=?得?=√2???,因此经相同电压加速后的质子与电子对照,质子的物质波波长短,颠簸性弱,从而质子显微镜分辨本领较强,即选项B正确。答案:Bxp≥?6.(多项选择)关于不确定性关系4π有以下几种理解,其中正确的选项是()A.微观粒子的动量不能能确定

B.微观粒子的坐标不能能确定

C.微观粒子的动量和坐标不能能同时确定

D.不确定性关系不但适用于电子和光子等微观粒子,也适用于其他宏观粒子分析:不确定性关系xp≥?,此消彼长,当粒子地址的不4π表示确定地址、动量的精度互相限制确定性变小时,粒子动量的不确定性变大;当粒子地址的不确定性变大时,粒子动量的不确定性变小,故不能够同时正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,但是这些不确定量不足挂齿。答案:CD

7.(多项选择)实物粒子和光都拥有波粒二象性,以下事实中突出表现颠簸性的是()

电子束经过双缝实验装置后能够形成干涉图样

β射线在云室中穿过会留下清楚的径迹

C.人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构

D.人们利用电子显微镜代替光学显微镜来观察物质的微观结构

E.光电效应实验中,光电子的最大初动能与入射光的频率有关,与入射光的强度没关

分析:干涉、衍射是波拥有的特点,A、C项正确;β射线在云室中留下径迹是由于其电离作用,与波

动性没关,B项错误;由于存在衍射现象,且波长越长,衍射越明显,因此衍射现象限制了显微镜的分

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辨本领,高速电子束的物质波波长比可见光的波长小得多,因此人们研制出电子显微镜观察物质的微观结构,D项正确;光电效应只表现了光的粒子性,E项错误。本题吻合要求的是A、C、D选项。答案:ACD8.一辆摩托车以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怎样的?分析:依照不确定关系≥?得x≥?×10-34-384π4πΔ?=m26410m。xp4××100×20=.×答案:大于等于2.64×10-38m

能力提升

(多项选择)物理学家做了一个幽默的实验:在双缝干涉实验中,在光屏处放上照相底片,若减弱光

波的强度,使光子只能一个一个地经过狭缝,实验结果表示,若是曝光时间不太长,底片上只出现一

些不规则的点;若是曝光时间足够长,底片上就出现了规则的干涉条纹。对这个实验结果,以下认识

正确的选项是()

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

单个光子的运动没有确定的轨道

C.干涉条纹中光明的部分是光子到达机遇很多的地方

D.只有大量光子的行为才能表现出颠簸性

分析:曝光时间不长时,少量光子表现出粒子性,使底片上出现了不规则的点,而曝光时间足够长时,大量光子的行为表现出颠簸性,底片上出现了规则的干涉条纹。综上所述选项B、C、D正确。答案:BCD2.从衍射的规律能够知道,狭缝越窄,屏上中央亮条纹就越宽,由不确定性关系式x≥?p4π判断以下说法正确的选项是()A.入射的粒子有确定的动量,射到屏上粒子就有正确的地址B.狭缝的宽度变小了,因此粒子的不确定性也变小了

C.更窄的狭缝能够改正确地测得粒子的地址,但粒子动量的不确定性却更大了

D.能够同时确定粒子的地址和动量

?x减小了,p变大,即动量的不确定性变大,应选项C正确,分析:由xp≥?,狭缝变小了,即4选项A、B、D错误。答案:C3.在双缝干涉实验中若采用的光源特别弱,感光胶片曝光后的情况是()A.若曝光时间极短,图像显示出光的颠簸性B.若曝光时间极短,图像显示出光的粒子性C.无论曝光时间长短,都能够在感光胶片上获取明显的干涉条纹D.无论曝光时间长短,图像都表现不规则分布

3

答案:B

4.(多项选择)在考据光的波粒二象性的实验中,以下说法正确的选项是()

A.使光子一个一个地经过单缝,若是时间足够长,底片上会出现衍射图样

B.单个光子经过单缝后,底片上会出现完满的衍射图样

C.光子经过单缝的运动路线像水波相同起伏

D.单个光子经过单缝后打在底片上的情况表现出随机性,大量光子经过单缝后打在底片上的情况呈

现出规律性

答案:AD

5.★经150V电压加速的电子束沿同一方向射出,穿过铝箔后射到以后的屏上,则()

所有电子的运动轨迹均相同

所有电子到达屏上的地址坐标均相同

C.电子到达屏上的地址坐标可用牛顿运动定律确定

D.电子到达屏上的地址受颠簸规律支配,无法用确定的坐标来描述它的地址分析:电子属于微观粒子,由不确定关系可知选项A、B、C均错误,电子被加速后其德布罗意波波长??λ=?=√2??e?≈1×10-10m,穿过铝箔时发生衍射,电子到达屏上的地址受颠簸规律支配,只能经过概率波进行统计性的描述。

答案:D

6.电视显像管中的电子的加速电压为10kV,电子枪的枪口直径设为0.01cm,试求电子射出电子枪后的横向速度的不确定量(663×10-34J·s)。h=.分析:电子的横向地址不确定量001cm,由不确定关系式得x=.vx≥?×10-34m/s058m/s。4π??=4×××10-30×10-4=.答案:0.58m/s

★20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、被

烟熏黑的玻璃、狭缝、针尖、照相底片,整个装置以下列图。小灯泡发出的光经过熏黑的玻璃后变

得十分稍微,经过三个月的曝光,在底片上针尖影子周围才出现特别清楚的衍射条纹。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-13J(66310-34J·s)。5×10×h=.

若是起作用的光波波长约500nm,计算从一个光子到下一光子到达底片所相隔的平均时间及光束中两周边光子之间的平均距离;

(2)若是当时实验用的箱子长为1.2m,依照(1)的计算结果,可否找到支持光的概率波的凭据?

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分析:(1)关于λ=500nm的光子能量为

?×10-34×108ε=hν=h·?×500×10-9J-19=4.0×10J因此每秒到达底片的光子数为

=?'5×10-136n?=4×10-19×10若是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

t=1s=1s8010-7s。?×106=.×两相邻光子间平均距离为

x=ct=3.0×108×8.0×10-7m=2