2024年高中物理第十七章波立二象性第4节-第5节不确定性关系概率波随堂演练巩固提升新人教版选修3-5

PAGEPAGE1第4节-第5节不确定性关系概率波[随堂检测]1．(多选)(2024·南通中学高二检测)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AD．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．2．1927年戴维孙和革末完成了电子衍射试验，该试验是荣获诺贝尔奖的重大近代物理试验之一．如图所示的是该试验装置的简化图，下列说法不正确的是()A．亮条纹是电子到达概率大的地方B．该试验说明物质波理论是正确的C．该试验再次说明光子具有波动性D．该试验说明实物粒子具有波动性解析：选C．亮条纹是电子到达概率大的地方，该试验说明物质波理论是正确的及实物粒子具有波动性，该试验不能说明光子具有波动性，选项C说法不正确．3．(多选)用极微弱的可见光做双缝干涉试验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图甲、乙、丙所示的图象，则()A．图象甲表明光具有粒子性B．图象丙表明光具有波动性C．用紫外光视察不到类似的图案D．试验表明光是一种概率波解析：选ABD．甲图可以看到的是光点，说明光具有粒子性，随着时间的增加，这些光点的排列体现了波的干涉的规律，说明光具有波动性，同时，这种规律是大量光点出现后才表现出来的，所以光是一种概率波，选项A、B、D正确．4．(多选)依据不确定性关系ΔxΔp≥eq\f(h,4π)，推断下列说法正确的是()A．实行方法提高测量Δx精度时，Δp的精度下降B．实行方法提高测量Δx精度时，Δp的精度上升C．Δx与Δp测量精度与测量仪器及测量方法是否完备有关D．Δx与Δp测量精度与测量仪器及测量方法是否完备无关解析：选AD．不确定性关系表明无论采纳什么方法试图确定Δx和Δp中的一个，必定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，都不行能逾越不确定性关系所给出的不确定限度．故A、D正确．[课时作业]一、单项选择题1．(2024·广州高二检测)一个电子被加速后，以极高的速度在空间运动，关于它的运动，下列说法中正确的是()A．电子在空间做匀速直线运动B．电子上下左右抖动着前进C．电子运动轨迹是正弦曲线D．无法预言它的路径答案：D2．下列说法正确的是()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．在光的双缝干涉试验中，若有一个光子，则能确定这个光子落在哪个点上解析：选B．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；光的双缝干涉试验中，若有一个光子，这个光子的落点是不确定的，但有概率较大的位置．3．(2024·安庆高二检测)经150V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．全部电子的运动轨迹均相同B．全部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：选D．电子被加速后其德布罗意波波长λ＝eq\f(h,p)＝1×10－10m，穿过铝箔时发生衍射，电子的运动不再遵守牛顿运动定律，不行能用“轨迹”来描述电子的运动，只能通过概率波来描述，D正确．4．关于电子云，下列说法正确的是()A．电子云是真实存在的实体B．电子云四周的小黑点就是电子的真实位置C．电子云上的小黑点表示的是电子的概率分布D．电子云说明电子在绕原子核运动时有固定轨道解析：选C．由电子云的定义我们知道，电子云是一种稳定的概率分布，人们常用小圆点表示这种概率，小圆点的密疏代表电子在这一位置出现的概率大小，故只有C正确．5．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错误；光的波长很短，比一般物体的尺寸小得多，所以光的衍射特别不明显，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．6．对于微观粒子的运动，下列说法正确的是()A．不受外力作用时间子就会做匀速运动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，就可以确定其随意时刻的速度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；依据概率波、不确定性关系可知，选项C错误，故选D．二、多项选择题7．下列各种波属于概率波的是()A．声波 B．无线电波C．光波 D．物质波答案：CD8．以下关于近代物理学的说法中正确的是()A．光电效应现象中，光电子的最大初动能与照耀光的频率成正比B．微观粒子不能用“轨道”观点来描述粒子的运动C．对于电子和其他粒子，同样具有波粒二象性，单个粒子的位置是不确定的D．宏观物体的物质波波长特别小，极易视察到它的波动性解析：选BC．依据光电效应方程，光电效应现象中，光电子的最大初动能随照耀光的频率的增大而增大，但不成正比，选项A错误；依据不确定关系可知，不能用“轨道”的观点描述粒子运动，选项B正确；由概率波的学问可知，选项C正确；宏观物体的物质波波长特别小，极不易视察到它的波动性，选项D错误．9．下列叙述的状况中正确的是()A．光的粒子性说明每个光子就像一个微小的球体一样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解析：选CD．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．依据光电效应可知，光是一种粒子，当它同物质发生作用时，这种作用是“一份一份”进行的，所以选项C正确．10．(2024·衡水高二检测)下表列出了几种不同物体在某种速度下的德布罗意波波长和频率为1MHz的无线电波的波长，由表中数据可知()质量/kg速度(m·s－1)波长/m弹子球2.0×10－21.0×10－23.3×10－30电子(100eV)9.0×10－315.0×1061.2×10－10无线电波(1MHz)—3.0×1083.3×102A．要检测弹子球的波动性几乎不行能B．无线电波通常状况下只表现出波动性C．电子照耀到金属晶体上能视察到波动性D．只有可见光才有波动性解析：选ABC．弹子球的波长很小，所以要检测弹子球的波动性几乎不行能，故选项A正确；无线电波的波长很长，波动性明显，所以选项B正确；电子的波长与金属晶格的尺寸相差不大，能发生明显的衍射现象，所以选项C正确；一切运动的物体都具有波动性，所以选项D错误．三、非选择题11．质量为10g的子弹与电子的速率相同，均为500m/s，测量精确度为0.01%，若位置和速率在同一试验中同时测量，试问它们位置的最小不确定量各为多少？电子质量m＝9.1×10－31kg.解析：测量精确度即为速度的不确定性，依据质量和速度不确定量分别求出子弹和电子的动量不确定量，再依据公式Δx·Δp≥eq\f(h,4π)即可分别求出子弹和电子位置的不确定量．子弹和电子的速度不确定量为Δv＝0.05m/s子弹动量的不确定量Δp1＝5×10－4kg·m/s电子动量的不确定量Δp2＝4.6×10－32kg·m/s由Δx≥eq\f(h,4πΔp)，子弹位置的最小不确定量Δx1＝eq\f(h,4πΔp1)＝eq\f(6.626×10－34,4×3.14×5×10－4)m＝1.06×10－31m电子位置的最小不确定量Δx2＝eq\f(h,4πΔp2)＝eq\f(6.626×10－34,4×3.14×4.6×10－32)m＝1.15×10－3m.答案：1.06×10－31m1.15×10－3m12．已知eq\f(h,4π)＝5.3×10－35J·s，试求下列状况中速度测定的不确定量，并依据计算结果，探讨在宏观和微观世界中进行测量的不同状况．(1)一个球的质量m＝1.0kg，测定其位置的不确定量为10－6m；(2)电子的质量me＝9.0×10－31kg，测定其位置的不确定量为10－10m(即在原子的数量级)．解析：(1)m＝1.0kg，Δx＝10－6m，由ΔxΔp≥eq\f(h,4π)，Δp＝mΔv知Δ