高中物理 第17章 波粒二象性 45 概率波 不确定性关系课时作业 新人教版选修35.doc

4概率波5不确定性关系一、a组(20分钟)1.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.在光的双缝干涉实验中,若有一个光子,则能确定这个光子落在哪个点上解析: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,但有概率较大的位置。答案:b2.导学号97280055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,若减弱光波的强度,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;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,下列认识正确的是()a.曝光时间不太长时,底片上只能出现一些不规则的点子,表现出光的波动性b.单个光子通过双缝后的落点可以预测c.只有大量光子的行为才能表现出光的粒子性d.干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方解析:曝光时间不太长时,底片上只能出现一些不规则的点子,表现出光的粒子性,选项a错误;单个光子通过双缝后的落点不可以预测,在某一位置出现的概率受波动规律支配,选项b错误;大量光子的行为才能表现出光的波动性,干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方,故选项c错误,d正确。答案:d3.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: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,所以光的衍射非常不明显,可看成直线传播,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。答案:b4.关于宏观物体和微观粒子的特性,下列说法正确的是()a.经典物理学中的粒子任意时刻有确定位置和速度以及时空中的确定轨道b.在光的双缝干涉实验中,如果光通过双缝时显出波动性,那么光只通过一个缝时就显出粒子性c.光学中某些现象表明光具有波动性,而某些现象又表明光具有粒子性,说明光有时是波,有时是粒子d.经典物理的粒子模型和波动模型在微观世界变成了波粒二象性模型解析:任意时刻的确定位置和速度以及时空中的确定轨道,这是经典物理学中粒子运动的基本特征,所以选项a正确;但经典的粒子模型和波动模型在微观世界变成了波粒二象性模型,选项d正确;光具有波粒二象性,某些现象表明光具有波动性,而某些现象又表明光具有粒子性,一般说大量光子容易表现出波动性,个别光子容易表现出粒子性,但不能说光有时是波,有时是粒子,选项b、c错误。答案:ad5.光通过单缝所发生的现象,用位置和动量的不确定关系的观点加以解释,下列叙述正确的是()a.单缝越宽,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.单缝越宽,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.单缝越窄,中央亮纹越宽,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.单缝越窄,中央亮纹越宽,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,选项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,选项d正确。答案:bd6.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c.x与p测量精度与测量仪器及测量方法是否完备有关d.x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性关系所给出的限度,故a、d正确。答案:ad7.在验证光的波粒二象性的实验中,下列说法正确的是()a.使光子一个一个地通过狭缝,如果时间足够长,底片上将会显示衍射图样b.单个光子通过狭缝后,底片上会出现完整的衍射图样c.光子通过狭缝的运动路线是直线d.光的波动性是大量光子运动的规律解析:个别或少数光子表现出光的粒子性,大量光子表现出光的波动性。如果时间足够长,通过狭缝的光子数也就足够多,粒子的分布遵从波动规律,底片上将会显示出衍射图样,选项a、d正确。单个光子通过狭缝后,路径是随机的,底片上也不会出现完整的衍射图样,选项b、c错误。答案:ad8.一辆摩托车以20 m/s的速度向墙冲去,车身和人共重100 kg,则车撞墙时的不确定范围是怎样的?解析:根据不确定性关系xp得x m2.6410-38 m。答案:大于等于2.6410-38 m二、b组(20分钟)1.从衍射的规律可以知道,狭缝越窄,屏上中央亮条纹就越宽,由不确定性关系式xp判断下列说法正确的是()a.入射的粒子有确定的动量,射到屏上粒子就有准确的位置b.狭缝的宽度变小了,因此粒子的不确定性也变小了c.更窄的狭缝可以更准确地测得粒子的位置,但粒子动量的不确定性却更大了d.更宽的狭缝可以更准确地测得粒子的位置,但粒子动量的不确定性却更大了解析:由xp,狭缝变小了,即x减小了,p变大,即动量的不确定性变大了,故选项c正确,选项a、b、d错误。答案:c2.下列说法中正确的是()a.光的波粒二象性,就是由牛顿的微粒说和惠更斯的波动说组成的b.光的波粒二象性彻底推翻了麦克斯韦的光的电磁说c.光子说并没有否定光的电磁说,在光子能量=h中,频率表示波的特征,表示粒子的特征d.光波和物质波都是概率波解析:牛顿的微粒说认为光是由物质微粒组成的,惠更斯的波动说认为光是机械波,都是从宏观现象中形成的观念,故a错误;光子说并没有否定光的电磁说,光子能量公式=h,体现了其粒子性和波动性,b错误,c正确;光波和物质波都是概率波,d正确。答案:cd3.如图,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.没有条纹d.只有一条亮纹解析:由于粒子源产生的粒子是微观粒子,它的运动受波动性支配,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,所以选项b正确。答案:b4.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,已知电子质量me=9.110-31 kg,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:电子束穿过铝箔时发生衍射,受波动规律支配,不可能同时准确地知道电子的位置和动量,不可能用“轨迹”来描述电子的运动,所以a、b、c均错误,d正确。答案:d5.导学号97280056一电子具有400 m/s的速率,动量的不确定范围为动量的0.01%(这已经足够精确了),则该电子的位置不确定范围有多大?解析:电子的动量为p=mv=9.110-31400 kgm/s3.610-28 kgm/s。p=0.01%p=1.010-43.610-28 kgm/s=3.610-32 kgm/s,由不确定性关系式,得电子位置的不确定范围x m1.510-3 m。答案:大于等于1.510-3 m6.如图,示波管示意图,电子的加速电压u=104 v,打在荧光屏上电子的位置确定在0.1 mm范围内,可以认为令人满意,则电子的速度是否可以完全确定