2020高中物理 第四章 波粒二象性 第节 第4节 第5节 不确定关系练习（含解析）教科版-5

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精PAGE11-学必求其心得，业必贵于专精不确定关系［A组素养达标]1．在历史上，最早证明了德布罗意波存在的实验是（）A．弱光衍射实验B．电子束在晶体上的衍射实验C．弱光干涉实验D．以上都不正确解析：由课本知识知，最早证明德布罗意波假说的是电子束在晶体上的衍射实验．答案：B2．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处可能是（)A．亮纹B．暗纹C．既有可能是亮纹也有可能是暗纹D．以上各种情况均有可能解析：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：A3．白天的天空各处都是亮的，是大气分子对太阳光散射的结果．美国物理学家康普顿由于在这方面的研究而荣获1927年的诺贝尔物理学奖．假设一个沿着一定方向运动的光子和一个静止的自由电子相互碰撞以后，电子向某一个方向运动，光子沿另一方向散射出去，则这个散射光子跟原来的光子相比(）A．频率变大 B．速度变小C．光子能量变大 D．波长变长解析：光子与自由电子碰撞时,遵守动量守恒定律和能量守恒定律，自由电子碰撞前静止，碰撞后其动量、能量增加，所以光子的动量、能量减小，故C错误．由λ＝eq\f（h,p)、ε＝hν可知光子频率变小，波长变长，故A错误，D正确．由于光子速度是不变的，故B错误．答案：D4．光电效应和康普顿效应都包含电子与光子的相互作用过程，对此下列说法正确的是()A．两种效应中电子与光子组成的系统都服从动量守恒定律和能量守恒定律B．两种效应都相当于电子与光子的弹性碰撞过程C．两种效应都属于吸收光子的过程D．光电效应是吸收光子的过程,而康普顿效应相当于光子和电子弹性碰撞的过程解析:光电效应吸收光子放出电子,其过程能量守恒，但动量不守恒，康普顿效应相当于光子与电子弹性碰撞的过程,并且遵守动量守恒定律和能量守恒定律，故D正确．答案：D5．如果一个电子的德布罗意波的波长和一个中子的相等，则下列物理量中相等的是（）A．速度 B．动能C．动量 D．总能量解析:根据德布罗意波的波长公式λ＝eq\f(h，p)，可得其动量相等，故选C。答案:C6．(多选）频率为ν的光子，德布罗意波的波长为λ＝eq\f（h，p)，能量为E，则光的速度为()A.eq\f（Eλ，h） B．pEC。eq\f(E，p） D。eq\f（h2，Ep）解析：根据c＝λν，E＝hν，λ＝eq\f（h，p)，即可解得光的速度为eq\f(Eλ,h）或eq\f（E，p）.答案：AC7．（多选）人类对光的本性的认识经历了曲折的过程．下列关于光的本性的陈述符合科学规律或历史事实的是(）A．牛顿的“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”本质上是一样的B．光的双缝干涉实验说明了光具有波动性C．麦克斯韦预言了光是一种电磁波D．光具有波粒二象性解析：牛顿的“微粒说"认为光是一种物质微粒，爱因斯坦的“光子说"认为光是一份一份不连续的能量，显然A错误;干涉、衍射是波的特性，光能发生干涉说明光具有波动性，B正确；麦克斯韦根据光的传播不需要介质,以及电磁波在真空中的传播速度与光速近似相等认为光是一种电磁波，后来赫兹用实验证实了光的电磁说，C正确；光具有波动性与粒子性，称为光的波粒二象性，D正确．答案:BCD8．(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，对于微观粒子的运动,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：CD9．关于物质波，下列说法正确的是（)A．速度相等的电子和质子，电子的波长长B．动能相等的电子和质子，电子的波长短C．动量相等的电子和中子，中子的波长短D．如果甲、乙两电子的速度都远小于光速,甲电子速度是乙电子的3倍，则甲电子的波长也是乙电子的3倍解析：由λ＝eq\f(h，p)可知，动量大的波长短．电子与质子的速度相等时，电子动量小，波长长．电子与质子动能相等时，由动量与动能的关系式p＝eq\r(2mEk)可知，电子的动量小，波长长．动量相等的电子和中子，其波长应相等．如果甲、乙两电子的速度远都小于光速,甲的速度是乙的三倍，甲的动量也是乙的三倍，则甲的波长应是乙的eq\f(1,3)。答案：A10．（多选）为了验证光的波粒二象性，在双缝干涉实验中将光屏换成照相底片，并设法减弱光的强度．下列说法正确的是()A．使光子一个一个地通过双缝干涉实验装置的单缝，如果时间足够长，底片上将出现双缝干涉图样B．使光子一个一个地通过双缝干涉实验装置的单缝，如果时间很短，底片上将出现不太清晰的双缝干涉图样C．大量光子的运动显示光的波动性，个别光子的运动显示光的粒子性D．光只有波动性没有粒子性解析：光的波动性是统计规律的结果，对个别光子我们无法判断它落到哪个位置；对于大量光子遵循统计规律，即大量光子的运动或曝光时间足够长，显示出光的波动性．答案：AC[B组素养提升］11。如图所示，光滑水平面上有两个大小相同的钢球A、B,A球的质量大于B球的质量．开始时A球以一定的速度向右运动，B球处于静止状态．两球碰撞后均向右运动．设碰前A球的德布罗意波的波长为λ1，碰后A、B两球的德布罗意波的波长分别为λ2和λ3，则下列关系正确的是(）A．λ1＝λ2＝λ3 B．λ1＝λ2＋λ3C．λ1＝eq\f（λ2λ3，λ2－λ3） D．λ1＝eq\f（λ2λ3，λ2＋λ3）解析：由德布罗意波的波长公式λ＝eq\f（h,p)可知p＝eq\f(h，λ），对A、B系统由动量守恒定律得pA＝pA′＋pB′，即eq\f（h,λ1）＝eq\f（h，λ2）＋eq\f(h，λ3），所以λ1＝eq\f（λ2λ3,λ2＋λ3），D正确．答案：D12．波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的是(）A．光电效应现象揭示了光的波动性B．热中子束射到晶体上产生的衍射图样说明中子具有波动性C．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波的波长也相等解析：光电效应现象揭示了光的粒子性，A错误；热中子束射到晶体上产生的衍射图样说明中子具有波动性,B正确;普朗克借助于能量子假说，解释了黑体辐射规律，破除了“能量连续变化”的传统观念，C错误;根据德布罗意波的波长公式，若一个电子的德布罗意波的波长和一个质子的德布罗意波的波长相等，则动量p应相等,动能则不相等,D错误．答案：B13．有关光的本性，下列说法中正确的是(）A．光具有波动性，又具有粒子性，这是相互矛盾和对立的B．光的波动性类似于机械波,光的粒子性类似于质点C．大量光子才具有波动性，个别光子只具有粒子性D．由于光既具有波动性，又具有粒子性，无法只用其中一种去说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性解析：光在不同条件下表现出不同的行为，其波动性和粒子性并不矛盾，A错，D对;光的波动性不同于机械波，其粒子性也不同于质点,B错；光子既具有波动性也具有粒子性，大量光子往往表现出波动性,个别光子往往表现出粒子性，C错．答案：D14．科学研究证明,光子有能量也有动量，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子．假设光子与电子碰撞前的波长为λ，碰撞后的波长为λ′，则碰撞过程中()A．能量守恒，动量不守恒，且λ＝λ′B．能量不守恒，动量不守恒,且λ＝λ′C．能量守恒，动量守恒，且λ〈λ′D．能量守恒，动量守恒，且λ〉λ′解析：能量守恒和动量守恒是自然界的普遍规律,适用于宏观世界也适用于微观世界．光子与电子碰撞时遵循这两个规律．光子与电子碰撞前光子的能量ε＝hν＝heq\f(c,λ），当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子，光子的能量ε′＝hν′＝heq\f（c，λ′）,由ε〉ε′可知λ<λ′,选项C正确．答案：C15．（多选）用极微弱的可见光做双缝干涉实验,随着时间的增加，在屏上先后出现如图（a）(b）(c）所示的图像，则正确的说法是（)A．图像（a)表明光具有粒子性B．图像(c）表明光具有波动性C．用紫外光不能产生干涉D．实验表明光是一种概率波解析：用很弱的光做双缝干涉实验得到的图片上的一个一个无分布规律的光点，体现了光的粒子性，故A正确；经过较长时间曝光的图片（c）,出现了明暗相间的条纹，波动性较为