2018-2019学年高中物理 第十七章 波粒二象性 17.4-17.5 概率波 不确定性关系课后巩固训练 新人教版选修3-5.doc

17.4-17.5 概率波 不确定性关系基础达标练1实验表明电子也有波粒二象性，通常电子的粒子性比光强，故电子的波长比光的波长更短，电子和光相比，我们()A更容易观察到明显的衍射现象和干涉现象B不容易观察到明显的衍射现象和干涉现象C不容易观察到明显的衍射现象，但容易观察到干涉现象D更容易观察到明显的衍射现象，但不容易观察到干涉现象答案B解析波动性越强越容易观察到明显的衍射和干涉，电子的波长比光的波长更短，则不容易观察到明显的衍射现象和干涉现象，故B项正确。2有关光的本性，下列说法中正确的是()A光既具有波动性，又具有粒子性，这是互相矛盾和对立的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答案D解析光既具有粒子性，又具有波动性，并不是矛盾和对立的，故A错误；光是概率波，不同于机械波；光的粒子性也不同于质点，故B错误；光既具有粒子性，又具有波动性，大量的光子波动性比较明显，个别光子粒子性比较明显，故C错误；由于光具有波动性，又具有粒子性，即光的波动性与粒子性是光子本身的一种属性，故无法只用其中一种去说明光的一切行为，故光具有波粒二象性，故D正确。3下列关于德布罗意波的认识，正确的解释是()A光波是一种物质波BX光的衍射证实了物质波的假设是正确的C电子的衍射证实了物质波的假设是正确的D宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，所以宏观物体不具有波动性答案C解析光波是一种电磁波，故A错误；衍射现象是一切波的性质特性，X射线是原子的内层电子受激发而发出一种电磁波，不是物质波，故B选项错误；电子是实物粒子，衍射是波特有的，所以电子束的衍射图样证实了德布罗意物质波的假设是正确的，故C选项正确；宏观物体由于动量很大，德布罗意波波长太小，所以看不到它的干涉、衍射现象，但仍然具有波动性，故D选项错误。4如图所示，弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成亮暗相间的条纹，与锌板相连的验电器的铝箔有张角，则该实验不能证明()A光具有波动性B从锌板上逸出带正电的粒子C光能发生衍射D光具有波粒二象性答案B解析在锌板形成明暗相间的条纹，证明光发生了衍射，也说明了光具有波动性，与锌板相连的验电器的铝箔有张角，证明了光电效应的发生，说明了光粒子性的一面，因此，证明了光具有波粒二象性。5(多选)有关经典物理学中的粒子，下列说法正确的是()A有一定的大小，但没有一定的质量B有一定的质量，但没有一定的大小C既有一定的大小，又有一定的质量D有的粒子还有一定量的电荷答案CD解析根据经典物理学关于粒子的理论定义得C、D正确。6(多选)下列说法正确的是()A微观粒子不能用“轨道”观点来描述粒子的运动B微观粒子能用“轨道”观点来描述粒子的运动C微观粒子的位置和动量不能同时准确确定D微观粒子的位置和动量能同时准确确定答案AC解析由不确定性关系知，微观粒子的动量和位置不能同时准确确定，这也就决定了不能用“轨道”的观点来描述粒子的运动(轨道上运动的粒子在某时刻具有确定的位置和动量)，故A、C正确，B、D错误。7(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物质波答案BCD解析声波是机械波，A错误。无线电波、光波是电磁波，电磁波和物质波均为概率波，故B、C、D正确。题组通关练8(1)(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(2)一电子具有200 m/s的速率，动量的不确定范围是0.01%，我们确定该电子位置时，有多大的不确定范围？(电子质量为9.11031 kg，普朗克常量为6.631034 Js)答案(1)BD(2)2.90103 m解析(1)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。(2)由不确定性关系xp知，电子位置的不确定范围x m2.90103 m。9(1)关于电子的运动规律，以下说法正确的是()A电子如果表现粒子性，则无法用轨迹来描述它们的运动，其运动遵循牛顿运动定律B电子如果表现粒子性，则可以用轨迹来描述它们的运动，其运动一定遵循牛顿运动定律C电子如果表现波动性，则无法用轨迹来描述它们的运动，空间分布的概率遵循波动规律D电子如果表现波动性，则可以用轨迹来描述它们的运动，其运动遵循牛顿运动定律(2)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、烟熏黑的玻璃、狭缝、针尖、照相底片，整个装置如图所示。小灯泡发出的光通过熏黑的玻璃后变得十分微弱，经过三个月的曝光，在底片上针尖影子周围才出现非常清晰的衍射条纹，泰勒对这张照片的平均黑度进行了测量，得出每秒到达底片的能量是51013 J。假定起作用的光波波长约为500 nm，计算从一个光子到来和下一个光子到来所相隔的平均时间，及光束中两邻近光子之间的平均距离；如果当时实验用的箱子长为1.2 m，根据的计算结果，能否找到支持光是概率波的证据？答案(1)C(2)8.0107 s2.4102 m见解析解析(1)电子表现出粒子性，可以近似用轨迹描述其运动，其运动速度远小于光速时遵循牛顿运动定律，A、B错误；电子表现出波动性，无法用轨迹描述其运动，可确定电子在某点附近出现的概率，且概率遵循波动规律，C正确，D错误。(2)对于500 nm的光子能量为hh6.631034 J41019 J。因此每秒到达底片的光子数为n1.25106。如果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t8.0107 s。两相邻光子间平均距离为sct3.01088.0107m2.4102 m。由的计算结果可知，两光子间距为2.4102 m，而箱子长只有1.2 m，所以，在箱子里不可能有两个光子同时在运动。这样就排除了光的衍射行为是光子间相互作用的可能性。因此，衍射图形的出现是许多光子各自独立行为积累的结果，在衍射条纹的亮区是光子到达可能性较大的区域，而暗区是光子到达可能性较小的区域。这个实验支持了光是概率波的观点。