2020高中物理 第十七章 波粒二象性 4+5 不確定性關(guān)系（含解析）-5

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE10-學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精不確定性關(guān)系[A組素養(yǎng)達(dá)標(biāo)]1．(多選)下列說法正確的是（)A．光的波粒二象性，就是由牛頓的微粒說和惠更斯的波動說組成的B．光的波粒二象性徹底推翻了麥克斯韋的光的電磁說C．光子說并沒有否定光的電磁說，在光子能量ε＝hν中，頻率ν表示波的特征，ε表示粒子的特征D．光波和物質(zhì)波都是概率波解析：牛頓的微粒說認(rèn)為光是由物質(zhì)微粒組成的，惠更斯的波動說認(rèn)為光是機(jī)械波，都是從宏觀現(xiàn)象中形成的觀念，故A錯誤;光子說并沒有否定光的電磁說，光子能量公式ε＝hν,體現(xiàn)了其粒子性和波動性，B錯誤，C正確；光波和物質(zhì)波都是概率波，D正確．答案：CD2．下列各種波不是概率波的是()A．聲波 B．無線電波C．光波 D．物質(zhì)波解析：概率波包括了物質(zhì)波、電磁波等，無線電波和光波是電磁波中的某一段范圍，所以也屬于概率波，聲波屬于機(jī)械波，故A符合題意．答案：A3．(多選）光通過單縫所發(fā)生的現(xiàn)象，用位置和動量的不確定性關(guān)系的觀點加以解釋,正確的是(）A．單縫寬,光是沿直線傳播，這是因為單縫寬,位置不確定量Δx大，動量不確定量Δp小，可以忽略B．當(dāng)能發(fā)生衍射現(xiàn)象時，動量不確定量Δp不能忽略C．當(dāng)發(fā)生衍射現(xiàn)象時,動量不確定量Δp可以忽略D．單縫越窄，中央亮紋越寬,是因為位置不確定量越小,動量不確定量越大的緣故解析：由不確定性關(guān)系ΔxΔp≥eq\f（h,4π）可知，A、B、D均正確．答案：ABD4．（多選）關(guān)于不確定性關(guān)系ΔxΔp≥eq\f(h，4π）有以下幾種理解,其中正確的是()A．微觀粒子的動量不可能確定B．微觀粒子的坐標(biāo)不可能確定C．微觀粒子的動量和坐標(biāo)不可能同時確定D．不確定性關(guān)系不僅適用于電子和光子等微觀粒子,也適用于其他宏觀物體解析:不確定性關(guān)系ΔxΔp≥eq\f(h,4π)表示確定位置、動量的精度互相制約，此消彼長,當(dāng)粒子位置不確定性變小時，粒子動量的不確定性變大，粒子位置不確定性變大時，粒子動量的不確定性變小,故不能同時準(zhǔn)確確定粒子的動量和坐標(biāo)，不確定性關(guān)系也適用于其他宏觀物體，不過這些不確定量微乎其微,故C、D正確．答案：CD5．（多選）以下說法正確的是（)A．微觀粒子不能用“軌道"觀點來描述粒子的運動B．微觀粒子能用“軌道”觀點來描述粒子的運動C．微觀粒子位置不能精確預(yù)測D．微觀粒子位置能精確預(yù)測解析：微觀粒子的動量和位置是不能同時確定的，這也就決定了不能用“軌道”的觀點來描述粒子的運動（軌道上運動的粒子在某時刻具有確定的位置和動量)，故選項A正確．由微觀粒子的波粒二象性可知微觀粒子位置不能精確預(yù)測，故選項C正確．答案：AC6．(多選)下表列出了幾種不同物體在某種速度下的德布羅意波長和頻率為1MHz的無線電波的波長，由表中數(shù)據(jù)可知()質(zhì)量/kg速度/(m·s－1）波長/m彈子球2。0×10－21。0×10－23.3×10－30電子(100eV）9。0×10－315.0×1061.2×10－10無線電波（1MHz)3.0×1083。3×102A.要檢測彈子球的波動性幾乎不可能B．無線電波通常情況下只表現(xiàn)出波動性C．電子照射到金屬晶體上能觀察到波動性D．只有可見光才有波動性解析：彈子球的波長相對太小，所以檢測其波動性幾乎不可能,A對；無線電波波長較長,所以通常表現(xiàn)為波動性，B對；電子波長與金屬晶體尺度差不多，所以能利用金屬晶體觀察電子的波動性，C對；由物質(zhì)波理論知，D錯．答案：ABC7．經(jīng)150V電壓加速的電子束，沿同一方向射出，穿過鋁箔后射到其后的屏上，已知電子質(zhì)量me＝9。0×10－31kgA．所有電子的運動軌跡均相同B．所有電子到達(dá)屏上的位置坐標(biāo)均相同C．電子到達(dá)屏上的位置坐標(biāo)可用牛頓運動定律確定D．電子到達(dá)屏上的位置受波動規(guī)律支配，無法用確定的坐標(biāo)來描述它的位置解析：電子束穿過鋁箔時發(fā)生衍射,受波動規(guī)律支配，不可能同時準(zhǔn)確地知道電子的位置和動量，不可能用“軌跡”來描述電子的運動，所以A、B、C均錯誤，D正確．答案：D8．一個電子（初動能視作零）經(jīng)200V電壓加速,已知電子的質(zhì)量為9。1×10－31kg，計算這個運動著的電子的波長．原子大小的數(shù)量級為10－14~10－15解析：由Ue＝eq\f（1,2）mv2，p＝eq\r(2mEk)，λ＝eq\f（h，p)可得電子波長λ＝8。7×10－11m。因原子大小的數(shù)量級為10－14～10－15m，所以能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象．答案：8.7×10－11m能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象［B組素養(yǎng)提升］9。如圖所示是一個粒子源,產(chǎn)生某種粒子,在其正前方安裝只有兩條狹縫的擋板，粒子穿過狹縫打在前方的熒光屏上使熒光屏發(fā)光．那么在熒光屏上將看到（）A．只有兩條亮紋B．有多條明暗相間的條紋C．沒有亮紋D．只有一條亮紋解析：由于粒子源產(chǎn)生的粒子是微觀粒子,它的運動受波動性支配，對大量粒子運動到達(dá)屏上的某點的概率，可以用波的特征進(jìn)行描述，即產(chǎn)生雙縫干涉，在屏上將看到干涉條紋，所以B正確．答案：B10．(多選)1927年戴維孫和湯姆孫完成了電子衍射實驗，該實驗是榮獲諾貝爾獎的重大近代物理實驗之一．如圖所示的是該實驗裝置的簡化圖．下列說法正確的是(）A．亮條紋是電子到達(dá)概率大的地方B．該實驗說明物質(zhì)波理論是正確的C．該實驗說明了光子具有波動性D．該實驗說明實物粒子具有波動性解析：該實驗說明物質(zhì)波理論是正確的、實物粒子也具有波動性、亮條紋是電子到達(dá)概率大的地方，不能說明光子具有波動性，故選項A、B、D正確,C錯誤．答案：ABD[C組學(xué)霸沖刺]11.如圖所示為示波管示意圖,電子的加速電壓U＝104V,打在熒光屏上電子的位置確定在0.1mm范圍內(nèi)，可認(rèn)為令人滿意，則電子的速度是否可以完全確定？是否可以用經(jīng)典力學(xué)來處理？普朗克常量h＝6。63×10－34J·s,電子質(zhì)量m＝9.1×10－31kg，電子電荷量e＝1。6×10－19C解析：Δx＝10－4m，由ΔxΔp≥eq\f（h，4π)得，動量的不確定量最小值Δp≈5×10－31kg·m/s，其速度不確定量Δv≈0.55m/s.eq\f(1，2）mv2＝eU＝1。6×10－19×104J＝1。6×10－15J，v≈6×107m/s，Δv遠(yuǎn)小于v，電子的速度可以完全確定，可以用經(jīng)典力學(xué)來處理．答案：可以完全確定可以用經(jīng)典力學(xué)來處理12．在實驗室做了一個這樣的光學(xué)實驗，即在一個密閉的暗箱里依次放上小燈泡(緊靠暗箱的左內(nèi)壁）、煙熏黑的玻璃、狹縫、針尖、感光膠片(緊靠暗箱的右內(nèi)壁)，整個裝置如圖所示．小燈泡發(fā)出的光通過熏黑的玻璃后變得十分微弱，經(jīng)過三個月的曝光，在感光膠片上針尖影子周圍才出現(xiàn)非常清晰的衍射條紋．對感光膠片進(jìn)行了光能量測量，得出每秒到達(dá)感光膠片的光能量是5×10－13J．假如起作用的光波波長約為500nm，且當(dāng)時實驗測得暗箱的長度為1。2m，若光子依次通過狹縫，普朗克常量h＝6。63×10－34J·s，求:（1）每秒鐘到達(dá)感光膠片的光子數(shù)目;（2）光束中相鄰兩光子到達(dá)感光膠片相隔的時間和相鄰兩光子之間的平均距離;（3）根據(jù)第（2）問的計算結(jié)果，能否找到支持光是概率波的證據(jù)？請簡要說明理由．解析：(1)設(shè)每秒到達(dá)感光膠片的光能量為E0，對于λ＝500nm的光子,能量E＝eq\f(hc,λ)每秒到達(dá)感光膠片的光子數(shù)n＝eq\f(E0,E）代入數(shù)據(jù)得n＝1。26×106（個）(2)光子是依次到達(dá)感光膠片的,光束中相鄰兩光子