2019-2020年高中物理第十七章波粒二象性5不确定性关系练习新人教版选修
1.(多选)关于光的波动性与粒子性,以下说法正确的是( )
A.爱因斯坦的光子说否定了光的电磁说
B.光电效应现象说明了光的粒子性
C.光波不同于机械波,它是一种概率波
D.光的波动性和粒子性是相互矛盾的,无法统一
解析:爱因斯坦的光子说并没有否定电磁说,只是在一定条件下光是体现粒子性的,A错;光电效应说明光具有粒子性,说明光的能量是一份一份的,B对;光波在少量的情况下体现粒子性,大量的情况下体现波动性,所以C对;光的波动性和粒子性不是孤立的,而是有机的统一体,D错.
答案:BC
2.(多选)下列说法正确的是( )
A.宏观物体的动量和位置可准确测定
B.微观粒子的动量和位置可准确测定
C.微观粒子的动量和位置不可同时准确测定
D.宏观粒子的动量和位置不可同时准确测定
解析:根据对不确定关系的理解可知A、C正确,B、D错误.
答案:AC
3.(多选)在做双缝干涉实验时,在观察屏的某处是亮纹,则对光子到达观察屏的位置,下列说法正确的是( )
A.到达亮纹处的概率比到达暗纹处的概率大
B.到达暗纹处的概率比到达亮纹处的概率大
C.对于某一光子,它可能到达光屏的任何位置
D.以上说法均有可能
解析:根据概率波的含义,一个光子到达亮纹处的概率要比到达暗纹处的概率大得多,但并不是一定能够到达亮纹处,故选项A、C正确.
答案:AC
4.一辆摩托车以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ΔxΔp≥得:Δx≥=m=2.64×10-38 m.
答案:大于等于2.64×10-38 m
1.(多选)下列各种波中是概率波的是( )
A.声波 B.无线电波
C.光波 D.物质波
解析:声波是机械波,A错.电磁波是一种能量波,B错.由概率波的概念和光波以及物质波的特点分析,可以得知光波和物质波均为概率波,故C、D正确.
答案:CD
2.(多选)以下说法正确的是( )
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.微观粒子位置不能精确确定
D.微观粒子位置能精确确定
解析:微观粒子的动量和位置是不能同时确定的,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正确.由微观粒子的波粒二象性可知微观粒子位置不能精确确定,故C正确.
答案:AC
3.由不确定性关系可以得出的结论是( )
A.如果动量的不确定范围越小,则与它对应坐标的不确定范围就越大
B.如果位置坐标的不确定范围越小,则动量的不确定范围就越大
C.动量和位置坐标的不确定范围之间的关系不是反比例函数
D.动量和位置坐标的不确定范围之间有唯一确定的关系
解析:由不确定关系的定义分析可知C选项正确,其他三个选项只说明了基本的某个方面,而没有对不确定性关系做进一步的认识,故都不正确.
答案:C
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.电子云周围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:由电子云的定义我们知道,电子云不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.
答案:C
5.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:由光子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:A
6.如图所示,一个粒子源产生某种粒子,在其正下方安装只有两条狭缝的挡板,粒子穿过狭缝打在下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.没有亮纹
D.只有一条亮纹
解析:由于粒子源产生的粒子是微观粒子,它的运动受波动规律支配,对大量粒子运动到达屏上的某点的概率,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B正确.
答案:B
7.如图所示是双缝干涉的图样,我们如何用光的波粒二象性来解释呢?
解析:图a表示曝光时间很短的情况,在胶片上出现的是随机分布的光点.延长胶片曝光的时间,就会出现如图b所示的图样.从图中可以看出,光子在某些条形区域出现的概率增大,这些区域是光波通过双缝后产生相干振动加强的区域;而落在其他一些条形区域的概率很小,这些区域是光波通过双缝后产生相干振动减弱的区域.曝光的时间越长,图样就越清晰(如图c所示).这说明,可以用光子在空间各点出现的概率来解释光的干涉图样,即认为光是一种概率波.
答案:见解析
8.已知=5.3×10-35 J·s,试求下列情况中速度测定的不确定量,并根据计算结果,讨论在宏观和微观世界中进行测量的不同情况.
(1)一个球的质量m=1.0 kg,测定其位置的不确定量为10-6 m;
(2)电子的质量me=9.0×10-31 kg,测定其位置的不确定量为10-10 m(即在原子的数量级).
解析:(1)m=1.0 kg,Δx=10-6 m,
由ΔxΔp≥,Δp=mΔv知
Δv1==m/s=5.3×10-29 m/s.
(2)me=9.0×10-31 kg,Δx=10-10 m,
Δv2==m/s≈5.89×105 m/s.
答案:(1)5.3×10-29 m/s (2)5.89×105 m/s
在微观世界中速度测定的不确定量远比宏观中的大
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