2021-2022学年高二下学期物理粤教版（2019）选择性必修第三册4.5不确定关系 课时练习(Word版含答案)

4.5不确定关系 课时练习
1．下列各种波不是概率波的是（　　）
A．声波 B．无线电波 C．光波 D．物质波
2．下列关于近代物理学的结论中，正确的是（ ）
A．宏观物体的物质波波长非常小，极易观察到它的波动性
B．光的干涉现象中，干涉亮条纹部分是光子到达几率多的地方
C．光电效应现象中，光电子的最大初动能与照射光的频率成正比
D．氢原子的能级是不连续的，但辐射光子的能量却是连续的
3．下列说法中正确的是（　　）
A．光是一种概率波，物质波也是概率波
B．麦克斯韦首次通过实验证实了电磁波的存在
C．某单色光从一种介质进入到另一种介质，其频率和波长都将改变
D．紫光照射某金属时有电子向外发射，红光照射该金属时也一定有电子向外发射
4．以下说法中正确的是（　　）
A．光通过狭缝后在屏上形成明暗相间的条纹，光子在空间出现的概率可以通过波动规律确定
B．实物粒子不具有波动性，因为实物粒子没有对应的波长
C．波长长的光波动性较强，大量光子容易显示粒子性
D．光波不是概率波，物质波是概率波
5．下列关于物理学史和事实的说法正确的是（　　）
A．卢瑟福α粒子散射实验的规律说明原子很小
B．在光的双缝干涉实验中，暗条纹的地方是光子永远不能到达的地方
C．法拉第发现了电磁感应现象，揭示了导线通电时附近小磁针发生偏转的原因
D．汤姆生通过阴极射线在电场和在磁场中的偏转实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成，并测出了该粒子的比荷
6．下列说法正确的是（ ）
A．光和电子、质子等实物粒子都具有波粒二象性
B．微观粒子的动量和位置的不确定量同时变大，同时变小
C．爱因斯坦在对黑体辐射的研究中提出了能量子的观点
D．康普顿在研究石墨对X射线的散射中发现光具有波动性
7．量子理论是现代物理学两大支柱之一。量子理论的核心观念是“不连续”。关于量子理论，以下说法不正确的是（　　）
A．普朗克为解释黑体辐射，首先提出“能量子”的概念
B．爱因斯坦实际上是利用量子观念和能量守恒定律解释了光电效应
C．康普顿效应证明光具有动量，也说明光是不连续的
D．海森伯的不确定性关系告诉我们电子的位置是不能准确测量的
8．下列说法正确的是（ ）
A．就物质波来说，速度相等的电子和质子，电子的波长长
B．原来不带电的一块锌板，被弧光灯照射锌板时，锌板带负电
C．红光光子比紫光光子的能量大
D．光电效应和康普顿效应均揭示了光具有波动性
9．下列关于微观粒子的波粒二象性的认识，错误的是（　　）
A．由概率波的知识可知，因微观粒子落在哪个位置不能确定，所以粒子没有确定的轨迹
B．由概率波的知识可知，因微观粒子落在哪个位置不能确定，再由不确定性关系知粒子动量将完全确定
C．大量光子表现出波动性，此时光子仍具有粒子性
D．波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的
10．下列说法正确的是（　　）
A．若要准确地测量宏观物体的动量，由不确定关系可知其位置无法确定
B．在康普顿效应中入射光子与晶体中的电子发生碰撞，光子散射后频率变低
C．用电子流工作的显微镜比用相同大小加速电压下的质子流工作的显微镜放大倍数更好
D．只要空间中某区域有均匀变化的电场或均匀变化的磁场就能产生电磁波
11．在用单缝衍射实验验证光的波粒二象性的实验中，下列说法中正确的是(　 　)
A．使光子一个一个地通过狭缝，如果时间足够长，底片上也不会显示衍射图样
B．单个光子通过狭缝后，底片上会出现完整的衍射图样
C．光子通过狭缝后的运动路径是直线
D．光的波动性是大量光子运动的规律
12．下列说法正确的是（　　）
A．随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都会增加，另一方面辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
B．振动的带电微粒辐射或吸收的能量可以是任意数值
C．动能相同的质子和电子相比，质子的波动性更为明显
D．光的波动性不是光子之间相互作用引起的，而是光子自身固有的性质
13．2016年8月16日1时40分，我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空。中国将成为全球第一个实现卫星和地面之间量子通信的国家。在量子世界中，一个物体可以同时处在多个位置，一只猫可以处在“死”和“活”的叠加状态上；所有物体都具有“波粒二象性”，既是粒子也是波；两个处于“纠缠态”的粒子，即使相距遥远也具有“心电感应”，一个发生变化，另一个会瞬时发生相应改变。正是由于这些不同于宏观物理世界的奇妙特性，才构成了量子通信安全的基石。在量子保密通信中，由于量子的不可分割、不可克隆和测不准的特性，所以一旦存在窃听就必然会被发现察觉并规避。通过阅读以上材料可知（ ）
A．电磁波是量子化的
B．电磁波具有波粒二象性
C．可以准确测定微观粒子的位置
D．微观粒子相互独立互不干扰
14．下列关于概率波的说法中，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，若有一个粒子，则不能确定它从其中的哪一个缝中穿过
15．氦氖激光器所发红光波长为λ＝6.238×10-7m，谱线宽度Δλ＝10－18m，求当这种光子沿x方向传播时，它的x坐标的不确定量多大？
16．原子核的半径为，请估计核内质子的动量不确定范围。如果电子被限制在核内，其动量的不确定范围又是多少？
参考答案
1．A
【详解】
概率波包括了物质波、电磁波等，无线电波和光波是电磁波中的某一段范围，所以也属于概率波，声波属于机械波，故A符合题意。
故选A。
2．B
【解析】
根据德布罗意波长λ=h/p知，宏观物体的动量较大，德布罗意波长较短，波长越短，波动性越不明显．故A错误．在光的干涉现象中，光子到达几率大的地方出现明条纹，几率小的地方出现暗条纹．故B正确．根据光电效应方程EKm=hγ-W0知，最大初动能与光的频率成一次函数关系，不是正比关系．故C错误．氢原子能级不连续，能级差也不连续，根据E2-E1=hγ知，光子能量不连续．故D错误．故选B.
3．A
【详解】
A．光是一种概率波，物质波也是概率波，A正确；
B．麦克斯韦预言了电磁波的，赫兹首次通过实验证实了电磁波的存在，B错误；
C．某单色光从一种介质进入到另一种介质，其频率由波源决定，不会改变，但波长将改变，C错误；
D．入射光的频率大于金属的极限频率时，才能发生光电效应，红光的频率小于紫光的频率，故紫光照射某金属时有电子向外发射，红光照射该金属时不一定有电子向外发射，D错误。
故选A。
4．A
【详解】
A．光子在空间各点出现的可能性的大小（概率），可以用波动的规律来描述，所以光通过狭缝后在屏上形成明暗相间的条纹，光子在空间出现的概率可以通过波动规律确定，故A正确；
B．实物粒子具有波动性，只是不明显，故B错误；
C．波长长的光，波动性特征显著，大量光子容易显示波动性，故C错误；
D．物质波是概率波，光波也是概率波，故D错误。
故选A。
5．D
【详解】
A.卢瑟福α粒子散射实验的规律说明了原子具有核式结构，故A项与题意不符；
B.光是一种几率波，在光的双缝干涉实验中，暗条纹的地方是光子能到达机率很小的地方，故B项与题意不符；
C.奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了导线通电时附近小磁针发生偏转的原因，故C项与题意不符；
D.汤姆生通过阴极射线在电场和在磁场中的偏转实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成，并测出了该粒子的比荷，故D项与题意不符．
6．A
【详解】
A．光和电子、质子等实物粒子都具有波粒二象性，故A正确；
B．如果以△x表示粒子位置的不确定量，以△p表示粒子在x方向上的不确定量，那么
△x △p≥
h为普朗克常数．表明，粒子的位置与动量不可同时被确定，故B错误；
C．1900年德国物理学家普朗克认为能量是由一份一份不可分割最小能量值组成，每一份称为能量子
E=hν
1905年爱因斯坦从中得到启发，提出了光子说的观点，故C错误；
D．康普顿在研究石墨对X射线的散射中发现了康普顿效应，康普顿效应进一步表面光子具有动量，进一步证明了光具有粒子性，故D错误。
故选A.
7．D
【详解】
A．普朗克通过对黑体辐射的研究，第一次提出了“能量子”的概念，选项A正确，不符合题意；
B．爱因斯坦引入量子观念，依据能量守恒定律对光电效应现象进行了解释，选项B正确，不符合题意；
C．康普顿效应证明光具有动量，也说明光是一份一份的，选项C正确，不符合题意；
D．海森伯的不确定性关系告诉我们不能够同时准确知道粒子的位置和动量，选项D错误，符合题意。
故选D。
8．A
【详解】
A：物质波波长，速度相等的电子和质子，电子质量较小，则电子的波长长．故A项正确．
B：原来不带电的一块锌板，被弧光灯照射锌板时，电子从锌板逸出，锌板带正电．故B项错误．
C：红光的频率小于紫光频率，光子能量，则红光光子比紫光光子的能量小．故C项错误．
D：光电效应和康普顿效应均揭示了光具有粒子性．故D项错误．
9．B
【详解】
A．根据不确定关系，微观粒子落点位置不能确定，与经典粒子有确定轨迹不同，故A正确；
B．单缝衍射中，微观粒子通过狭缝，其位置的不确定量等于缝宽，其动量也有一定的不确定量，故B错误；
C．波动性和粒子性是微观粒子的固有特性，无论何时二者都同时存在，故C正确；
D．波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的，故D正确。
由于本题选择错误的，故选B。
10．B
【详解】
A．不确定关系表明，在微观世界中，不可以同时准确地确定粒子的位置和动量，故A错误；
B．入射光子与晶体中的电子碰撞，动量变小，根据光子动量
可知波长变长，则频率变低，故B正确；
C．由于质子的质量远大于电子的质量，所以如果显微镜使用经相同电压加速后的质子工作，质子的动量更大，波长更小，其分辨率比电子显微镜大，故C错误；
D．均匀变化的电场在它周围产生稳定的磁场，而振荡的电场或磁场是周期性变化的，周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场又会产生周期性变化的电场，故振荡的电场或磁场均会产生电磁波，故D错误。
故选B。
11．D
【详解】
使光子一个一个地通过单缝，如果时间足够长，底片上中央到达的机会最多，其它地方机会较少．因此会出现衍射图样，故A错误；单个光子通过单缝后，要经过足够长的时间，底片上会出现完整的衍射图样，故B错误；光子通过狭缝后要发生衍射，则其运动路径不是直线，选项C错误；单个光子通过单缝后打在底片的情况呈现出随机性，大量光子通过单缝后打在底片上的情况呈现出规律性．所以少量光子体现粒子性，大量光子体现波动性，故D正确．故选D．
12．D
【详解】
A．由黑体辐射的实验规律可知，随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都会增加，另一方面辐射的极大值向波长较短的方向移动，所以A错误；
B．振动着的带电微粒辐射或吸收的能量是某一最小能量值的整数倍，所以B错误；
C．德布罗意波的波长公式为
又因为质子的质量比电子的质量大，则如果质子和电子的动能相等时，质量小的波长大，波动性明显，所以电子的波动性更为明显，所以C错误；
D．使光子一个一个地通过双缝，如果时间足够长，底片上中央到达的机会最多，其它地方机会较少。因此光的波动性是光子自身固有的性质，不是光子之间相互作用引起的，所以D正确。
故选D。
13．AB
【详解】
AB．电磁波是一份份的能量，所以电磁波是量子化的，同时也具有波粒二象性。故AB符合题意。
C．微观粒子与光子都具有不确定性，不能准确测定微观粒子的位置。故C不符合题意。
D．由题可知，两个处于“纠缠态”的粒子，即使相距遥远也具有“心电感应”，一个发生变化，另一个会瞬时发生相应改变。故D不符合题意。
故选AB。
14．BD
【详解】
A．德布罗意波是概率波，它与机械波是两个不同的概念，二者的本质不同，故A错误；
B．物质波也就是德布罗意波，指粒子在空间中某点某时刻可能出现的几率符合一定的概率函数规律，故B正确；
C．概率波和机械波都能发生干涉和衍射现象，但其本质是不一样的，故C错误；
D．根据测不准原理，在光的双缝干涉实验中，若有一个粒子，则不能确定它从其中的哪一个缝中穿过，故D正确；
故选BD。
15．大于或等于7.96×10－20m
【详解】
解：红光光子动量的不确定量为
Δp＝
根据
ΔxΔp≥
得位置的不确定量为
Δx≥＝＝m≈7.96×10－20m
16．；
【详解】
由不确定关系可得质子动量的不确定范围
如果电子被限制在核内，电子的运动范围也是，其动量不确定范围也是