4.5不确定性关系 自主提升过关练（Word版含解析）

4.5不确定性关系 自主提升过关练（含解析）
一、选择题
1．对于微观粒子的运动，下列说法中正确的是（ ）
A．不受外力作用时光子就会做匀速运动
B．光子受到恒定外力作用时就会做匀变速运动
C．只要知道电子的初速度和所受外力，就可以确定其任意时刻的速度
D．运用牛顿力学无法确定微观粒子的运动规律
2．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
3．下列有关说法不正确的是（　　）
A．半衰期是指放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间
B．根据玻尔原子理论原子辐射或吸收光子的能量都要满足频率条件
C．根据不确定性关系，微观粒子的动量或位置不能确定
D．比结合能越小，原子核中核子结合得越不牢固，原子核越不稳定
4．下列说法正确的是（　　）
A．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
B．如果利用蓝光照射某种金属可以发生光电效应，改用黄光一定不能发生光电效应
C．光的衍射和光电效应说明光具有波粒二象性
D．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释
5．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
6．大量偶然事件的整体表现所显示的规律性，叫做统计规律。图所示的容器中，上部规则地布有许多铁钉，下部用隔板分割成许多等宽的狭槽，大量的小球可通过其上方漏斗形入口落下，装之前有玻璃板段盖，使小球最终落在槽内。让大量小球从上方漏斗形入口落下，以阴影表示最终落在槽内左右小球的分布形状，应是（　　）
A．B．C． D．
7．下列各种说法中不正确的有（　　）
A．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说
B．光既具有波动性，又具有粒子性，所以说光具有波粒二象性
C．光电效应现象说明光具有粒子性，康普顿效应说明光具有波动性
D．德布罗意认为任何一个运动物体，无论是大到太阳、地球，还是小到电子、质子，都与一种波相对应，这就是物质波，物质波是概率波
8．如图所示，让太阳光或电灯发出的光先后通过偏振片P和Q，以光的传播方向为轴旋转偏振片P或Q，可以看到透射光的强度会发生变化，这是光的偏振现象。这个实验表明（　　）。
A．光是电磁波 B．光是一种横波
C．光是一种纵波 D．光是概率波
9．下列说法正确的是（　　）
A．核力是短程力，只存在于相邻的核子之间
B．结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
C．在双缝干涉实验中，光屏上的暗条纹区域没有光子到达
D．在微观物理学中，粒子没有动量
10．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
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．光子的能量与光子动量的平方成正比
B．电子的能量越大，其物质波的波长就越长
C．单个光子没有波动性，光的波动性是光子相互作用的结果
D．不确定性关系意味着我们不可能准确地知道单个粒子的运动情况
13．物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，光屏处放上照相底片，若减弱光波的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝，实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只能出现一些不规则的点；如果曝光时间足够长，底片上就会出现规则的干涉条纹，下列对这个实验结果的认识正确的是（ ）
A．曝光时间不长时，光子的能量太小，底片上的条纹看不清楚，故出现不规则的点
B．单个光子的运动没有确定的轨道
C．干涉条纹中明亮的部分是光子到达概率较大的地方
D．只有大量光子的行为才能表现出波动性
14．下列说法中正确的是
A．黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，所以热体一定是黑的
B．随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都会增加,另一方辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
C．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时,把部分动量抟移给电子, 因此光子散射后波长变短
D．根据海森伯提出的不确定性关系可知，不可能同时准确地测定微观粒子没有准确的位置和动量
15．物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，在光屏处放上照相底片，若减弱光的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝。实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只出现一些不规则的亮点；如果曝光时间足够长，底片上就出现了规则的干涉条纹，对这个实验结果，下列认识正确的是（　　）
A．曝光时间不长时，光子的能量太小，底片上的条纹看不清楚，故出现不规则的亮点
B．单个光子的运动表现出波动性
C．干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方
D．只有大量光子的行为才能表现出波动性
二、解答题
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？
17．在光的单缝衍射实验中，狭缝变窄，光子动量的不确定量如何变化？请用实验现象解释这个结论。
参考答案
1．D
【解析】
AB．光子不同于宏观力学的粒子，不能用宏观粒子的牛顿力学规律分析光子的运动，故A、B错误；
CD．根据概率波、不确定关系可知，无法确定电子在任意时刻的速度和微观粒子的运动规律，故C错误，D正确。
故选D。
2．A
【解析】
【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.
3．C
【解析】
【详解】
A．半衰期是指放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，故A正确；
B．根据玻尔原子理论原子辐射或吸收光子的能量都要满足频率条件为
故B正确；
C．根据不确定关系可知，微观粒子的动量和位置不能同时确定，故C错误；
D．比结合能越小，原子核中核子结合得越不牢固，原子核越不稳定，故D正确；
不正确的故选C。
4．C
【解析】
【详解】
A．在光的双缝干涉实验中，暗条纹的地方是光子到达概率低的地方，故A错误；
B．如果黄光的频率高于金属的截止频率，那么也可以发生光电效应，故B错误；
C．光的衍射说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性，光具有波粒二象性，故C正确；
D．黑体辐射的实验规律可用量子理论来解释，故D错误。
故选C。
5．A
【解析】
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。
6．D
【解析】
让大量小球从上方漏斗形入口落下，显示出规律性，按正态分布，落在槽内左右小球的分布形状如D所示。
故选D。
7．C
【解析】
A.普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说，故A正确，不符合题意；
B.光既具有波动性，又具有粒子性，所以说光具有波粒二象性，故B正确，不符合题意；
C.光电效应和康普顿效应现象都说明光具有粒子性，故C错误，符合题意；
D．德布罗意认为任何一个运动物体，无论是大到太阳、地球，还是小到电子、质子，都与一种波相对应，这就是物质波，物质波是概率波，故D正确，不符合题意；
这道题目选择不正确的，故选：C。
8．B
【解析】
由于在横波中，各质点的振动方向与波的传播方向垂直，当波的振动方向与P或Q的透振方向一致时，波能通过偏振片，而当它的振动方向与P或Q的透振动方向垂直时，不能通过偏振片，从P与Q的透振方向平行时，通过的光最强，而当P的透振方向旋转到与Q的垂直过程中，透过Q的光线越来越弱，当两都垂直时，当光不能通过Q，说明光的振动方向与传播方向垂直，是横波。
故选B。
9．A
【解析】
A．核力是短程力，作用范围在，原子核的半径数量级在，所以核力只存在于相邻的核子之间，核力是原子核能稳定存在的原因，故A正确；
B．比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故B错误；
C．光波是概率波，其个别光子的行为是随机的，光子到达暗条纹处的概率很小，但也有光子到达暗条纹处，到达明条纹处的概率很大，故C错误；
D．在微观物理学中，粒子具有动量，动量为
故D错误。
故选A。
10．D
【解析】
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。
11．D
【解析】
【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
【解析】
【详解】
A．由根据
E=mc2=pc
知，因光速不变，故光子的能量与动量成正比关系，故A错误；
B．根据德布罗意波波长公式
可知，电子的能量越大，则动量越大，物质波波长越短，故B错误；
C．无论是单个光子还是大量光子都具有波动性；在光的双缝干涉实验中，减小光的强度，让光子通过双缝后，光子只能一个接一个地到达光屏，经过足够长时间，仍然发现相同的干涉条纹，这表明光的波动性不是由光子之间的相互作用引起的，故C错误；
D．在微观物理学中，不确定关系告诉我们不可能准确地知道单个粒子的运动情况，但是可以准确地知道大量粒子运动时的统计规律。故D正确。
故选D。
13．BCD
【解析】
【详解】
ABD．光波是概率波，单个光子没有确定的轨道，其到达某点的概率受波动规律支配，少数光子落点不确定，体现粒子性，大量光子的行为符合统计规律，受波动规律支配，才表现出波动性，出现干涉条纹中的亮纹或暗纹，故A错误，BD正确；
C．干涉条纹中的亮纹处是光子到达概率较大的地方，暗纹处是光子达概率较小的地方，但也有光子到达，故C正确．
故选BCD.
14．BD
【解析】
【详解】
能100%地吸收入射到其表面的电磁辐射，这样的物体称为黑体，故A错误；随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都会增加，另一方辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，即温度越高，波长越短，辐射强度越强，故B正确；康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，部分动量转移给电子，则光子的动量减小，由可知光子的波长变长，故C错误；由不确定性关系可知，微观粒子没有准确的位置和动量，故D正确．所以BD正确，AC错误．
15．CD
【解析】
【详解】
光是一种概率波，对于一个光子通过单缝落在何处，是不确定的，但概率最大的是中央亮纹处，还可能落到暗纹处，不过落在暗纹处的概率很小（注意暗纹处并非无光子到达）。
故选CD。
16．；
【解析】
【分析】
【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
17．见解析
【解析】
【详解】
在单缝衍射现象中，光子在到达狭缝之前沿水平方向运动，而在经过狭缝之后有些光子跑到投影位置以外，我们可以说这些光子具有了与其原来运动方向垂直的动量，由于哪个光子到达屏上的哪个位置完全是随机的，所以光子在垂直运动方向上的动量也具有不确定性，不确定量的大小可以由中央亮条纹的宽度来衡量；为了更准确地测定通过狭缝的光子的位置，我们可以选用更窄的狭缝，但是，从衍射的规律可以知道，狭缝越窄，屏上中央亮条纹就越宽，这表明，尽管更窄的狭缝可以更准确地测得光子的位置，但光子动量的不确定量却更大了。
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