4.5不确定性关系基础巩固练习（Word版含答案）

4.5不确定性关系基础巩固2021—2022学年高中物理粤教版（2019）选择性必修第三册
一、选择题（共15题）
1．极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图（a）（b）（c）所示的图像，则（　　）
A．图像（a）表明光具有波动性
B．图像（c）表明光具有粒子性
C．用紫外线观察不到类似的图像
D．实验表明光是一种概率波
2．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
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．光波是一种概率波
B．光波是一种机械波
C．单色光从光密介质进入光疏介质时，光子的能量改变
D．单色光从光密介质进入光疏介质时，光的波长不变
5．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，若粒子每次都是一个一个地通过，能确定粒子会通过哪一个缝
6．下列关于波粒二象性说法正确的是（　　）
A．X射线的比紫光的波动性明显
B．通过同一个双缝干涉装置，粒子性越明显的光条纹间距越大
C．大量光子体现出波动性，个别光子体现出粒子性
D．电子的波动性对应的物质波与水波是同一种波
7．1927年戴维逊和革末完成了电子衍射实验，该实验是荣获诺贝尔奖的重大近代物理实验之一．如图所示是该实验装置的简化图，下列说法不正确的是(　　)
A．亮条纹是电子到达概率大的地方
B．该实验说明物质波理论是正确的
C．该实验再次说明光子具有波动性
D．该实验说明实物粒子具有波动性
8．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
9．在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的95%以上．假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子(　　)
A．一定落在中央亮纹处
B．一定落在亮纹处
C．一定落在暗纹处
D．落在中央亮纹处的可能性最大
10．下列说法中正确的是(　　)
A．实物粒子只具有粒子性，不具有波动性
B．卢瑟福通过α粒子散射实验现象，提出了原子的核式结构模型
C．光波是概率波，光子在前进和传播过程中，其位置和动量能够同时确定
D．在工业和医疗中经常使用激光，是因为其光子的能量远大于γ光子的能量
11．下列说法正确的是（　　）
A．光波是概率波，物质波是机械波
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．普朗克的量子化假设是为了解释光电效应而提出的
D．光和电子、质子等实物粒子都具有波粒二象性
12．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，位置和动量不能同时精确测定，
B．微观粒子本身也蕴含波动性，波动波长
C．频率越高的电磁波波动性越强，单个光量子的能量越大
D．光的双缝干涉的亮条纹就是按照波动理论计算的加强区，是光子到达概率大的地方，这是光子间的相互作用的结果
13．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
14．在单缝衍射实验中，中央亮条纹的最宽最亮．假设现在只让一个光子通过单缝，下列说法正确的是
A．该光子一定落在中央亮条纹处
B．该光子一定落在亮条纹处
C．该光子可能落在暗条纹处
D．该光子不确定落在哪里，所以不具备波动性
15．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
二、填空题（共4题）
16．电子和其他微粒的物质波不是概率波( )
17．一辆摩托车以20m/s的速度向墙冲去，车身和人共重100kg，则车撞墙时的不确定量为__________m。
18．在微观物理学中，不确定关系告诉我们，如果要准确地确定粒子的位置（即△x更小），则_____的测量一定会更不准确（即△p更大），也就是说，不可能同时准确地测量粒子的_____和_____．
19．光的干涉、衍射现象表明光具有波动性；_________现象表明光具有粒子性。光的波粒二象性应理解为光子在空间各点出现的可能性的大小（即概率），可以用________来描述。
三、综合题（共4题）
20．在生活中我们会拍很多照片，通常我们都认为，这是由人和景物发出或反射的光波经过照相机的镜头聚焦在底片上形成的。实际上照片上的图像也是由光子撞击底片，使上面的感光材料发生化学反应形成的。图是用不同曝光量洗印的照片，请你根据自己对光的理解做出说明。
21．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。
22．如图所示为示波管示意图，电子的加速电压U=104V，打在荧光屏上电子的位置确定在0.1mm范围内，可以认为令人满意，则该范围内电子的速度是否可以完全确定？是否可以用经典力学来处理？已知电子质量m=9.1×10-31kg.
23．20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．泰勒对这照片的平均黑度进行测量，得出每秒到达底片的能量是．已知光速．
（1）假如起作用的光波波长约为500nm，计算从一个光子到来和下一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；
（2）如果当时实验用的箱子长1.2m，根据（1）的计算结果，能否找到支持光是概率波的证据？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
2．D
3．C
4．A
5．B
6．C
7．C
8．B
9．D
10．B
11．D
12．B
13．D
14．C
15．A
16．错误
17．2.64×10－38
18． 动量 位置 动量
19． 光电效应（或康普顿效应） 波动规律（或波动理论）
20．
光波是一种概率波，在照片中有些地方光子出现的概率大，有些地方光子出现的概率小。在曝光量很小的情况下，在照片上出现的是一些随机分布的光点，随着曝光量的增大，图像逐渐呈现出一定的规律性，整体逐渐清晰起来。
21．
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。
22．电子的速度可以完全确定 可以用经典力学来处理
23．（1）； 240m．
（2）由（1）的计算结果可知，两光子间距有240m，而箱子长只有1.2m，所以在箱子里一般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概率较大的区域，而暗区是光子到达概率较小的区域．这个实验支持了光波是概率波的观点．
答案第1页，共2页