同步课时精练（十七）4.5不确定性关系（后附解析）

同步课时精练（十七）4.5 不确定性关系（后附解析）
一、单选题
1．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
2．如图所示，让太阳光或白炽灯光通过偏振片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．光是一种概率波
3．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处最可能是（　　）
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
4．在下列各组所说的两个现象中，都表现出光具有粒子性的是（ ）
A．光的折射现象、反射现象 B．光的偏振现象、干涉现象
C．光的衍射现象、色散现象 D．光电效应现象、康普顿效应
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，若有一个粒子，则可以确定它从其中的哪一个缝中穿过
6．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
7．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
8．下列说法正确的是（　　）
A．光的干涉说明光是概率波，与电子相联系的德布罗意波不是概率波
B．ε、p与、是分别描述物质的粒子性与波动性的物理量，、把实物粒子的波动性与粒子性结合起来
C．只能说明氢原子的轨道与能量具有量子化，其它原子有些不具备量子化特征
D．不确定关系，说明粒子的位置测量越精确即更小，则动量的测量也会更准确即更小
9．关于原子物理，下列说法错误的是（　　）
A．光电效应中，电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间，光电流自然几乎是瞬时产生的
B．波动力学和矩阵力学在数学上是互斥的，它们是描述同一种现象的两种不同理论
C．食盐被灼烧时发的光，主要是由食盐蒸气中钠原子的能级跃迁而造成的
D．每种原子都有自己的特征谱线，我们就可以利用它来鉴别物质和确定物质的组成成分
二、多选题
10．下列关于物质波的认识中正确的是（ ）
A．任何一个物体都有一种波和它对应，这就是物质波
B．X光的衍射证实了物质波的假设是正确的
C．电子的衍射证实了物质波的假设是正确的
D．物质波是一种概率波
11．如图所示分别为100多个、3000多个、70000多个电子通过双缝后的干涉图样，则（　　）
A．图样是因为电子之间相互作用引起的
B．假设现在只让一个电子通过单缝，那么该电子一定落在亮纹处
C．图样说明电子已经不再遵守牛顿运动定律
D．根据不确定性关系，不可能同时准确地知道电子的位置和动量
12．由不确定关系可以得出的结论是 （ ）
A．如果动量的不确定范围越小，则与之对应的坐标的不确定范围就越大
B．如果坐标的不确定范围越小，则动量的不确定范围就越大
C．动量的不确定范围和与之对应的坐标的不确定范围不成反比关系
D．动量的不确定范围和与之对应的坐标的不确定范围有唯一确定的关系
三、解答题
13．在光的双缝干涉实验中，光子撞击屏幕的位置可以预言吗？
14．设一电子和一质量为10g的子弹的速率均为500m/s，其动量的不确定范围为0.01%，若位置和速率在同一实验中同时测量，试问它们位置的最小不确定量各为多少？（电子质量）
15．20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
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参考答案：
1．C
解析：根据光是概率波的概念，对于一个光子通过单缝落在何处是不能确定的，只是落在中央的概率较大，故使得中央出现亮条纹，其实对一个光子来说也有可能落在暗纹处，但是几率很小，综上所述，只有C的叙述准确，故ABD错误，C正确。
2．B
解析：当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，说明偏振片的透振方向会影响到光的透射强度，则光的振动方向一定与传播方向垂直，所以这个实验表明光是一种横波。
答案：B。
3．A
解析：按波的概率分布的特点去判断，由于大部分光子都落在b处，故b处最可能是亮纹
答案：A。
4．D
解析：A．光的折射现象和反射现象都不能体现光的粒子性，故A错误；
B．光的偏振现象说明光是横波，干涉现象体现光的波动性，故B错误；
C．光的衍射现象体现光的波动性，色散现象说明光是复色光，故C错误；
D．光电效应现象、康普顿效应均表现出光有粒子性，故D正确。
答案：D。
5．B
解析：A．概率波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，是一种概率波，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错误。
答案：B。
6．B
解析：A、实物粒子只具有粒子性，也具有波动性，只不过不明显，答案：项A错误；
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，答案：项B正确；
C、光波是概率波，光子在前进和传播过程中，其位置和动量具有不确定性，答案：项C错误；
D、在工业和医疗中经常使用激光，是因为其光子的能量较集中，答案：项D错误；
点拨：实物粒子只具有粒子性，也具有波动性，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，光波是概率波．
7．D
解析：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．答案：D．
8．B
解析：A．光的干涉说明光是概率波，与电子相联系的德布罗意波也是概率波，A错误；
B．、把实物粒子的波动性与粒子性结合起来，从而揭示了实物粒子的波动性与粒子性的密切关系，B正确；
C．说明氢原子的轨道与能量具有量子化，一切微观现象都具备量子化特征，C错误；
D．不确定关系，说明粒子的位置测量越精确即更小，则动量的测量一定会更不准确即更大，D错误。
答案：B。
9．B
解析：A．据光电效应的特点可知，电子可以吸收光子的全部能量，但不需要积累，光电流几乎是瞬间产生的，故A正确，不符合题意；
B．波动力学和矩阵力学，在数学上是等价的，它们是同一种理论的两种表达方式，故B错误，符合题意；
C．食盐被灼烧时发的光，主要是由食盐蒸气中钠原子的能级跃迁而造成的，故C正确，不符合题意；
D．每种原子都有自己的特征谱线，我们就可以利用它来鉴别物质和确定物质的组成成分，故D正确，不符合题意。
答案：B。
10．CD
解析：A．运动的物体才具有波动性，故A错误；
B．X光是波长极短的电磁波，它的衍射不能证实物质波的存在，故B错误；
C．电子的衍射证实了物质波的假设是正确的，故C正确；
D．物质波是概率波，粒子在空间中某点某时刻出现的几率符合一定的概率函数规律，故D正确。
答案：CD。
11．CD
解析：A．根据图样可知，是因为电子的波动性引起的干涉图样，故A错误；
B． 根据概率波的概念，对于一个电子通过单缝落在何处，是不可确定的，但概率最大的是落在亮纹处，故B错误；
C．根据图样可知，电子已经不再遵守牛顿运动定律，故C正确；
D． 根据不确定性关系，不可能同时准确地知道电子的位置和动量，故D正确。
答案：CD。
12．ABC
解析：如果要准确地确定粒子的位置（即更小），那么动量的测量一定会更不准确（即更大），也就是说，不可能同时准确地知道粒子的位置和动量，故ABC正确，AD错误。
答案：ABC。
13．不可以
解析：不可以。因为光是一种概率波，只可预言光子在屏幕的某一位置出现的概率，所以在光的双缝干涉实验中，光子撞击屏幕的具体位置不可以预言。
14．；
解析：测量准确度也就是速度的不确定性，故子弹、电子的速度不确定量为
则子弹动量的不确定量
电子动量的不确定量
由
得子弹位置的最小不确定量
电子位置的最小不确定量
15．（1）； 240m（2）见解析
解析：（1）的光子能量为
因每秒到达底片的光子数为
个个
如光子是依次到达底片的，则光束中相邻两光子到达底片的时间隔是
两相邻光子间平均距离为
．
（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
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