高中物理人教版 选修3－5第十七章 概率波+不确定性关系+测试题 Word版含答案
文档属性
| 名称 | 高中物理人教版 选修3－5第十七章 概率波+不确定性关系+测试题 Word版含答案 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 45.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2019-04-18 14:27:26 | ||
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文档简介
二十六） 概率波 不确定性关系
一、单项选择题
1．下列说法正确的是( )
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，若有一个光子，则能确定这个光子落在哪个点上
解析：选B 机械波是振动在介质中的传播，而概率波是粒子所到达区域的机率大小可以通过波动的规律来确定。故其本质不同A、C错，B对；由于光是一种概率波，光子落在哪个点上不能确定，D错。
2．紫外线光子的动量为。一个静止的O3吸收了一个紫外线光子后( )
A．仍然静止
B．沿着光子原来运动的方向运动
C．沿与光子运动方向相反的方向运动
D．可能向任何方向运动
解析：选B 由动量守恒定律知，吸收了紫外线光子的O3分子与光子原来运动的方向相同。故正确选项为B。
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处可能是( )
A．亮条纹
B．暗条纹
C．既有可能是亮条纹也有可能是暗条纹
D．以上各种情况均有可能
解析：选A 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处一定是亮条纹，选项A正确。
4．关于电子的运动规律，以下说法正确的是( )
A．电子如果表现粒子性，则无法用轨迹来描述它们的运动，其运动遵循牛顿运动定律
B．电子如果表现粒子性，则可以用轨迹来描述它们的运动，其运动遵循牛顿运动定律
C．电子如果表现波动性，则无法用轨迹来描述它们的运动，空间分布的概率遵循波动规律
D．电子如果表现波动性，则可以用轨迹来描述它们的运动，其运动遵循牛顿运动定律
解析：选C 由于运动对应的物质波是概率波，少量电子表现出粒子性，无法用轨迹描述其运动，运动也不遵循牛顿运动定律，A、B错误；大量电子表现出波动性，无法用轨迹描述其运动，可确定电子在某点附近出现的概率，且分布概率遵循波动规律，C正确，D错误。
5．如图所示是一个粒子源，产生某种粒子，在其正前方安装只有两条狭缝的挡板，粒子穿过狭缝打在前方的荧光屏上使荧光屏发光。那么在荧光屏上将看到( )
A．只有两条亮条纹
B．有多条明、暗相间的条纹
C．没有亮条纹
D．只有一条亮条纹
解析：选B 粒子源经过两条狭缝，打到屏上的位置不确定，到达某位置的概率大的，则为亮条纹，概率小的，即为暗条纹，大量的粒子会体现波动性，因此有许多条明、暗相间的条纹，故B正确，A、C、D错误。
二、多项选择题
6．下列说法中正确的是( )
A．光的波粒二象性学说，就是牛顿的微粒说和惠更斯的波动说组成的
B．光的波粒二象性彻底推翻了麦克斯韦的光的电磁说
C．光子说并没有否定光的电磁说，在光子能量ε＝hν中，频率ν表示波的特征，ε表示粒子的特征
D．光波不同于宏观概念中那种连续的波，它是表明大量光子运动规律的一种概率波
解析：选CD 牛顿的微粒说认为光是由物质微粒组成的，惠更斯的波动说认为光是机械波，都是从宏观现象中形成的观念，光的波粒二象性没有否定光的电磁说，A、B错误，C正确；由光波的实质易知，D正确。
7．影响显微镜分辨率本领的一个因素是波的衍射，衍射现象越明显，分辨本领越低。使用电子束工作的电子显微镜有较高的分辨本领，它利用高压对电子束加速最后打在感光胶片上来观察显微图像。下列说法中正确的是( )
A．加速电压越高，电子的波长越小，显微镜的分辨本领越强
B．加速电压越高，电子的波长越大，显微镜的分辨本领越弱
C．如果加速电压相同，则用质子流工作的显微镜比用电子流工作的显微镜分辨本领强
D．如果加速电压相同，则用质子流工作的显微镜比用电子流工作的显微镜分辨本领弱
解析：选AC 电子或质子在电场中加速时，由动能定理可得eU＝mv2＝，又由物质波公式λ＝得电子或质子的物质波波长为λ＝，所以加速电压越高，电子的物质波波长越小，衍射现象越不明显，显微镜的分辨本领越强，故A正确，B错误；而经相同电压加速后的质子和电子相比，质子的物质波波长比电子的物质波波长小，衍射现象不明显。又因为显微镜的分辨本领与波长有关，波长越小，衍射现象越不明显，其分辨本领越强。故C正确，D错误。
三、非选择题
8．氦氖激光器所发红光波长为λ＝6.238×10－7 m，谱线宽度Δλ＝10－18 m。求当这种光子沿x方向传播时，它的x坐标的不确定量为多大？
解析：红光光子动量的不确定量为Δp＝，
根据ΔxΔp≥，得x坐标的不确定量为
Δx≥＝＝ m
≈7.96×10－20 m。
答案：大于等于7.96×10－20 m
9．一电子具有200 m/s的速率，动量的不确定范围为0.01%，则确定该电子的位置时，有多大的不确定范围？(电子质量为9.1×10－31 kg，h＝6.63×10－34 J·s)
解析：电子的动量为：p＝mv
＝9.1×10－31 kg×200 m·s－1
≈1.8×10－28 kg·m·s－1
动量的不确定范围为：
Δp＝0.01%p＝1.0×10－4×1.8×10－28 kg·m·s－1
＝1.8×10－32 kg·m·s－1
由不确定性关系式ΔxΔp≥，
得电子位置的不确定范围为Δx≥，
所以Δx≥ m≈2.9×10－3 m。
答案：大于等于2.9×10－3 m
一、单项选择题
1．下列说法正确的是( )
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，若有一个光子，则能确定这个光子落在哪个点上
解析：选B 机械波是振动在介质中的传播，而概率波是粒子所到达区域的机率大小可以通过波动的规律来确定。故其本质不同A、C错，B对；由于光是一种概率波，光子落在哪个点上不能确定，D错。
2．紫外线光子的动量为。一个静止的O3吸收了一个紫外线光子后( )
A．仍然静止
B．沿着光子原来运动的方向运动
C．沿与光子运动方向相反的方向运动
D．可能向任何方向运动
解析：选B 由动量守恒定律知，吸收了紫外线光子的O3分子与光子原来运动的方向相同。故正确选项为B。
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处可能是( )
A．亮条纹
B．暗条纹
C．既有可能是亮条纹也有可能是暗条纹
D．以上各种情况均有可能
解析：选A 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处一定是亮条纹，选项A正确。
4．关于电子的运动规律，以下说法正确的是( )
A．电子如果表现粒子性，则无法用轨迹来描述它们的运动，其运动遵循牛顿运动定律
B．电子如果表现粒子性，则可以用轨迹来描述它们的运动，其运动遵循牛顿运动定律
C．电子如果表现波动性，则无法用轨迹来描述它们的运动，空间分布的概率遵循波动规律
D．电子如果表现波动性，则可以用轨迹来描述它们的运动，其运动遵循牛顿运动定律
解析：选C 由于运动对应的物质波是概率波，少量电子表现出粒子性，无法用轨迹描述其运动，运动也不遵循牛顿运动定律，A、B错误；大量电子表现出波动性，无法用轨迹描述其运动，可确定电子在某点附近出现的概率，且分布概率遵循波动规律，C正确，D错误。
5．如图所示是一个粒子源，产生某种粒子，在其正前方安装只有两条狭缝的挡板，粒子穿过狭缝打在前方的荧光屏上使荧光屏发光。那么在荧光屏上将看到( )
A．只有两条亮条纹
B．有多条明、暗相间的条纹
C．没有亮条纹
D．只有一条亮条纹
解析：选B 粒子源经过两条狭缝，打到屏上的位置不确定，到达某位置的概率大的，则为亮条纹，概率小的，即为暗条纹，大量的粒子会体现波动性，因此有许多条明、暗相间的条纹，故B正确，A、C、D错误。
二、多项选择题
6．下列说法中正确的是( )
A．光的波粒二象性学说，就是牛顿的微粒说和惠更斯的波动说组成的
B．光的波粒二象性彻底推翻了麦克斯韦的光的电磁说
C．光子说并没有否定光的电磁说，在光子能量ε＝hν中，频率ν表示波的特征，ε表示粒子的特征
D．光波不同于宏观概念中那种连续的波，它是表明大量光子运动规律的一种概率波
解析：选CD 牛顿的微粒说认为光是由物质微粒组成的，惠更斯的波动说认为光是机械波，都是从宏观现象中形成的观念，光的波粒二象性没有否定光的电磁说，A、B错误，C正确；由光波的实质易知，D正确。
7．影响显微镜分辨率本领的一个因素是波的衍射，衍射现象越明显，分辨本领越低。使用电子束工作的电子显微镜有较高的分辨本领，它利用高压对电子束加速最后打在感光胶片上来观察显微图像。下列说法中正确的是( )
A．加速电压越高，电子的波长越小，显微镜的分辨本领越强
B．加速电压越高，电子的波长越大，显微镜的分辨本领越弱
C．如果加速电压相同，则用质子流工作的显微镜比用电子流工作的显微镜分辨本领强
D．如果加速电压相同，则用质子流工作的显微镜比用电子流工作的显微镜分辨本领弱
解析：选AC 电子或质子在电场中加速时，由动能定理可得eU＝mv2＝，又由物质波公式λ＝得电子或质子的物质波波长为λ＝，所以加速电压越高，电子的物质波波长越小，衍射现象越不明显，显微镜的分辨本领越强，故A正确，B错误；而经相同电压加速后的质子和电子相比，质子的物质波波长比电子的物质波波长小，衍射现象不明显。又因为显微镜的分辨本领与波长有关，波长越小，衍射现象越不明显，其分辨本领越强。故C正确，D错误。
三、非选择题
8．氦氖激光器所发红光波长为λ＝6.238×10－7 m，谱线宽度Δλ＝10－18 m。求当这种光子沿x方向传播时，它的x坐标的不确定量为多大？
解析：红光光子动量的不确定量为Δp＝，
根据ΔxΔp≥，得x坐标的不确定量为
Δx≥＝＝ m
≈7.96×10－20 m。
答案：大于等于7.96×10－20 m
9．一电子具有200 m/s的速率，动量的不确定范围为0.01%，则确定该电子的位置时，有多大的不确定范围？(电子质量为9.1×10－31 kg，h＝6.63×10－34 J·s)
解析：电子的动量为：p＝mv
＝9.1×10－31 kg×200 m·s－1
≈1.8×10－28 kg·m·s－1
动量的不确定范围为：
Δp＝0.01%p＝1.0×10－4×1.8×10－28 kg·m·s－1
＝1.8×10－32 kg·m·s－1
由不确定性关系式ΔxΔp≥，
得电子位置的不确定范围为Δx≥，
所以Δx≥ m≈2.9×10－3 m。
答案：大于等于2.9×10－3 m