高中物理人教版选修3-5能力提升测试卷：第十七章+课时4概率波不确定性关系+Word版含答案
文档属性
| 名称 | 高中物理人教版选修3-5能力提升测试卷：第十七章+课时4概率波不确定性关系+Word版含答案 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 117.2KB | ||
| 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 | 2019-06-01 19:35:45 | ||
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文档简介
课时4 概率波 不确定性关系
一、选择题
1．(多选)用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如下图a、b、c所示的图样，则( )
A．图象a表明光具有粒子性
B．图象c表明光具有波动性
C．用紫外光观察不到类似的图样
D．实验表明光是一种概率波
答案 ABD
解析 大量光子产生的效果往往显示出波动性，个别光子产生的效果往往显示出粒子性。用极微弱的光照射，时间较短时，在屏上只能观察到一些分布毫无规律的光点，表明光具有粒子性，时间较长时，在屏上出现了干涉条纹，表明光具有波动性，A、B、D均正确。可见光和紫外线都是电磁波，都具有波粒二象性，C错误。
2．(多选)根据不确定性关系Δx·Δp≥，判断下列说法正确的是( )
A．采取办法提高测量Δx精度时，Δp的精度下降
B．采取办法提高测量Δx精度时，Δp的精度上升
C．Δx与Δp测量精度与测量仪器及测量方法是否完备有关
D．Δx与Δp测量精度与测量仪器及测量方法是否完备无关
答案 AD
解析 不确定性关系表明，无论采用什么方法试图确定位置和相应动量中的一个，必然引起另一个较大的不确定性，这样的结果与测量仪器及测量方法是否完备无关，无论怎样改善测量仪器和测量方法，都不可能逾越不确定性关系所给出的限度。故A、D正确。
3．(多选)关于物质波，下列说法中正确的是( )
A．实物粒子与光子一样都具有波粒二象性，所以实物粒子与光子是相同本质的物质
B．物质波和光波都是概率波
C．粒子的动量越大，其波动性越易观察
D．粒子的动量越小，其波动性越易观察
答案 BD
解析 实物粒子虽然与光子具有某些相同的现象，但实物粒子是实物，而光则是传播着的电磁波，其本质不同；物质波和光波都是概率波；又由λ＝可知，p越小，λ越大，波动性越明显，B、D正确。
4．(多选)电子的运动受波动性的支配，对于氢原子的核外电子，下列说法正确的是( )
A．氢原子的核外电子可以用确定的坐标描述它在原子中的位置
B．电子绕核运动时，可以运用牛顿运动定律确定它的轨道
C．电子绕核运动的“轨道”其实是没有意义的
D．电子轨道只不过是电子出现的概率比较大的位置
答案 CD
解析 微观粒子的波动性是一种概率波，对于微观粒子的运动，牛顿运动定律已经不适用了，所以氢原子的核外电子不能用确定的坐标描述它在原子中的位置，电子的“轨道”其实是没有意义的，电子轨道只不过是电子出现的概率比较大的位置，综上所述，C、D正确。
5．(多选)下列说法正确的是( )
A．光的频率越低，其粒子性越显著
B．光波不同于宏观概念中的那种连续的波，它是表明大量光子运动规律的一种概率波
C．物质波理论告诉我们，任何运动的微观粒子都具有波粒二象性
D．在光的单缝衍射实验中，狭缝变窄，光子动量的不确定量变大
答案 BCD
解析 光的频率越高，粒子性越显著，A错误。光波不同于宏观概念中的波，它是一种概率波，B正确。任何运动的微观粒子都对应一定的波长，都具有波粒二象性，C正确。在光的单缝衍射实验中，狭缝变窄，位置不确定量变小。由Δx·Δp≥，则光子动量的不确定量变大，D正确。
6．(多选)下列关于微观粒子波粒二象性的认识，正确的是( )
A．因实物粒子具有波动性，故其轨迹是波浪线
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，所以粒子没有确定的轨迹
C．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
D．大量光子表现出波动性，此时光子仍具有粒子性
答案 BD
解析 实物粒子具有的波动性指实物粒子是概率波，没有确定轨迹，与经典的波不同，A错误；微观粒子落点位置不能确定，与经典粒子有确定轨迹不同，B正确；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，C错误；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，D正确。
7．如图所示是一个粒子源，产生某种低速微观粒子，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．只有两条亮纹 B．有多条明暗相间的条纹
C．没有亮纹 D．只有一条亮纹
答案 B
解析 由于粒子源产生的粒子是微观粒子，它的运动受波动性支配，对大量粒子运动到达屏上的某点的概率，可以用波的特征进行描述，即产生双缝干涉，在屏上将看到干涉条纹，所以B正确。
8．经150 V电压加速的电子束，沿同一方向射出，穿过铝箔后射到其后的屏上，则( )
A．所有电子的运动轨迹均相同
B．所有电子到达屏上的位置坐标均相同
C．电子到达屏上的位置坐标可用牛顿运动定律确定
D．电子到达屏上的位置受波动规律支配，无法用确定的坐标来描述它的位置
答案 D
解析 电子被加速后其德布罗意波波长λ＝＝≈1×10－10 m，穿过铝箔时发生衍射，电子的运动不再遵守牛顿运动定律，不可能同时准确地知道电子的位置和动量，不可能用“轨迹”来描述电子的运动，只能通过概率波来描述，所以A、B、C错误，D正确。
9．(多选)从衍射的规律可以知道，狭缝越窄，屏上中央亮条纹就越宽，由不确定性关系式Δx·Δp≥判断，则下列说法正确的是( )
A．入射的粒子有确定的动量，射到屏上粒子就有准确的位置
B．狭缝的宽度变小了，因此粒子的不确定性也变小了
C．更窄的狭缝可以更准确地测得粒子的位置，但粒子动量的不确定性却更大了
D．微观粒子的动量和位置不可能同时确定
答案 CD
解析 不确定性原理表明，粒子的位置与动量不可同时被确定，故A错误，D正确；位置的不确定性与动量的不确定性遵守不等式Δx·Δp≥，Δx与Δp测量精度与测量仪器及测量方法是否完备无关，故B错误；更窄的狭缝可以更准确地测得粒子的位置，但粒子动量的不确定性却更大了，故C正确。
二、非选择题
10．质量为10 g, 速度为300 m/s在空中飞行的子弹，其德布罗意波波长是多少？为什么我们无法观察出其波动性？如果能够用特殊的方法观察子弹的波动性，我们是否能够看到子弹上下或左右颤动着前进，在空中描绘出正弦曲线或其他周期性曲线？为什么？
答案 见解析
解析 由波长公式可得
λ＝＝ m＝2.21×10－34 m。
因子弹的德布罗意波长太短，无法观察到其波动性。
不会看到这种现象，因德布罗意波是一种概率波，粒子在空间出现的概率遵从波动规律，而非宏观的机械波，更不是粒子做曲线运动。
11．电子和质子相比，提供相同的电压加速，哪种粒子的波长会更短些？
答案 质子
解析 两种粒子被加速后的动能相同，设为Ek，动量与能量的关系是p2＝2mEk，由于质子的质量大于电子的质量，所以有：pH>pe，根据德布罗意波波长公式λ＝可知，动量大的质子波长短。
12．试求原子中电子速度的不确定量，取原子的线度约10－10 m。
答案 Δv≥5.8×105 m/s
解析 原子中电子的位置不确定量Δx＝10－10 m，由不确定关系得
Δv≥＝ m/s≈5.8×105 m/s。
13．在单缝衍射实验中，若单缝宽度是1.0×10－9 m，那么光子经过单缝发生衍射，求动量不确定量。
答案 不小于5.3×10－26 kg·m/s
解析 单缝宽度是光子经过狭缝的不确定量，即Δx＝1.0×10－9 m，由ΔxΔp≥有：1.0×10－9×Δp≥，则Δp≥5.3×10－26 kg·m/s。
一、选择题
1．(多选)用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如下图a、b、c所示的图样，则( )
A．图象a表明光具有粒子性
B．图象c表明光具有波动性
C．用紫外光观察不到类似的图样
D．实验表明光是一种概率波
答案 ABD
解析 大量光子产生的效果往往显示出波动性，个别光子产生的效果往往显示出粒子性。用极微弱的光照射，时间较短时，在屏上只能观察到一些分布毫无规律的光点，表明光具有粒子性，时间较长时，在屏上出现了干涉条纹，表明光具有波动性，A、B、D均正确。可见光和紫外线都是电磁波，都具有波粒二象性，C错误。
2．(多选)根据不确定性关系Δx·Δp≥，判断下列说法正确的是( )
A．采取办法提高测量Δx精度时，Δp的精度下降
B．采取办法提高测量Δx精度时，Δp的精度上升
C．Δx与Δp测量精度与测量仪器及测量方法是否完备有关
D．Δx与Δp测量精度与测量仪器及测量方法是否完备无关
答案 AD
解析 不确定性关系表明，无论采用什么方法试图确定位置和相应动量中的一个，必然引起另一个较大的不确定性，这样的结果与测量仪器及测量方法是否完备无关，无论怎样改善测量仪器和测量方法，都不可能逾越不确定性关系所给出的限度。故A、D正确。
3．(多选)关于物质波，下列说法中正确的是( )
A．实物粒子与光子一样都具有波粒二象性，所以实物粒子与光子是相同本质的物质
B．物质波和光波都是概率波
C．粒子的动量越大，其波动性越易观察
D．粒子的动量越小，其波动性越易观察
答案 BD
解析 实物粒子虽然与光子具有某些相同的现象，但实物粒子是实物，而光则是传播着的电磁波，其本质不同；物质波和光波都是概率波；又由λ＝可知，p越小，λ越大，波动性越明显，B、D正确。
4．(多选)电子的运动受波动性的支配，对于氢原子的核外电子，下列说法正确的是( )
A．氢原子的核外电子可以用确定的坐标描述它在原子中的位置
B．电子绕核运动时，可以运用牛顿运动定律确定它的轨道
C．电子绕核运动的“轨道”其实是没有意义的
D．电子轨道只不过是电子出现的概率比较大的位置
答案 CD
解析 微观粒子的波动性是一种概率波，对于微观粒子的运动，牛顿运动定律已经不适用了，所以氢原子的核外电子不能用确定的坐标描述它在原子中的位置，电子的“轨道”其实是没有意义的，电子轨道只不过是电子出现的概率比较大的位置，综上所述，C、D正确。
5．(多选)下列说法正确的是( )
A．光的频率越低，其粒子性越显著
B．光波不同于宏观概念中的那种连续的波，它是表明大量光子运动规律的一种概率波
C．物质波理论告诉我们，任何运动的微观粒子都具有波粒二象性
D．在光的单缝衍射实验中，狭缝变窄，光子动量的不确定量变大
答案 BCD
解析 光的频率越高，粒子性越显著，A错误。光波不同于宏观概念中的波，它是一种概率波，B正确。任何运动的微观粒子都对应一定的波长，都具有波粒二象性，C正确。在光的单缝衍射实验中，狭缝变窄，位置不确定量变小。由Δx·Δp≥，则光子动量的不确定量变大，D正确。
6．(多选)下列关于微观粒子波粒二象性的认识，正确的是( )
A．因实物粒子具有波动性，故其轨迹是波浪线
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，所以粒子没有确定的轨迹
C．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
D．大量光子表现出波动性，此时光子仍具有粒子性
答案 BD
解析 实物粒子具有的波动性指实物粒子是概率波，没有确定轨迹，与经典的波不同，A错误；微观粒子落点位置不能确定，与经典粒子有确定轨迹不同，B正确；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，C错误；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，D正确。
7．如图所示是一个粒子源，产生某种低速微观粒子，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．只有两条亮纹 B．有多条明暗相间的条纹
C．没有亮纹 D．只有一条亮纹
答案 B
解析 由于粒子源产生的粒子是微观粒子，它的运动受波动性支配，对大量粒子运动到达屏上的某点的概率，可以用波的特征进行描述，即产生双缝干涉，在屏上将看到干涉条纹，所以B正确。
8．经150 V电压加速的电子束，沿同一方向射出，穿过铝箔后射到其后的屏上，则( )
A．所有电子的运动轨迹均相同
B．所有电子到达屏上的位置坐标均相同
C．电子到达屏上的位置坐标可用牛顿运动定律确定
D．电子到达屏上的位置受波动规律支配，无法用确定的坐标来描述它的位置
答案 D
解析 电子被加速后其德布罗意波波长λ＝＝≈1×10－10 m，穿过铝箔时发生衍射，电子的运动不再遵守牛顿运动定律，不可能同时准确地知道电子的位置和动量，不可能用“轨迹”来描述电子的运动，只能通过概率波来描述，所以A、B、C错误，D正确。
9．(多选)从衍射的规律可以知道，狭缝越窄，屏上中央亮条纹就越宽，由不确定性关系式Δx·Δp≥判断，则下列说法正确的是( )
A．入射的粒子有确定的动量，射到屏上粒子就有准确的位置
B．狭缝的宽度变小了，因此粒子的不确定性也变小了
C．更窄的狭缝可以更准确地测得粒子的位置，但粒子动量的不确定性却更大了
D．微观粒子的动量和位置不可能同时确定
答案 CD
解析 不确定性原理表明，粒子的位置与动量不可同时被确定，故A错误，D正确；位置的不确定性与动量的不确定性遵守不等式Δx·Δp≥，Δx与Δp测量精度与测量仪器及测量方法是否完备无关，故B错误；更窄的狭缝可以更准确地测得粒子的位置，但粒子动量的不确定性却更大了，故C正确。
二、非选择题
10．质量为10 g, 速度为300 m/s在空中飞行的子弹，其德布罗意波波长是多少？为什么我们无法观察出其波动性？如果能够用特殊的方法观察子弹的波动性，我们是否能够看到子弹上下或左右颤动着前进，在空中描绘出正弦曲线或其他周期性曲线？为什么？
答案 见解析
解析 由波长公式可得
λ＝＝ m＝2.21×10－34 m。
因子弹的德布罗意波长太短，无法观察到其波动性。
不会看到这种现象，因德布罗意波是一种概率波，粒子在空间出现的概率遵从波动规律，而非宏观的机械波，更不是粒子做曲线运动。
11．电子和质子相比，提供相同的电压加速，哪种粒子的波长会更短些？
答案 质子
解析 两种粒子被加速后的动能相同，设为Ek，动量与能量的关系是p2＝2mEk，由于质子的质量大于电子的质量，所以有：pH>pe，根据德布罗意波波长公式λ＝可知，动量大的质子波长短。
12．试求原子中电子速度的不确定量，取原子的线度约10－10 m。
答案 Δv≥5.8×105 m/s
解析 原子中电子的位置不确定量Δx＝10－10 m，由不确定关系得
Δv≥＝ m/s≈5.8×105 m/s。
13．在单缝衍射实验中，若单缝宽度是1.0×10－9 m，那么光子经过单缝发生衍射，求动量不确定量。
答案 不小于5.3×10－26 kg·m/s
解析 单缝宽度是光子经过狭缝的不确定量，即Δx＝1.0×10－9 m，由ΔxΔp≥有：1.0×10－9×Δp≥，则Δp≥5.3×10－26 kg·m/s。