2019-2020学年人教新课标选修3-5 17.4概率波 达标作业（解析版)
文档属性
| 名称 | 2019-2020学年人教新课标选修3-5 17.4概率波 达标作业（解析版) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 408.7KB | ||
| 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 | 2020-02-11 22:27:36 | ||
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文档简介
17.4概率波
达标作业（解析版)
1．在历史上，最早证明了德布罗意波存在的实验是（ ）
A．弱光衍射实验 B．电子束在晶体上的衍射实验
C．弱光干涉实验 D．射线的衍射实验
2．如图所示，光滑水平面上有两个大小相同的钢球A、B，A球的质量大于B球的质量.开始时A球以一定的速度向右运动，B球处于静止状态.两球碰撞后均向右运动设碰前A球的德布罗意波长为λ1，碰后A、B两球的德布罗意波长分别为λ2和λ3，则下列关系式正确的是（ ）
A．λ1=λ2-λ3 B．λ1=λ2+λ3
C． D．
3．关于电子云，下列说法正确的是（ ）
A．电子云是真实存在的实体
B．电子云周围的小黑圆点就是电子的真实位置
C．电子云上的小黑圆点表示的是电子的概率分布
D．电子云说明电子在绕原子核运动时有固定轨道
4．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
5．如图甲所示为实验小组利用100多个电子通过双缝后的干涉图样，可以看出每一个电子都是一个点；如图乙所示为该小组利用70000多个电子通过双缝后的干涉图样，为明暗相间的条纹.则对本实验的理解正确的是( )
A．图甲体现了电子的粒子性
B．图乙体现了电子的粒子性
C．单个电子运动轨道是确定的
D．图乙中暗条纹处仍有电子到达，只不过到达的概率小
6．下列说法中正确的是（ ）
A．光的波粒二象性学说，就是由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，在光子能量公式中，频率v表示波的特征，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
7．关于经典的波的特征，下列说法中正确的是（ ）
A．具有波长，没有频率 B．具有频率，没有波长
C．既具有颊率，也具有波长 D．具有周期性
8．如图甲所示为实验小组利用100多个电子通过双缝后的干涉图样，可以看出每一个电子都是一个点；如图乙所示为该小组利用70000多个电子通过双缝后的干涉图样，为明暗相间的条纹．则对本实验的理解正确的是（ ）
A．图甲体现了电子的粒子性
B．图乙体现了电子的粒子性
C．单个电子运动轨道是确定的
D．图乙中明条纹是电子到达概率大的地方
9．电子束穿过铝箔后，下列说法中正确的是（ ）
A．仍沿直线运动 B．将发生衍射
C．与光的行射图样类似 D．以上说法都不对
10．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，光子出现概率较大的区域呈现亮条纹，光子出现概率较小的区域呈现暗条纹
11．电子经电势差为U=2000V的电场加速，电子的质量m=0.9×10﹣30kg，求此电子的德布罗意波长．已知普朗克常数h=6.6×10﹣34J·s．
12．20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？
13．波长为0.02nm的X射线照射人体骨骼，如果该射线光子被骨骼吸收，则对应逸出电子的能量可估算为________eV（保留一位有效数字），若该射线光子被骨骼中的电子散射，则出射的X射线波长有所__________（填“增大”或“减小”）．（可利用数据：普朗克常量，其中真空中的光速，）
14．有一种实验装置可以逐个地释放可见光子。在一次实验中,释放的光子频率为6×1014 Hz,光屏每秒钟接收到的光子能量为5×10-13 J,光子释放处到光屏的距离足够远,则根据以上数据可计算出空气中相邻两个光子间的平均距离约为______________________m。(普朗克常量h=6.626×10-34 J·s,保留两位有效数字)
参考答案
1．B
【解析】
【详解】
A. 弱光衍射实验证明了光的波动性，选项A不符合题意；
B. 电子束在晶体上的衍射实验最早证明了德布罗意波存在，选项B符合题意；
C. 弱光干涉实验证明了光的波动性，选项C不符合题意；
D. X射线本身就是一种波，而不是实物粒子，故X射线的衍射实验不能证明德布罗意波的存在，选项D不符合题意；
2．D
【解析】
【详解】
球A、B碰撞过程中，满足动量守恒.则p'B－0=pA－p'A，由，可得，即动量守恒表达式可写成，所以。
A. λ1=λ2-λ3与计算结果不符，A错误。
B. λ1=λ2+λ3与计算结果不符，B错误。
C. 与计算结果不符，C错误。
D. 与计算结果相符，D正确。
3．C
【解析】
【详解】
由电子云的定义我们知道，电子云是一种稳定的概率分布，人们常用小黑圆点表示这种概率分布，小黑圆点的密疏代表电子在这一位置出现的概率大小．
A．电子云是真实存在的实体，与结论不相符，选项A错误；
B．电子云周围的小黑圆点就是电子的真实位置，与结论不相符，选项B错误；
C．电子云上的小黑圆点表示的是电子的概率分布，与结论相符，选项C正确；
D．电子云说明电子在绕原子核运动时有固定轨道，与结论不相符，选项D错误；
故选C.
4．B
【解析】
【详解】
A．概率波具有波粒二象性，因此概率波不是机械波，选项A错误；
B．对于电子和其他微观粒子，由于同样具有波粒二象性，所以与它们相联系的物质波也是概率波，B正确；
C．概率波和机械波都能发生干涉和衍射现象，但它们的本质不一样，C错误；
D．在光的双缝干涉实验中，若只有一个粒子，则它从两个缝穿过的概率是一样的，D错误．
故选B.
5．AD
【解析】
【详解】
AC．题图甲中的每一个电子都是一个点，说明少数电子体现粒子性.每个电子到达的位置不同，说明单个电子的运动轨道不确定，A正确，C错误；
B．题图乙中明暗相间的条纹说明大量的电子表现为波动性，B错误；
D．题图乙中暗条纹处仍有电子到达，只不过到达的概率小，D正确.
6．CD
【解析】
【详解】
A. 爱因斯坦的“光子说”与惠更斯的波动说揭示了光具有波粒二象性，故A错误；
BC. 麦克斯韦根据他的电磁理论，认为光是一种电磁波，而赫兹证实了电磁波的存在，电磁波传播速度跟光速相同.光子说并没有否定光的电磁说，在光子能量公式ε=hv中，频率v表示波的特征，ε表示粒子的特征，故B错误，C正确；
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念波，故D正确.
7．CD
【解析】
【详解】
经典波的波长、周期、波速满足，所以经典波具有频率、波长和周期性．
A．具有波长，没有频率，与结论不相符，选项A错误；
B．具有频率，没有波长，与结论不相符，选项B错误；
C．既具有颊率，也具有波长，与结论相符，选项C正确；
D．具有周期性，与结论相符，选项D正确；
故选CD.
8．AD
【解析】
【详解】
AC.题图甲中的每一个电子都是一个点，说明少数粒子体现粒子性，到达的位置不同，说明单个电子的运动轨道不确定，A符合题意，C不符合题意；
B.题图乙中明暗相同的条纹说明大量的粒子表现为波动性，B不符合题意；
D.明条纹是电子到达概率大的地方，D符合题意；
9．BC
【解析】
【详解】
AB．电子束穿过铝箔后会发生衍射现象，不再沿直线前进，选项A错误，B正确；
BC．电子束的衍射图样与光的行射图样类似，选项C正确，D错误；
故选BC.
10．BD
【解析】
【详解】
A．德布罗意波是概率波，它与机械波是两个不同的概念，两者的本质不同，A错误；
B．物质波也就是德布罗意波，指粒子在空间中某点某时刻出现的概率符合一定的统计规律，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，C错误；
D．在光的双缝干涉实验中，光子出现概率较大的区域呈现亮条纹，光子出现概率较小的区域呈现暗条纹，D正确．
故选BD.
11．λ=2.75×10﹣11m
【解析】
【详解】
根据德布罗意波长公式：
电子在电场中加速度由动能定理有Ek=Ue
且P2=2mEk
代入数据解得：λ=2.75×10-11m．
【点睛】
本题考查了物质波波长的计算公式，明确各物理量的含义和关系，代入数据计算即可．
12．（1）； 240m（2）见解析
【解析】
【详解】
（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．
13． 增大
【解析】
【详解】
[1]．X射线光子能量很大，可忽略逸出功，则对应逸出电子的能量为X射线光子的能量，所以
[2]．该射线光子被骨骼中的电子散射后，能量变小，由，可得波长增大．
14．2.4×102
【解析】设每秒释放光子数为n,有nhν=E,则相邻两个光子间的平均距离,联立解得Δl=2.4×102 m.
【点睛】本题是个综合性较强的题目，要求的理解能力较大，难点在于如何分析光子的个数．
达标作业（解析版)
1．在历史上，最早证明了德布罗意波存在的实验是（ ）
A．弱光衍射实验 B．电子束在晶体上的衍射实验
C．弱光干涉实验 D．射线的衍射实验
2．如图所示，光滑水平面上有两个大小相同的钢球A、B，A球的质量大于B球的质量.开始时A球以一定的速度向右运动，B球处于静止状态.两球碰撞后均向右运动设碰前A球的德布罗意波长为λ1，碰后A、B两球的德布罗意波长分别为λ2和λ3，则下列关系式正确的是（ ）
A．λ1=λ2-λ3 B．λ1=λ2+λ3
C． D．
3．关于电子云，下列说法正确的是（ ）
A．电子云是真实存在的实体
B．电子云周围的小黑圆点就是电子的真实位置
C．电子云上的小黑圆点表示的是电子的概率分布
D．电子云说明电子在绕原子核运动时有固定轨道
4．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
5．如图甲所示为实验小组利用100多个电子通过双缝后的干涉图样，可以看出每一个电子都是一个点；如图乙所示为该小组利用70000多个电子通过双缝后的干涉图样，为明暗相间的条纹.则对本实验的理解正确的是( )
A．图甲体现了电子的粒子性
B．图乙体现了电子的粒子性
C．单个电子运动轨道是确定的
D．图乙中暗条纹处仍有电子到达，只不过到达的概率小
6．下列说法中正确的是（ ）
A．光的波粒二象性学说，就是由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，在光子能量公式中，频率v表示波的特征，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
7．关于经典的波的特征，下列说法中正确的是（ ）
A．具有波长，没有频率 B．具有频率，没有波长
C．既具有颊率，也具有波长 D．具有周期性
8．如图甲所示为实验小组利用100多个电子通过双缝后的干涉图样，可以看出每一个电子都是一个点；如图乙所示为该小组利用70000多个电子通过双缝后的干涉图样，为明暗相间的条纹．则对本实验的理解正确的是（ ）
A．图甲体现了电子的粒子性
B．图乙体现了电子的粒子性
C．单个电子运动轨道是确定的
D．图乙中明条纹是电子到达概率大的地方
9．电子束穿过铝箔后，下列说法中正确的是（ ）
A．仍沿直线运动 B．将发生衍射
C．与光的行射图样类似 D．以上说法都不对
10．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，光子出现概率较大的区域呈现亮条纹，光子出现概率较小的区域呈现暗条纹
11．电子经电势差为U=2000V的电场加速，电子的质量m=0.9×10﹣30kg，求此电子的德布罗意波长．已知普朗克常数h=6.6×10﹣34J·s．
12．20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？
13．波长为0.02nm的X射线照射人体骨骼，如果该射线光子被骨骼吸收，则对应逸出电子的能量可估算为________eV（保留一位有效数字），若该射线光子被骨骼中的电子散射，则出射的X射线波长有所__________（填“增大”或“减小”）．（可利用数据：普朗克常量，其中真空中的光速，）
14．有一种实验装置可以逐个地释放可见光子。在一次实验中,释放的光子频率为6×1014 Hz,光屏每秒钟接收到的光子能量为5×10-13 J,光子释放处到光屏的距离足够远,则根据以上数据可计算出空气中相邻两个光子间的平均距离约为______________________m。(普朗克常量h=6.626×10-34 J·s,保留两位有效数字)
参考答案
1．B
【解析】
【详解】
A. 弱光衍射实验证明了光的波动性，选项A不符合题意；
B. 电子束在晶体上的衍射实验最早证明了德布罗意波存在，选项B符合题意；
C. 弱光干涉实验证明了光的波动性，选项C不符合题意；
D. X射线本身就是一种波，而不是实物粒子，故X射线的衍射实验不能证明德布罗意波的存在，选项D不符合题意；
2．D
【解析】
【详解】
球A、B碰撞过程中，满足动量守恒.则p'B－0=pA－p'A，由，可得，即动量守恒表达式可写成，所以。
A. λ1=λ2-λ3与计算结果不符，A错误。
B. λ1=λ2+λ3与计算结果不符，B错误。
C. 与计算结果不符，C错误。
D. 与计算结果相符，D正确。
3．C
【解析】
【详解】
由电子云的定义我们知道，电子云是一种稳定的概率分布，人们常用小黑圆点表示这种概率分布，小黑圆点的密疏代表电子在这一位置出现的概率大小．
A．电子云是真实存在的实体，与结论不相符，选项A错误；
B．电子云周围的小黑圆点就是电子的真实位置，与结论不相符，选项B错误；
C．电子云上的小黑圆点表示的是电子的概率分布，与结论相符，选项C正确；
D．电子云说明电子在绕原子核运动时有固定轨道，与结论不相符，选项D错误；
故选C.
4．B
【解析】
【详解】
A．概率波具有波粒二象性，因此概率波不是机械波，选项A错误；
B．对于电子和其他微观粒子，由于同样具有波粒二象性，所以与它们相联系的物质波也是概率波，B正确；
C．概率波和机械波都能发生干涉和衍射现象，但它们的本质不一样，C错误；
D．在光的双缝干涉实验中，若只有一个粒子，则它从两个缝穿过的概率是一样的，D错误．
故选B.
5．AD
【解析】
【详解】
AC．题图甲中的每一个电子都是一个点，说明少数电子体现粒子性.每个电子到达的位置不同，说明单个电子的运动轨道不确定，A正确，C错误；
B．题图乙中明暗相间的条纹说明大量的电子表现为波动性，B错误；
D．题图乙中暗条纹处仍有电子到达，只不过到达的概率小，D正确.
6．CD
【解析】
【详解】
A. 爱因斯坦的“光子说”与惠更斯的波动说揭示了光具有波粒二象性，故A错误；
BC. 麦克斯韦根据他的电磁理论，认为光是一种电磁波，而赫兹证实了电磁波的存在，电磁波传播速度跟光速相同.光子说并没有否定光的电磁说，在光子能量公式ε=hv中，频率v表示波的特征，ε表示粒子的特征，故B错误，C正确；
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念波，故D正确.
7．CD
【解析】
【详解】
经典波的波长、周期、波速满足，所以经典波具有频率、波长和周期性．
A．具有波长，没有频率，与结论不相符，选项A错误；
B．具有频率，没有波长，与结论不相符，选项B错误；
C．既具有颊率，也具有波长，与结论相符，选项C正确；
D．具有周期性，与结论相符，选项D正确；
故选CD.
8．AD
【解析】
【详解】
AC.题图甲中的每一个电子都是一个点，说明少数粒子体现粒子性，到达的位置不同，说明单个电子的运动轨道不确定，A符合题意，C不符合题意；
B.题图乙中明暗相同的条纹说明大量的粒子表现为波动性，B不符合题意；
D.明条纹是电子到达概率大的地方，D符合题意；
9．BC
【解析】
【详解】
AB．电子束穿过铝箔后会发生衍射现象，不再沿直线前进，选项A错误，B正确；
BC．电子束的衍射图样与光的行射图样类似，选项C正确，D错误；
故选BC.
10．BD
【解析】
【详解】
A．德布罗意波是概率波，它与机械波是两个不同的概念，两者的本质不同，A错误；
B．物质波也就是德布罗意波，指粒子在空间中某点某时刻出现的概率符合一定的统计规律，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，C错误；
D．在光的双缝干涉实验中，光子出现概率较大的区域呈现亮条纹，光子出现概率较小的区域呈现暗条纹，D正确．
故选BD.
11．λ=2.75×10﹣11m
【解析】
【详解】
根据德布罗意波长公式：
电子在电场中加速度由动能定理有Ek=Ue
且P2=2mEk
代入数据解得：λ=2.75×10-11m．
【点睛】
本题考查了物质波波长的计算公式，明确各物理量的含义和关系，代入数据计算即可．
12．（1）； 240m（2）见解析
【解析】
【详解】
（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．
13． 增大
【解析】
【详解】
[1]．X射线光子能量很大，可忽略逸出功，则对应逸出电子的能量为X射线光子的能量，所以
[2]．该射线光子被骨骼中的电子散射后，能量变小，由，可得波长增大．
14．2.4×102
【解析】设每秒释放光子数为n,有nhν=E,则相邻两个光子间的平均距离,联立解得Δl=2.4×102 m.
【点睛】本题是个综合性较强的题目，要求的理解能力较大，难点在于如何分析光子的个数．