2019-2020学年人教新课标选修3-5 17.5不确定性关系 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 17.5不确定性关系 达标作业（解析版) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 147.1KB | ||
| 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 22:28:31 | ||
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文档简介
17.5不确定性关系
达标作业（解析版)
1．1924年法国物理学家德布罗意提出物质波的概念，任何个运动着的物体，小到电子，大到行星、恒星都有一种波与之对应，波长，p为物体运动的动量，h是普朗克常量．同样光也具有粒子性，光子的动量．根据上述观点可以证明一个静止的自由电子如果完全吸收一个光子，会发生下列情况：设光子频率为，则，，被静止的自由电子吸收后有，．由以上两式可解得，电子的速度为两倍光速，显然这是不可能的．关于上述过程以下说法正确的是（ ）
A．因为在微观世界中动量守恒定律不适用，上述论证错误，所以电子可能完全吸收一个光子
B．因为在微观世界中能量守恒定律不适用，上述论证错误，所以电子可能完全吸收一个光子
C．动量守恒定律、能量守恒定律是自然界中普遍适用规律，所以唯一结论是电子不可能完全吸收一个光子
D．若光子与一个静止的自由电子发生作用，则光子被电子散射后频率不变
2．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
3．用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在胶片上先后出现如图 甲、乙、丙所示的图象，则下列说法错误的是( )
A．图象甲表明光具有粒子性
B．实验表明光是一种概率波
C．用紫外线光做实验，观察不到类似的图象
D．实验表明光的波动性不是光子间相互作用引起的
4．用很弱的光做双缝干涉实验,把入射光减弱到可以认为光源和感光胶片之间不可能同时有两个光子存在,如图所示,不同数量的光子照射到感光胶片上得到的照片。这些照片说明( )
A．光只有粒子性没有波动性
B．少量光子的运动显示粒子性,大量光子的运动显示波动性
C．光只有波动性没有粒子性
D．少量光子的运动显示波动性,大量光子的运动显示粒子性
5．对于微观粒子的运动，下列说法中正确的是（ ）
A．不受外力作用时光子就会做匀速运动
B．光子受到恒定外力作用时就会做匀变速运动
C．只要知道电子的初速度和所受外力，就可以确定其任意时刻的速度
D．运用牛顿力学无法确定微观粒子的运动规律
6．用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图甲、乙、丙所示的图像，则（ ）
A．图像甲表明光具有粒子性 B．图像丙表明光具有波动性
C．用紫外光观察不到类似的图像 D．实验表明光是一种概率波
7．物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，光屏处放上照相底片，若减弱光波的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝，实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只能出现一些不规则的点；如果曝光时间足够长，底片上就会出现规则的干涉条纹，下列对这个实验结果的认识正确的是（ ）
A．曝光时间不长时，光子的能量太小，底片上的条纹看不清楚，故出现不规则的点
B．单个光子的运动没有确定的轨道
C．干涉条纹中明亮的部分是光子到达概率较大的地方
D．只有大量光子的行为才能表现出波动性
8．用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现甲、乙、丙所示的图像，则
A．图象甲表明光具有粒子性
B．图象丙表明光具有波动性
C．实验表明光是一种概率波
D．在光的干涉条纹中，明条纹是光子能够到达的地方，暗条纹是光子不能到达的地方
9．关于光的波粒二象性的理解正确的是（??? ）
A．高频光是粒子，低频光是波
B．光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子
C．大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性
D．波粒二象性是光的根本属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著
10．下列对物理模型和物理现象的关系理解正确的是（ ）
A．物理模型应与日常经验相吻合，并能解释物理现象
B．物理模型可以与日常经验相悖，但应与实验结果一致
C．物理模型不能十分古怪，让人难以理解
D．只要物理模型与实验结果一致，它在一定范围内就能正确代表研究的对象
11．已知，试求下列情况中速度的不确定量.
（1）一个球的质量m=1.0kg，测定其位置的不确定量为10-6m；
（2）电子的质量，测定其位置的不确定量为10-10m（即在原子的数量级）.
12．在单缝衍射实验中，若单缝宽度是，那么光子经过单缝发生衍射，动量不确定量是多少？（普朗克常量）
13．电视显像管中的电子的加速电压为10 kV，电子枪的枪口直径设为0.01 cm，试求电子射出电子枪后的横向速度的不确定量为_______ m/s。
14．一辆摩托车以20 m/s的速度向墙冲去，车身和人共重100 kg，则车撞墙时的不确定量为__________m．
参考答案
1．C
【解析】
【详解】
ABC．动量守恒定律和能量守恒定律是自然界中普遍适用的规律，因此在微观世界中动量守恒定律和能量守恒定律仍适用，在光电效应实验中金属内部电子在吸收一定能量的光子后克服逸出功从而成为自由电子，因此电子可以吸收光子，故得出的唯一结论是静止的自由电子不可能完全吸收一个光子，选项A、B错误，C正确；
D．光子与静止的自由电子发生作用，被电子散射后因能量变小从而频率降低，选项D错误．
故选C.
2．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。故选D。
3．C
【解析】A、图象甲以一个个的亮点，即每次只照亮一个位置，这表明光是一份一份传播的，说明光具有粒子性，故A正确；
B、因为单个光子所能到达的位置不能确定，但大量光子却表现出波动性，即光子到达哪个位置是一个概率问题，故此实验表明了光是一种概率波，故B正确；
C、因为紫外光是不可见光，所以直接用眼睛观察不到类似的图象，但是用感光胶片就能观察到类似现象，故C错误；
D、在光的双缝干涉实验中，减小光的强度，让光子通过双缝后，光子只能一个接一个地到达光屏，经过足够长时间，仍然发现相同的干涉条纹．这表明光的波动性不是由光子之间的相互作用引起的，故D正确；
说法错误的故选C。
4．B
【解析】由于光的传播不是连续的而是一份一份的，每一份就是一个光子，所以每次通过狭缝只有一个光子，当一个光子到达某一位置时该位置感光而留下痕迹，由于单个光子表现粒子性，即每一个光子所到达的区域是不确定的，但是大量光子表现出波动性，所以长时间曝光后最终形成了图3中明暗相间的条纹，故该实验说明了光具有波粒二象性，故A、C、D错误，B正确；故选B。
【点睛】熟悉了课本的基本知识即可顺利解出此题，故要多读教材，加强对基础知识的积累．
5．D
【解析】光子不同于宏观力学的粒子，不能用宏观粒子的牛顿力学规律分析光子的运动，选项A、B错误；根据概率波、不确定关系可知，选项C错误，故选D。
6．ABD
【解析】
【详解】
甲图可以看到的是光点，说明光具有粒子性，随着时间的增加，这些光点的排列体现了波的干涉的规律，说明光具有波动性，同时，这种规律是大量光点出现后才表现出来的，所以光是一种概率波．
A．图像甲表明光具有粒子性，选项A正确；
B．图像丙表明光具有波动性，选项B正确；
C．用紫外光同样能观察到类似的图像，选项C错误；
D．实验表明光是一种概率波，选项D正确；
故选ABD.
7．BCD
【解析】
【详解】
ABD．光波是概率波，单个光子没有确定的轨道，其到达某点的概率受波动规律支配，少数光子落点不确定，体现粒子性，大量光子的行为符合统计规律，受波动规律支配，才表现出波动性，出现干涉条纹中的亮纹或暗纹，故A错误，BD正确；
C．干涉条纹中的亮纹处是光子到达概率较大的地方，暗纹处是光子达概率较小的地方，但也有光子到达，故C正确．
故选BCD.
8．ABC
【解析】A、图象甲以一个个的亮点，即每次只照亮一个位置，这表明光是一份一份传播的，说明光具有粒子性，故A正确；
B、图象丙有明显的明暗相间的干涉条纹，而干涉是波特有的性质，故表明光具有波动性，故B正确；
C、因为单个光子所能到达的位置不能确定，但大量光子却表现出波动性，即光子到达哪个位置是一个概率问题，故此实验表明了光是一种概率波，故C正确；
D、干涉是波特有的性质，故干涉条纹表明光具有波动性，暗条纹处是光子到达的几率比较小的地方，故D错误；
故选ABC。
【点睛】因为单个光子所能到达的位置不能确定，即每次只照亮一个位置，这表明光是一份一份传播的，说明光具有粒子性，单个光子所到达哪个位置是个概率问题，大量光子却表现出波动性，即光子到达哪个位置是一个概率问题，故此实验表明了光是一种概率波。
9．CD
【解析】高频光波长短光的粒子性显著，低频光波长长光的波动性显著。故A错误；光在传播时表现出波动性，而与物质相互作用时表现为粒子性，故B错误；大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性，故C正确；波粒二象性是光的根本属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著，故D正确；故选CD。
点睛：在宏观世界里找不到既有粒子性又有波动性的物质，同时波长长的可以体现波动性，波长短可以体现粒子性．
10．BD
【解析】建立物理模型的目的就是能解释物理现象，与实验结果符合，而不是符合人的日常经验，选项B、D正确。
11．（1）5.3×10－29m/s （2）5.89×105m/s
【解析】
【详解】
（1）根据题意可知：m=1.0kg，Δx1=10－6m，由，ΔP=mΔv知.
（2）根据题意可知：me=9.0×10-31kg，Δx2=10－10m，所以：.
12．
【解析】
【详解】
单缝宽度是光子经过狭缝的位置不确定量，即
由可得
解得
．
13．0.58;
【解析】
【详解】
电子横向位置的不确定量?x=0.01cm，由不确定度关系式可得:
电子经过10kV的电压加速后速度约为6×107m/s，由于 。所以电子运动的速度相对来看仍是相当确定的，波动性不起什么实际影响，电子运动的问题仍可用经典力学来处理.
14．2．64×10-38
【解析】根据不确定性关系ΔxΔp≥得Δx≥m≈2．64×10-38 m。
达标作业（解析版)
1．1924年法国物理学家德布罗意提出物质波的概念，任何个运动着的物体，小到电子，大到行星、恒星都有一种波与之对应，波长，p为物体运动的动量，h是普朗克常量．同样光也具有粒子性，光子的动量．根据上述观点可以证明一个静止的自由电子如果完全吸收一个光子，会发生下列情况：设光子频率为，则，，被静止的自由电子吸收后有，．由以上两式可解得，电子的速度为两倍光速，显然这是不可能的．关于上述过程以下说法正确的是（ ）
A．因为在微观世界中动量守恒定律不适用，上述论证错误，所以电子可能完全吸收一个光子
B．因为在微观世界中能量守恒定律不适用，上述论证错误，所以电子可能完全吸收一个光子
C．动量守恒定律、能量守恒定律是自然界中普遍适用规律，所以唯一结论是电子不可能完全吸收一个光子
D．若光子与一个静止的自由电子发生作用，则光子被电子散射后频率不变
2．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
3．用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在胶片上先后出现如图 甲、乙、丙所示的图象，则下列说法错误的是( )
A．图象甲表明光具有粒子性
B．实验表明光是一种概率波
C．用紫外线光做实验，观察不到类似的图象
D．实验表明光的波动性不是光子间相互作用引起的
4．用很弱的光做双缝干涉实验,把入射光减弱到可以认为光源和感光胶片之间不可能同时有两个光子存在,如图所示,不同数量的光子照射到感光胶片上得到的照片。这些照片说明( )
A．光只有粒子性没有波动性
B．少量光子的运动显示粒子性,大量光子的运动显示波动性
C．光只有波动性没有粒子性
D．少量光子的运动显示波动性,大量光子的运动显示粒子性
5．对于微观粒子的运动，下列说法中正确的是（ ）
A．不受外力作用时光子就会做匀速运动
B．光子受到恒定外力作用时就会做匀变速运动
C．只要知道电子的初速度和所受外力，就可以确定其任意时刻的速度
D．运用牛顿力学无法确定微观粒子的运动规律
6．用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图甲、乙、丙所示的图像，则（ ）
A．图像甲表明光具有粒子性 B．图像丙表明光具有波动性
C．用紫外光观察不到类似的图像 D．实验表明光是一种概率波
7．物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，光屏处放上照相底片，若减弱光波的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝，实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只能出现一些不规则的点；如果曝光时间足够长，底片上就会出现规则的干涉条纹，下列对这个实验结果的认识正确的是（ ）
A．曝光时间不长时，光子的能量太小，底片上的条纹看不清楚，故出现不规则的点
B．单个光子的运动没有确定的轨道
C．干涉条纹中明亮的部分是光子到达概率较大的地方
D．只有大量光子的行为才能表现出波动性
8．用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现甲、乙、丙所示的图像，则
A．图象甲表明光具有粒子性
B．图象丙表明光具有波动性
C．实验表明光是一种概率波
D．在光的干涉条纹中，明条纹是光子能够到达的地方，暗条纹是光子不能到达的地方
9．关于光的波粒二象性的理解正确的是（??? ）
A．高频光是粒子，低频光是波
B．光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子
C．大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性
D．波粒二象性是光的根本属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著
10．下列对物理模型和物理现象的关系理解正确的是（ ）
A．物理模型应与日常经验相吻合，并能解释物理现象
B．物理模型可以与日常经验相悖，但应与实验结果一致
C．物理模型不能十分古怪，让人难以理解
D．只要物理模型与实验结果一致，它在一定范围内就能正确代表研究的对象
11．已知，试求下列情况中速度的不确定量.
（1）一个球的质量m=1.0kg，测定其位置的不确定量为10-6m；
（2）电子的质量，测定其位置的不确定量为10-10m（即在原子的数量级）.
12．在单缝衍射实验中，若单缝宽度是，那么光子经过单缝发生衍射，动量不确定量是多少？（普朗克常量）
13．电视显像管中的电子的加速电压为10 kV，电子枪的枪口直径设为0.01 cm，试求电子射出电子枪后的横向速度的不确定量为_______ m/s。
14．一辆摩托车以20 m/s的速度向墙冲去，车身和人共重100 kg，则车撞墙时的不确定量为__________m．
参考答案
1．C
【解析】
【详解】
ABC．动量守恒定律和能量守恒定律是自然界中普遍适用的规律，因此在微观世界中动量守恒定律和能量守恒定律仍适用，在光电效应实验中金属内部电子在吸收一定能量的光子后克服逸出功从而成为自由电子，因此电子可以吸收光子，故得出的唯一结论是静止的自由电子不可能完全吸收一个光子，选项A、B错误，C正确；
D．光子与静止的自由电子发生作用，被电子散射后因能量变小从而频率降低，选项D错误．
故选C.
2．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。故选D。
3．C
【解析】A、图象甲以一个个的亮点，即每次只照亮一个位置，这表明光是一份一份传播的，说明光具有粒子性，故A正确；
B、因为单个光子所能到达的位置不能确定，但大量光子却表现出波动性，即光子到达哪个位置是一个概率问题，故此实验表明了光是一种概率波，故B正确；
C、因为紫外光是不可见光，所以直接用眼睛观察不到类似的图象，但是用感光胶片就能观察到类似现象，故C错误；
D、在光的双缝干涉实验中，减小光的强度，让光子通过双缝后，光子只能一个接一个地到达光屏，经过足够长时间，仍然发现相同的干涉条纹．这表明光的波动性不是由光子之间的相互作用引起的，故D正确；
说法错误的故选C。
4．B
【解析】由于光的传播不是连续的而是一份一份的，每一份就是一个光子，所以每次通过狭缝只有一个光子，当一个光子到达某一位置时该位置感光而留下痕迹，由于单个光子表现粒子性，即每一个光子所到达的区域是不确定的，但是大量光子表现出波动性，所以长时间曝光后最终形成了图3中明暗相间的条纹，故该实验说明了光具有波粒二象性，故A、C、D错误，B正确；故选B。
【点睛】熟悉了课本的基本知识即可顺利解出此题，故要多读教材，加强对基础知识的积累．
5．D
【解析】光子不同于宏观力学的粒子，不能用宏观粒子的牛顿力学规律分析光子的运动，选项A、B错误；根据概率波、不确定关系可知，选项C错误，故选D。
6．ABD
【解析】
【详解】
甲图可以看到的是光点，说明光具有粒子性，随着时间的增加，这些光点的排列体现了波的干涉的规律，说明光具有波动性，同时，这种规律是大量光点出现后才表现出来的，所以光是一种概率波．
A．图像甲表明光具有粒子性，选项A正确；
B．图像丙表明光具有波动性，选项B正确；
C．用紫外光同样能观察到类似的图像，选项C错误；
D．实验表明光是一种概率波，选项D正确；
故选ABD.
7．BCD
【解析】
【详解】
ABD．光波是概率波，单个光子没有确定的轨道，其到达某点的概率受波动规律支配，少数光子落点不确定，体现粒子性，大量光子的行为符合统计规律，受波动规律支配，才表现出波动性，出现干涉条纹中的亮纹或暗纹，故A错误，BD正确；
C．干涉条纹中的亮纹处是光子到达概率较大的地方，暗纹处是光子达概率较小的地方，但也有光子到达，故C正确．
故选BCD.
8．ABC
【解析】A、图象甲以一个个的亮点，即每次只照亮一个位置，这表明光是一份一份传播的，说明光具有粒子性，故A正确；
B、图象丙有明显的明暗相间的干涉条纹，而干涉是波特有的性质，故表明光具有波动性，故B正确；
C、因为单个光子所能到达的位置不能确定，但大量光子却表现出波动性，即光子到达哪个位置是一个概率问题，故此实验表明了光是一种概率波，故C正确；
D、干涉是波特有的性质，故干涉条纹表明光具有波动性，暗条纹处是光子到达的几率比较小的地方，故D错误；
故选ABC。
【点睛】因为单个光子所能到达的位置不能确定，即每次只照亮一个位置，这表明光是一份一份传播的，说明光具有粒子性，单个光子所到达哪个位置是个概率问题，大量光子却表现出波动性，即光子到达哪个位置是一个概率问题，故此实验表明了光是一种概率波。
9．CD
【解析】高频光波长短光的粒子性显著，低频光波长长光的波动性显著。故A错误；光在传播时表现出波动性，而与物质相互作用时表现为粒子性，故B错误；大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性，故C正确；波粒二象性是光的根本属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著，故D正确；故选CD。
点睛：在宏观世界里找不到既有粒子性又有波动性的物质，同时波长长的可以体现波动性，波长短可以体现粒子性．
10．BD
【解析】建立物理模型的目的就是能解释物理现象，与实验结果符合，而不是符合人的日常经验，选项B、D正确。
11．（1）5.3×10－29m/s （2）5.89×105m/s
【解析】
【详解】
（1）根据题意可知：m=1.0kg，Δx1=10－6m，由，ΔP=mΔv知.
（2）根据题意可知：me=9.0×10-31kg，Δx2=10－10m，所以：.
12．
【解析】
【详解】
单缝宽度是光子经过狭缝的位置不确定量，即
由可得
解得
．
13．0.58;
【解析】
【详解】
电子横向位置的不确定量?x=0.01cm，由不确定度关系式可得:
电子经过10kV的电压加速后速度约为6×107m/s，由于 。所以电子运动的速度相对来看仍是相当确定的，波动性不起什么实际影响，电子运动的问题仍可用经典力学来处理.
14．2．64×10-38
【解析】根据不确定性关系ΔxΔp≥得Δx≥m≈2．64×10-38 m。