2019-2020年高中物理 第17章 第4、5節(jié) 概率波 不確定性關(guān)系同步練習(xí) 新人教版選修3-5.doc
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2019-2020年高中物理 第17章 第4、5節(jié) 概率波 不確定性關(guān)系同步練習(xí) 新人教版選修3-5 一、選擇題(1~3題為單選題,4~6題為多選題) 1.下列說法正確的是( ) A.概率波就是機(jī)械波 B.物質(zhì)波是一種概率波 C.概率波和機(jī)械波的本質(zhì)是一樣的,都能發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象 D.在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,若有一個(gè)光子,則能確定這個(gè)光子落在哪個(gè)點(diǎn)上 答案:B 解析:概率波與機(jī)械波是兩個(gè)概念,本質(zhì)不同;物質(zhì)波是一種概率波,符合概率波的特點(diǎn);光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,若有一個(gè)光子,這個(gè)光子的落點(diǎn)是不確定的,但有概率較大的位置。 2.關(guān)于光的波粒二象性的理解,正確的是( ) A.大量的光子中有些光子表現(xiàn)出波動(dòng)性,有些光子表現(xiàn)出粒子性 B.光在傳播時(shí)是波,而與物質(zhì)相互作用時(shí)就變成粒子 C.高頻光是粒子,低頻光是波 D.波粒二象性是光的屬性,有時(shí)它的波動(dòng)性顯著,有時(shí)它的粒子性顯著 答案:D 解析:光的波粒二象性是光的屬性,不論其頻率的高低還是光在傳播或者是與物質(zhì)相互作用,光都具有波粒二象性,大量光子的效果易呈現(xiàn)出波動(dòng)性,個(gè)別光子的效果易表現(xiàn)粒子性,光的頻率越高,粒子性越強(qiáng),光的頻率越低,波動(dòng)性越強(qiáng),故A、B、C錯(cuò)誤,D正確。 3.對(duì)于微觀粒子的運(yùn)動(dòng),下列說法中正確的是( ) A.不受外力作用時(shí)光子就會(huì)做勻速運(yùn)動(dòng) B.光子受到恒定外力作用時(shí)就會(huì)做勻變速運(yùn)動(dòng) C.只要知道電子的初速度和所受外力,就可以確定其任意時(shí)刻的速度 D.運(yùn)用牛頓力學(xué)無法確定微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 答案:D 解析:光子不同于宏觀力學(xué)的粒子,不能用宏觀粒子的牛頓力學(xué)規(guī)律分析光子的運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;根據(jù)概率波、不確定關(guān)系可知,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,故選D。 4.下列各種波屬于概率波的是( ) A.聲波 B.無線電波 C.光波 D.物質(zhì)波 答案:CD 解析:光波的波動(dòng)性具有概率波的規(guī)律,任一運(yùn)動(dòng)的物體均有一種物質(zhì)波與之對(duì)應(yīng),且這種物質(zhì)波也具有概率波的規(guī)律。概率波與機(jī)械波和電磁波的本質(zhì)不同。 5.在驗(yàn)證光的波粒二象性的實(shí)驗(yàn)中,下列說法正確的是( ) A.使光子一個(gè)一個(gè)地通過狹縫,如果時(shí)間足夠長(zhǎng),底片上將會(huì)顯示衍射圖樣 B.單個(gè)光子通過狹縫后,底片上會(huì)出現(xiàn)完整的衍射圖樣 C.光子通過狹縫的運(yùn)動(dòng)路線是直線 D.光的波動(dòng)性是大量光子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 答案:AD 解析:個(gè)別或少數(shù)光子表現(xiàn)出光的粒子性,大量光子表現(xiàn)出光的波動(dòng)性,如果時(shí)間足夠長(zhǎng),通過狹縫的光子數(shù)也就足夠多,粒子的分布遵從波動(dòng)規(guī)律,底片上將會(huì)顯示出衍射圖樣,A、D選項(xiàng)正確。單個(gè)光子通過狹縫后,路徑是隨機(jī)的,底片上也不會(huì)出現(xiàn)完整的衍射圖樣,B、C選項(xiàng)錯(cuò)。 6.從光的波粒二象性出發(fā),下列說法正確的是( ) A.光是高速運(yùn)動(dòng)的微觀粒子,每個(gè)光子都具有波粒二象性 B.光的頻率越高,光子的能量越大 C.在光的干涉中,暗條紋的地方是光子不會(huì)到達(dá)的地方 D.在光的干涉中,亮條紋的地方是光子到達(dá)概率最大的地方 答案:BD 解析:光具有波粒二象性,光的頻率越高,光子的能量越大,A錯(cuò),B正確。在干涉條紋中亮紋是光子到達(dá)概率大的地方,暗紋是光子到達(dá)概率小的地方,C錯(cuò),D正確。 二、非選擇題 7.一電子具有200m/s的速率,動(dòng)量的不確定范圍是0.01%,我們確定該電子位置時(shí),有多大的不確定范圍?(電子質(zhì)量為9.110-31kg) 答案:Δx≥2.9010-3m 解析:由不確定性關(guān)系ΔxΔp≥得:電子位置的不確定范圍Δ x≥= m=2.9010-3m. 8.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,某光子打在光屏上的落點(diǎn)能預(yù)測(cè)嗎?大量的光子打在光屏上的落點(diǎn)是否有規(guī)律?請(qǐng)用概率波的觀點(diǎn)解釋雙縫干涉圖樣的形成。 答案:在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,某個(gè)光子打在光屏上的落點(diǎn)根本不能預(yù)測(cè),但大量光子打在光屏上將形成明暗相間的干涉條紋,這說明光子落在各點(diǎn)的概率是不一樣的,光子落在明條紋處的概率大,落在暗條紋處的概率小,光子在空間出現(xiàn)的概率遵循波動(dòng)規(guī)律,所以光波是一種概率波。 一、選擇題(1~3題為單選題,4、5題為多選題) 1.在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,在光屏上放上照相底片并設(shè)法減弱光子流的強(qiáng)度,盡可能使光子一個(gè)一個(gè)地通過狹縫,在曝光時(shí)間不長(zhǎng)和曝光時(shí)間足夠長(zhǎng)的兩種情況下,其實(shí)驗(yàn)結(jié)果是( ) ①若曝光時(shí)間不長(zhǎng),則底片上出現(xiàn)一些無規(guī)則的點(diǎn) ②若曝光時(shí)間足夠長(zhǎng),則底片上出現(xiàn)干涉條紋 ③這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了光具有波動(dòng)性 ④這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果否定了光具有粒子性 A.①②③對(duì) B.①②④對(duì) C.①③④對(duì) D.②③④對(duì) 答案:A 解析:實(shí)驗(yàn)表明,大量光子的行為表現(xiàn)為波動(dòng)性,個(gè)別光子行為表現(xiàn)為粒子性。上述實(shí)驗(yàn)表明光具有波粒二象性,故①②③正確,即A正確。 2.下列說法正確的是( ) A.光波是一種概率波 B.光波是一種機(jī)械波 C.單色光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時(shí),光子的能量改變 D.單色光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時(shí),光的波長(zhǎng)不變 答案:A 解析:據(jù)光的電磁說可知B選項(xiàng)錯(cuò)誤。據(jù)光的波粒二象性可知,光是一種概率波,A選項(xiàng)正確,任何單色光在傳播過程中其頻率總保持不變,但波速v 卻隨介質(zhì)的改變而改變(v=)。據(jù)E=hν知,單色光在傳播過程中,單個(gè)光子的能量總保持不變,C選項(xiàng)不正確。據(jù)n=,v=νλ得λ=,光密介質(zhì)的折射率較大,故當(dāng)光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時(shí)波長(zhǎng)變大,D選項(xiàng)錯(cuò)誤。 3.下列說法中正確的是( ) A.光的波粒二象性,就是由牛頓的微粒說和惠更斯的波動(dòng)說組成的 B.光的波粒二象性徹底推翻了麥克斯韋的光的電磁說 C.光子說并沒有否定光的電磁說,在光子能量ε=hν中,頻率ν表示波的特征,ε表示粒子的特征 D.光波是宏觀概念中那種連續(xù)的波 答案:C 解析:牛頓的微粒說認(rèn)為光是由物質(zhì)微粒組成的,惠更斯的波動(dòng)說認(rèn)為光是機(jī)械波,都是從宏觀現(xiàn)象中形成的觀念,都不正確。 4.光通過單縫所發(fā)生的現(xiàn)象,用位置和動(dòng)量的不確定關(guān)系的觀點(diǎn)加以解釋,正確的是( ) A.單縫越寬,光沿直線傳播,是因?yàn)閱慰p越寬,位置不確定量Δx越大,動(dòng)量不確定量Δp越大的緣故 B.單縫越寬,光沿直線傳播,是因?yàn)閱慰p越寬,位置不確定量Δx越大,動(dòng)量不確定量Δp越小的緣故 C.單縫越窄,中央亮紋越寬,是因?yàn)閱慰p越窄,位置不確定量Δx越小,動(dòng)量不確定量Δp越小的緣故 D.單縫越窄,中央亮紋越寬,是因?yàn)閱慰p越窄,位置不確定量Δx越小,動(dòng)量不確定量Δp越大的緣故 答案:BD 解析:由粒子位置不確定量Δx與粒子動(dòng)量不確定量Δp的不確定關(guān)系:ΔxΔp≥可知,單縫越寬,位置不確定量Δx越大,動(dòng)量不確定量Δp越小,所以光沿直線傳播,B正確;單縫越窄,位置不確定量Δx越小,動(dòng)量不確定量Δp越大,所以中央亮紋越寬,D正確。 5.如圖所示,燈絲F發(fā)射的電子束經(jīng)過電場(chǎng)加速后從陽極上狹縫S穿出,通過兩條平行狹縫S1、S2后,在熒光屏上形成明顯的雙縫干涉圖樣。已知一個(gè)電子從狹縫S穿出時(shí)動(dòng)量為p,普朗克常量為h,則( ) A.經(jīng)過電場(chǎng)加速后,電子的德布羅意波長(zhǎng)為 B.經(jīng)過電場(chǎng)加速后,電子的德布羅意波長(zhǎng)為 C.熒光屏上暗紋的位置是電子不能到達(dá)的位置 D.熒光屏上亮紋的位置是電子到達(dá)概率大的位置 答案:BD 解析:電子的德布羅意波長(zhǎng)λ=,B正確,熒光屏上暗紋的位置是電子到達(dá)概率小的位置,亮紋的位置是電子到達(dá)概率大的位置,D正確。 二、非選擇題 6.在單縫衍射實(shí)驗(yàn)中,若單縫寬度是1.010-9m,那么光子經(jīng)過單縫發(fā)生衍射,動(dòng)量不確定量是多少? 答案:Δp≥0.5310-25kgm/s 解析:?jiǎn)慰p寬度是光子經(jīng)過狹縫的不確定量即 Δx=1.010-9m, 由ΔxΔp≥有: 1.010-9Δp≥, 則Δp≥0.5310-25kgm/s 7.我們能感知光現(xiàn)象,是因?yàn)槲覀兘邮盏搅艘欢芰康墓猓粋€(gè)頻率是106Hz的無線電波的光子的能量是多大?一個(gè)頻率為61014Hz的綠色光子和1018Hz的γ光子的能量各是多大?請(qǐng)結(jié)合以上光子能量的大小,從概率波的角度說明:為什么低頻電磁波的波動(dòng)性顯著而高頻電磁波的粒子性顯著。 解析:由公式E=hν得:E1=hν1=6.6310-34106J=6.6310-28J E2=hν2=6.6310-3461014J=3.97810-19J E3=hν3=6.6310-341018J=6.6310-16J 低頻電磁波的光子能量小,波長(zhǎng)長(zhǎng),容易觀察到干涉和衍射現(xiàn)象,波動(dòng)性顯著,在衍射的亮紋處表示到達(dá)的光子數(shù)多,概率大,而在暗紋處表示到達(dá)的光子數(shù)少,概率小,相比之下,高頻電磁波光子能量大,波長(zhǎng)極短,很難找到其發(fā)生明顯衍射的狹縫或障礙物,因而波動(dòng)性不容易觀察到,粒子性顯著。- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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