《2022-2023學(xué)年高中物理 課時(shí)提升作業(yè)十六 第四章 波粒二象性 4.4 實(shí)物粒子的波粒二象性 4.5 不確定關(guān)系 教科版選修3-5》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2022-2023學(xué)年高中物理 課時(shí)提升作業(yè)十六 第四章 波粒二象性 4.4 實(shí)物粒子的波粒二象性 4.5 不確定關(guān)系 教科版選修3-5（4頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、2022-2023學(xué)年高中物理 課時(shí)提升作業(yè)十六 第四章 波粒二象性 4.4 實(shí)物粒子的波粒二象性 4.5 不確定關(guān)系 教科版選修3-5 一、選擇題(本大題共6小題,每小題5分,共30分) 1.(多選)對(duì)于物質(zhì)波的理解,以下說(shuō)法正確的是　(　　) A.任何運(yùn)動(dòng)的物體(質(zhì)點(diǎn))都伴隨一種波,這種波叫物質(zhì)波 B.我們平時(shí)見到的機(jī)械波比如湖面上形成的水波就是物質(zhì)波 C.通常情況下,電子比質(zhì)子的波長(zhǎng)長(zhǎng) D.核外電子繞核運(yùn)動(dòng)時(shí),并沒(méi)有確定的軌道 【解析】選A、C、D。根據(jù)德布羅意物質(zhì)波理論可知,任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體,小到電子、質(zhì)子,大到行星、太陽(yáng),都有一種波與之相對(duì)應(yīng),這種波就叫物質(zhì)波,A選項(xiàng)

2、正確。機(jī)械波不是物質(zhì)波,湖面上形成的水波是機(jī)械波,不是物質(zhì)波,B錯(cuò)。電子的動(dòng)量比質(zhì)子的動(dòng)量往往要小一些,由波長(zhǎng)公式知,電子的德布羅意波長(zhǎng)要長(zhǎng),C正確。由于電子的波動(dòng)性,核外電子繞核運(yùn)動(dòng)不可能有確定的軌道,D正確。 2.由不確定關(guān)系可以得出的結(jié)論是　(　　) A.如果動(dòng)量的不確定范圍越小,則與之對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)的不確定范圍就越大 B.如果坐標(biāo)的不確定范圍越小,則動(dòng)量的不確定范圍就越大 C.動(dòng)量的不確定范圍和與之對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)的不確定范圍不成反比關(guān)系 D.動(dòng)量的不確定范圍和與之對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)的不確定范圍有惟一確定的關(guān)系 【解析】選C。根據(jù)不確定關(guān)系ΔxΔpx≥,可知?jiǎng)恿康牟淮_定范圍和與之對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)的

3、不確定范圍不是成反比關(guān)系。 3.(多選)關(guān)于電子的運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法正確的是　(　　) A.對(duì)于一個(gè)運(yùn)動(dòng)的電子,同時(shí)測(cè)量其位置和動(dòng)量,如果位置測(cè)量結(jié)果越精確,則動(dòng)量測(cè)量結(jié)果也就越準(zhǔn)確 B.經(jīng)典的理論所認(rèn)為的電子的軌道其實(shí)是電子出現(xiàn)概率最大的地方組成的圖形 C.電子在能量不確定范圍小的能級(jí)停留時(shí)間長(zhǎng) D.“電子云”描述了電子在核周圍出現(xiàn)的概率密度 【解析】選B、C、D。由不確定關(guān)系ΔxΔp≥,不能同時(shí)確定電子的位置和動(dòng)量,如果位置測(cè)量結(jié)果越精確,則動(dòng)量測(cè)量誤差就越大,A錯(cuò)。經(jīng)典的理論所認(rèn)為的電子的軌道并不實(shí)際存在,電子的位置在原子內(nèi)沒(méi)有確定位置,用點(diǎn)的疏密表示電子出現(xiàn)的概率分布,稱為“電

4、子云”.“電子云”描述電子在原子核周圍出現(xiàn)的概率密度,B、D正確。由能量和時(shí)間的不確定關(guān)系,電子在能量不確定范圍小的能級(jí)停留時(shí)間長(zhǎng),C正確。 4.(多選)下列物理實(shí)驗(yàn)中,能說(shuō)明粒子具有波動(dòng)性的是　(　　) A.通過(guò)研究金屬的遏止電壓與入射光頻率的關(guān)系,證明了愛因斯坦方程的正確性 B.通過(guò)測(cè)試多種物質(zhì)對(duì)X射線的散射,發(fā)現(xiàn)散射射線中有波長(zhǎng)變大的成分 C.通過(guò)電子雙縫實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)電子的干涉現(xiàn)象 D.利用晶體做電子的衍射實(shí)驗(yàn),證實(shí)了電子的波動(dòng)性 【解析】選C、D。干涉和衍射是波特有的現(xiàn)象。由于X射線本身就是一種波,而不是實(shí)物粒子,故X射線有波長(zhǎng)變大的成分,并不能證實(shí)物質(zhì)波理論的正確性,即A、

5、B并不能說(shuō)明粒子的波動(dòng)性,證明粒子的波動(dòng)性只能是C、D.故選項(xiàng)C、D正確。 5.(多選)光通過(guò)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.單縫寬,光是沿直線傳播,這是因?yàn)閱慰p寬,位置不確定量Δx大,動(dòng)量不確定量Δpx小,可以忽略 B.當(dāng)能發(fā)生衍射現(xiàn)象時(shí),動(dòng)量不確定量Δpx就不能忽略 C.單縫越窄,中央亮紋越寬,是因?yàn)槲恢貌淮_定量越小,動(dòng)量不確定量越大的緣故 D.以上解釋都不對(duì) 【解析】選A、B、C。光在傳播過(guò)程中的位置和動(dòng)量的不確定關(guān)系為ΔxΔpx≥。發(fā)生衍射時(shí)Δx>0,所以Δpx不能忽略,故B對(duì);縫越寬,Δpx越小,縫越窄,Δpx越大,所以A

6、、C正確。故選A、B、C。 6.電子顯微鏡的分辨率高達(dá)0.2nm(波長(zhǎng)越短,分辨率越高),如果有人制造出質(zhì)子顯微鏡,在加速到相同的速度情況下,質(zhì)子顯微鏡的最高分辨率將　(　　) A.小于0.2nm　　　　　　B.大于0.2nm C.等于0.2nm D.以上說(shuō)法均不正確 【解析】選A。質(zhì)子比電子質(zhì)量大得多,加速到相同的速度的情況下,質(zhì)子的動(dòng)量(p=mv)大,由物質(zhì)波波長(zhǎng)公式λ=知,質(zhì)子對(duì)應(yīng)的物質(zhì)波波長(zhǎng)短,所以對(duì)應(yīng)的顯微鏡分辨率高,最高分辨率將小于0.2nm,A正確。 二、非選擇題(本大題共2小題,共20分) 7.(10分)現(xiàn)用電子顯微鏡觀測(cè)線度為d的某生物大分子的結(jié)構(gòu)。為滿足

7、測(cè)量要求,將顯微鏡工作時(shí)電子的德布羅意波長(zhǎng)設(shè)定為,其中n>1。已知普朗克常數(shù)h、電子質(zhì)量m和電子電荷量e,電子的初速度不計(jì),則顯微鏡工作時(shí)電子的加速電壓應(yīng)為多少? 【解析】由德布羅意波公式λ== 得p= 而Ek===eU 解得U= 答案: 【總結(jié)提升】有關(guān)德布羅意波計(jì)算的一般方法 (1)首先計(jì)算物體的速度,再計(jì)算其動(dòng)量。如果知道物體動(dòng)能也可以直接用p=計(jì)算其動(dòng)量。 (2)再根據(jù)λ=計(jì)算德布羅意波長(zhǎng)。 (3)需要注意的是:德布羅意波長(zhǎng)一般都很短,比一般的光波波長(zhǎng)還要短,可以根據(jù)結(jié)果的數(shù)量級(jí)大致判斷結(jié)果是否合理。 (4)宏觀物體的波長(zhǎng)小到可以忽略,其波動(dòng)性很不明顯。 8.(1

8、0分)已知=5.3×10-35J·s。試求下列情況中速度測(cè)定的不確定量,并根據(jù)計(jì)算結(jié)果,討論在宏觀和微觀世界中進(jìn)行測(cè)量的不同情況。 (1)一個(gè)球的質(zhì)量m=1.0kg,測(cè)定其位置的不確定量為10-6m。 (2)電子的質(zhì)量me=9.0×10-31kg,測(cè)定其位置的不確定量為10-10m(即為原子的數(shù)量級(jí))。 【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)把握以下兩點(diǎn): (1)由不確定關(guān)系ΔxΔpx≥,求出動(dòng)量的不確定關(guān)系。 (2)由Δpx=mΔvx計(jì)算出速度測(cè)量的不確定關(guān)系。 【解析】由ΔxΔpx≥得: (1)球的速度測(cè)定的不確定量 Δvx≥=5.3×10-29m/s (2)電子的速度測(cè)定的不確定量 Δvx≥=5.9×105m/s。 球的速度不確定量在宏觀世界中微不足道,可認(rèn)為球的速度是確定的,其運(yùn)動(dòng)遵從經(jīng)典力學(xué)理論。 電子的速度不確定量不可忽略,不能認(rèn)為原子中的電子具有確定的速度,其運(yùn)動(dòng)不能用經(jīng)典物理學(xué)理論處理. 答案:見解析