《2022-2023學年高中物理 課時提升作業(yè)十六 第四章 波粒二象性 4.4 實物粒子的波粒二象性 4.5 不確定關(guān)系 教科版選修3-5》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2022-2023學年高中物理 課時提升作業(yè)十六 第四章 波粒二象性 4.4 實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頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、2022-2023學年高中物理 課時提升作業(yè)十六 第四章 波粒二象性 4.4 實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)對于物質(zhì)波的理解,以下說法正確的是　(　　) A.任何運動的物體(質(zhì)點)都伴隨一種波,這種波叫物質(zhì)波 B.我們平時見到的機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)子的波長長 D.核外電子繞核運動時,并沒有確定的軌道 【解析】選A、C、D。根據(jù)德布羅意物質(zhì)波理論可知,任何一個運動的物體,小到電子、質(zhì)子,大到行星、太陽,都有一種波與之相對應,這種波就叫物質(zhì)波,A選項

2、正確。機械波不是物質(zhì)波,湖面上形成的水波是機械波,不是物質(zhì)波,B錯。電子的動量比質(zhì)子的動量往往要小一些,由波長公式知,電子的德布羅意波長要長,C正確。由于電子的波動性,核外電子繞核運動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.如果動量的不確定范圍越小,則與之對應的坐標的不確定范圍就越大 B.如果坐標的不確定范圍越小,則動量的不確定范圍就越大 C.動量的不確定范圍和與之對應的坐標的不確定范圍不成反比關(guān)系 D.動量的不確定范圍和與之對應的坐標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≥,可知動量的不確定范圍和與之對應的坐標的

3、不確定范圍不是成反比關(guān)系。 3.(多選)關(guān)于電子的運動,下列說法正確的是　(　　) A.對于一個運動的電子,同時測量其位置和動量,如果位置測量結(jié)果越精確,則動量測量結(jié)果也就越準確 B.經(jīng)典的理論所認為的電子的軌道其實是電子出現(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停留時間長 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≥,不能同時確定電子的位置和動量,如果位置測量結(jié)果越精確,則動量測量誤差就越大,A錯。經(jīng)典的理論所認為的電子的軌道并不實際存在,電子的位置在原子內(nèi)沒有確定位置,用點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。由能量和時間的不確定關(guān)系,電子在能量不確定范圍小的能級停留時間長,C正確。 4.(多選)下列物理實驗中,能說明粒子具有波動性的是　(　　) A.通過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.通過測試多種物質(zhì)對X射線的散射,發(fā)現(xiàn)散射射線中有波長變大的成分 C.通過電子雙縫實驗,發(fā)現(xiàn)電子的干涉現(xiàn)象 D.利用晶體做電子的衍射實驗,證實了電子的波動性 【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,而不是實物粒子,故X射線有波長變大的成分,并不能證實物質(zhì)波理論的正確性,即A、

5、B并不能說明粒子的波動性,證明粒子的波動性只能是C、D.故選項C、D正確。 5.(多選)光通過單縫所發(fā)生的現(xiàn)象,用位置和動量的不確定關(guān)系的觀點加以解釋,正確的是　(　　) A.單縫寬,光是沿直線傳播,這是因為單縫寬,位置不確定量Δx大,動量不確定量Δpx小,可以忽略 B.當能發(fā)生衍射現(xiàn)象時,動量不確定量Δpx就不能忽略 C.單縫越窄,中央亮紋越寬,是因為位置不確定量越小,動量不確定量越大的緣故 D.以上解釋都不對 【解析】選A、B、C。光在傳播過程中的位置和動量的不確定關(guān)系為ΔxΔpx≥。發(fā)生衍射時Δx>0,所以Δpx不能忽略,故B對;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0.2nm(波長越短,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)子的動量(p=mv)大,由物質(zhì)波波長公式λ=知,質(zhì)子對應的物質(zhì)波波長短,所以對應的顯微鏡分辨率高,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)用電子顯微鏡觀測線度為d的某生物大分子的結(jié)構(gòu)。為滿足

7、測量要求,將顯微鏡工作時電子的德布羅意波長設定為,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,則顯微鏡工作時電子的加速電壓應為多少? 【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)德布羅意波計算的一般方法 (1)首先計算物體的速度,再計算其動量。如果知道物體動能也可以直接用p=計算其動量。 (2)再根據(jù)λ=計算德布羅意波長。 (3)需要注意的是:德布羅意波長一般都很短,比一般的光波波長還要短,可以根據(jù)結(jié)果的數(shù)量級大致判斷結(jié)果是否合理。 (4)宏觀物體的波長小到可以忽略,其波動性很不明顯。 8.(1

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