《高中物理 第4章 波粒二象性 4 實(shí)物粒子的波粒二象性 5 不確定關(guān)系學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng) 教科版選修3-5》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 第4章 波粒二象性 4 實(shí)物粒子的波粒二象性 5 不確定關(guān)系學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng) 教科版選修3-5（5頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

實(shí)物粒子的波粒二象性 不確定關(guān)系 (建議用時(shí)：45分鐘) [學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)] 1．關(guān)于物質(zhì)波，下列認(rèn)識(shí)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．X射線的衍射實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了物質(zhì)波假設(shè)是正確的 C．電子的衍射實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了物質(zhì)波假設(shè)是正確的 D．宏觀物質(zhì)盡管可以看成物質(zhì)波，但它們不具有干涉、衍射等現(xiàn)象 E．宏觀物質(zhì)也具有波動(dòng)性，只是其波動(dòng)性不容易顯現(xiàn) 【解析】　據(jù)德布羅意物質(zhì)波理論，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，可見，A選項(xiàng)正確；由于X射線本身就是一種波，而不是實(shí)物粒子，故X射線的衍射現(xiàn)象，并不能證實(shí)物質(zhì)波理論的正確性，故B選項(xiàng)錯(cuò)誤；電子是一種實(shí)物粒子，電子的衍射現(xiàn)象表明運(yùn)動(dòng)著的實(shí)物粒子具有波動(dòng)性，故C選項(xiàng)正確；由電子穿過(guò)鋁箔的衍射實(shí)驗(yàn)知，少量電子穿過(guò)鋁箔后所落位置是散亂的，無(wú)規(guī)律的，但大量電子穿過(guò)鋁箔后所落的位置呈現(xiàn)出衍射圖樣，即大量電子的行為表現(xiàn)出電子的波動(dòng)性，干涉、衍射是波的特有現(xiàn)象，只要是波，都會(huì)發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象，故D選項(xiàng)錯(cuò)誤，E選項(xiàng)正確． 【答案】　ACE 2．關(guān)于物質(zhì)波，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．速度相等的電子和質(zhì)子，電子的波長(zhǎng)長(zhǎng) B．動(dòng)能相等的電子和質(zhì)子，電子的波長(zhǎng)長(zhǎng) C．動(dòng)量相等的電子和中子，中子的波長(zhǎng)短 D．甲電子速度是乙電子的3倍，甲電子的波長(zhǎng)也是乙電子的3倍 E．動(dòng)量相等的粒子，其波長(zhǎng)也相等 【解析】　由λ＝可知，動(dòng)量大的粒子的波長(zhǎng)短，電子與質(zhì)子的速度相等時(shí)，電子動(dòng)量小，波長(zhǎng)長(zhǎng)，選項(xiàng)A正確；電子與質(zhì)子動(dòng)能相等時(shí)，由動(dòng)量與動(dòng)能的關(guān)系式p＝可知，電子的動(dòng)量小，波長(zhǎng)長(zhǎng)，選項(xiàng)B正確；動(dòng)量相等的電子與中子，其波長(zhǎng)應(yīng)相等，選項(xiàng)C錯(cuò)誤E正確；如果甲、乙兩電子的速度遠(yuǎn)小于光速，甲的速度是乙的三倍，則甲的波長(zhǎng)應(yīng)是乙的，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 【答案】　ABE 3．關(guān)于電子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，以下說(shuō)法不正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：11010066】 A．電子如果表現(xiàn)粒子性，則無(wú)法用軌跡來(lái)描述它們的運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)遵循牛頓運(yùn)動(dòng)定律 B．電子如果表現(xiàn)粒子性，則可以用軌跡來(lái)描述它們的運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)遵循牛頓運(yùn)動(dòng)定律 C．電子如果表現(xiàn)波動(dòng)性，則無(wú)法用軌跡來(lái)描述它們的運(yùn)動(dòng)，空間分布的概率遵循波動(dòng)規(guī)律 D．電子如果表現(xiàn)波動(dòng)性，則可以用軌跡來(lái)描述它們的運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)遵循牛頓運(yùn)動(dòng)定律 E．電子如果表現(xiàn)出粒子性，則無(wú)法用軌跡來(lái)描述它們的運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)也不遵循牛頓運(yùn)動(dòng)定律 【解析】　由于運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的物質(zhì)波是概率波，少量電子表現(xiàn)出粒子性，無(wú)法用軌跡描述其運(yùn)動(dòng)，也不遵循牛頓運(yùn)動(dòng)定律，A、B錯(cuò)誤，E正確；大量電子表現(xiàn)出波動(dòng)性，無(wú)法用軌跡描述其運(yùn)動(dòng)，可確定電子在某點(diǎn)附近出現(xiàn)的概率，且概率遵循波動(dòng)規(guī)律，C正確，D錯(cuò)誤． 【答案】　ABD 4．下表列出了幾種不同物體在某種速度下的德布羅意波波長(zhǎng)和頻率為1 MHz的無(wú)線電波的波長(zhǎng)，由表中數(shù)據(jù)可知 (　　) 質(zhì)量/kg 速度(ms－1) 波長(zhǎng)/m 彈子球 2.010－2 1.010－2 3.310－30 電子(100 eV) 9.010－31 5.0106 1.210－10 無(wú)線電波 (1 MHz) 3.0108 3.3102 A.要檢測(cè)彈子球的波動(dòng)性幾乎不可能 B．無(wú)線電波通常情況下只表現(xiàn)出波動(dòng)性 C．電子照射到金屬晶體上能觀察到波動(dòng)性 D．只有可見光才有波動(dòng)性 E．只有無(wú)線電波才有波動(dòng)性 【解析】　彈子球的波長(zhǎng)很小，所以要檢測(cè)彈子球的波動(dòng)性幾乎不可能，故選項(xiàng)A正確．無(wú)線電波的波長(zhǎng)很長(zhǎng)，波動(dòng)性明顯，所以選項(xiàng)B正確．電子的波長(zhǎng)與金屬晶格的尺寸相差不大，能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，所以選項(xiàng)C正確．一切運(yùn)動(dòng)的物體都具有波動(dòng)性，所以選項(xiàng)D、E錯(cuò)誤． 【答案】　ABC 5．任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽(yáng)，都有一種波與之對(duì)應(yīng)，波長(zhǎng)是λ＝，式中p是運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)量，h是普朗克常量，人們把這種波叫德布羅意波，現(xiàn)有一個(gè)德布羅意波長(zhǎng)為λ1的物體1和一個(gè)德布羅意波長(zhǎng)為λ2的物體2相向正碰后粘在一起，已知|p1|<|p2|，則粘在一起的物體的德布羅意波長(zhǎng)為________． 【解析】　由動(dòng)量守恒p2－p1＝(m1＋m2)v知， 即－＝，所以λ＝. 【答案】　 6．從衍射的規(guī)律可以知道，狹縫越窄，屏上中央亮條紋就越寬，由不確定性關(guān)系式ΔxΔp≥可知更窄的狹縫可以更準(zhǔn)確地測(cè)得粒子的________，但粒子________的不確定性卻更大了 【解析】　由ΔxΔp≥，狹縫變小了，即Δx減小了，Δp變大，即動(dòng)量的不確定性變大． 【答案】　位置　動(dòng)量 7．一輛摩托車以20 m/s的速度向墻沖去，車身和人共重100 kg，求車撞墻時(shí)的不確定范圍． 【解析】　根據(jù)不確定關(guān)系ΔxΔp≥得： Δx≥＝m≈2.6410－38 m. 【答案】　Δx≥2.6410－38 m 8．在中子衍射技術(shù)中，常利用熱中子研究晶體的結(jié)構(gòu)，因?yàn)闊嶂凶拥牡虏剂_意波長(zhǎng)與晶體中原子間距相近．已知中子質(zhì)量m＝1.6710－27 kg，普朗克常量h＝6.6310－34 Js，求德布羅意波長(zhǎng)λ＝1.8210－10 m的熱中子動(dòng)能． 【解析】　根據(jù)德布羅意波長(zhǎng)公式λ＝可算出中子動(dòng)量大小，再由p2＝2mEk，即可算出熱中子的動(dòng)能．由λ＝，p2＝2mEk，得Ek＝，代入數(shù)據(jù)，有Ek＝3.9710－21 J. 【答案】　3.9710－21 J [能力提升] 9．2002年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)中的一項(xiàng)是獎(jiǎng)勵(lì)美國(guó)科學(xué)家賈科尼和日本科學(xué)家小柴昌俊發(fā)現(xiàn)了宇宙X射線源．X射線是一種高頻電磁波，若X射線在真空中的波長(zhǎng)為λ，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，以E和p分別表示X射線每個(gè)光子的能量和動(dòng)量，則E＝________，p＝________. 【解析】　根據(jù)E＝hν，且λ＝，c＝λν可得X射線每個(gè)光子的能量為E＝，每個(gè)光子的動(dòng)量為p＝. 【答案】　　 10．利用金屬晶格(大小約10－10 m)作為障礙物觀察電子的衍射圖樣，方法是讓電子通過(guò)電場(chǎng)加速后，讓電子束照射到金屬晶格上，從而得到電子的衍射圖樣．已知電子質(zhì)量為m，電荷量為e，初速度為0，加速電壓為U，普朗克常量為h，則下列說(shuō)法中正確的是 (　　) A．該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了電子具有波動(dòng)性 B．實(shí)驗(yàn)中電子束的德布羅意波波長(zhǎng)為λ＝ C．加速電壓U越大，電子的衍射現(xiàn)象越明顯 D．若用相同動(dòng)能的質(zhì)子替代電子，衍射現(xiàn)象將更加明顯 E．若用相同動(dòng)能的中子代替電子，衍射現(xiàn)象將不如電子明顯 【解析】　得到電子的衍射圖樣，說(shuō)明電子具有波動(dòng)性，A正確；由德布羅意波波長(zhǎng)公式λ＝，而動(dòng)量p＝＝，兩式聯(lián)立得λ＝，B正確；從公式λ＝可知，加速電壓越大，電子的波長(zhǎng)越小，衍射現(xiàn)象就越不明顯，C錯(cuò)誤；用相同動(dòng)能的質(zhì)子或中子替代電子，波長(zhǎng)變小，衍射現(xiàn)象相比電子不明顯，故D錯(cuò)誤，E正確． 【答案】　ABE 11．氦氖激光器所發(fā)紅光波長(zhǎng)為λ＝6.23810－7 m，譜線寬度Δλ＝10－18 m，求當(dāng)這種光子沿x方向傳播時(shí)，它的x坐標(biāo)的不確定量多大？ 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：11010067】 【解析】　紅光光子動(dòng)量的不確定量為Δp＝ 根據(jù)ΔxΔp≥得位置的不確定量為： Δx≥＝＝ m≈7.9610－20 m. 【答案】　大于或等于7.9610－20 m 12．科學(xué)家設(shè)想未來(lái)的宇航事業(yè)中利用太陽(yáng)帆來(lái)加速星際飛船，設(shè)該飛船所在地每秒每單位面積接收到的光子數(shù)為n，光子平均波長(zhǎng)為λ，太陽(yáng)帆面積為S，反射率100%，設(shè)太陽(yáng)光垂直射到太陽(yáng)帆上，飛船總質(zhì)量為m. (1)求飛船加速度的表達(dá)式(光子動(dòng)量p＝)； (2)若太陽(yáng)帆是黑色的，飛船的加速度又為多少？ 【解析】　(1)光子垂直射到太陽(yáng)帆上再反射，動(dòng)量變化量為2p，設(shè)光對(duì)太陽(yáng)帆的壓力為F，單位時(shí)間打到太陽(yáng)帆上的光子數(shù)為N，則N＝nS 由動(dòng)量定理有FΔt＝NΔt2p 所以F＝N2p 而光子動(dòng)量p＝，所以F＝ 由牛頓第二定律可得飛船加速度的表達(dá)式為 a＝＝. (2)若太陽(yáng)帆是黑色的，光子垂直打到太陽(yáng)帆上不再反射(被太陽(yáng)帆吸收)，光子動(dòng)量變化量為p，故太陽(yáng)帆上受到的光壓力為F′＝，飛船的加速度a′＝. 【答案】　(1)　(2)