《2019-2020學(xué)年高中物理 課時(shí)分層作業(yè)15 實(shí)物粒子的波粒二象性 不確定關(guān)系（含解析）教科版選修3-5》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019-2020學(xué)年高中物理 課時(shí)分層作業(yè)15 實(shí)物粒子的波粒二象性 不確定關(guān)系（含解析）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。

1、課時(shí)分層作業(yè)(十五)　實(shí)物粒子的波粒二象性　不確定關(guān)系 (時(shí)間：40分鐘　分值：100分) [基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練] 一、選擇題(本題共6小題，每小題8分，共48分) 1．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)短 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 A　[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錯(cuò)誤；動(dòng)量相等的電

2、子與中子，其波長(zhǎng)應(yīng)相等，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；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．] 2．(多選)關(guān)于電子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，以下說(shuō)法不正確的是(　　) 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 ABD　[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

3、不遵循牛頓運(yùn)動(dòng)定律，A、B錯(cuò)誤；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．] 3．(多選)根據(jù)不確定性關(guān)系ΔxΔp≥，判斷下列說(shuō)法正確的是(　　) A．采取辦法提高測(cè)量Δx精度時(shí)，Δp的精度下降 B．采取辦法提高測(cè)量Δx精度時(shí)，Δp的精度上升 C．Δx與Δp測(cè)量精度與測(cè)量?jī)x器及測(cè)量方法是否完備有關(guān) D．Δx與Δp測(cè)量精度與測(cè)量?jī)x器及測(cè)量方法是否完備無(wú)關(guān) AD　[不確定性關(guān)系表明，無(wú)論采用什么方法試圖確定坐標(biāo)和相應(yīng)動(dòng)量中的一個(gè)，必然引起另一個(gè)較大的不確定性，這樣的結(jié)果與測(cè)量?jī)x器及測(cè)量方法是否完備無(wú)關(guān)，無(wú)論怎樣改善測(cè)

4、量?jī)x器和測(cè)量方法，都不可能逾越不確定性關(guān)系所給出的限度．故A、D正確．] 4．(多選)下表列出了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/(m·s－1) 波長(zhǎng)/m 彈子球 2.0×10－2 1.0×10－2 3.3×10－30 電子(100 eV) 9.0×10－31 5.0×106 1.2×10－10 無(wú)線電波 (1 MHz) 3.0×108 3.3×102 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

5、．只有可見(jiàn)光才有波動(dòng)性 ABC　[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錯(cuò)誤．] 5．物理學(xué)家做了一個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn)：在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，在光屏處放上照相底片，若減弱光的強(qiáng)度，使光子只能一個(gè)一個(gè)地通過(guò)狹縫．實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：如果曝光時(shí)間不太長(zhǎng)，底片上只能出現(xiàn)一些不規(guī)則的點(diǎn)子；如果曝光時(shí)間足夠長(zhǎng)，底片上就會(huì)出現(xiàn)規(guī)則的干涉條紋．對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有下列認(rèn)識(shí)，其中正確的是(　　) A．曝光時(shí)間不長(zhǎng)時(shí)，底片上只能出現(xiàn)一些不

6、規(guī)則的點(diǎn)，表現(xiàn)出光的波動(dòng)性 B．單個(gè)光子通過(guò)雙縫后的落點(diǎn)可以預(yù)測(cè) C．只有大量光子的行為才能表現(xiàn)出光的粒子性 D．干涉條紋中明亮的部分是光子到達(dá)機(jī)會(huì)較多的地方 D　[少數(shù)光子落點(diǎn)不確定，體現(xiàn)了粒子性，大量光子的行為符合統(tǒng)計(jì)規(guī)律，受波動(dòng)規(guī)律支配，體現(xiàn)了波動(dòng)性，故只有D正確．] 6．(多選)電子的運(yùn)動(dòng)受波動(dòng)性的支配，對(duì)于氫原子的核外電子，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．氫原子的核外電子可以用確定的坐標(biāo)描述它們?cè)谠又械奈恢? B．電子繞核運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律確定它的軌道 C．電子繞核運(yùn)動(dòng)的“軌道”其實(shí)是沒(méi)有意義的 D．電子軌道只不過(guò)是電子出現(xiàn)的概率比較大的位置 CD　[微觀

7、粒子的波動(dòng)性是一種概率波，對(duì)于微觀粒子的運(yùn)動(dòng)，牛頓運(yùn)動(dòng)定律已經(jīng)不適用了，所以氫原子的核外電子不能用確定的坐標(biāo)描述它們?cè)谠又械奈恢?，電子的“軌道”其?shí)是沒(méi)有意義的，電子軌道只不過(guò)是電子出現(xiàn)的概率比較大的位置，綜上所述，C、D正確．] 二、非選擇題(14分) 7．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＝1.67×10－27 kg，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，求德布羅意波長(zhǎng)λ＝1.82×10－10 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

8、．由λ＝，p2＝2mEk，得Ek＝，代入數(shù)據(jù)得Ek＝3.97×10－21 J. [答案]　3.97×10－21 J [能力提升練] 一、選擇題(本題共2小題，每小題8分，共16分) 1．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)

9、象將更加明顯 A　[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錯(cuò)誤；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．] 2．(多選)如圖所示，燈絲F發(fā)射的電子束經(jīng)過(guò)電場(chǎng)加速后從陽(yáng)極上狹縫S穿出，通過(guò)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(guò)電場(chǎng)加速后，電子的德布羅意波長(zhǎng)為 B．經(jīng)過(guò)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

10、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 BD　[電子的德布羅意波長(zhǎng)λ＝，B正確，A錯(cuò)誤，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，C錯(cuò)誤，D正確．] 二、非選擇題(22分) 3．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＝NΔt·2p 所以F＝N·2p 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) - 5 -