高中物理选修3-5课时作业3：17.4-17.5 概率波 不确定性关系

4 概率波
5不确定性关系
一、选择题
考点一概率波的理解
1．在做双缝干涉实验时，发现100个光子中有96个通过双缝后打到了观察屏上的b处，则b处是()
A．亮纹
B．暗纹
C．既有可能是亮纹也有可能是暗纹
D．以上各种情况均有可能
[答案] A
[解析]由光子按波的概率分布的特点去判断，由于大部分光子都落在b点，故b处一定是亮纹，选项A正确．
2．在做双缝干涉实验时，在观察屏的某处是亮纹，则对某一光子到达观察屏的位置，下列说法正确的是()
A．一定到达亮纹位置
B．一定到达暗纹位置
C．该光子可能到达观察屏的任意位置
D．以上说法均不可能
[答案] C
[解析]光波是一种概率波，大量光子将到达亮纹位置，但也有极少数光子到达暗纹位置，因此对某一光子到达屏上的位置不确定，故A、B、D均错误，C正确．
3．下列说法正确的是()
A．声波是概率波B．地震波是概率波
C．水波是概率波D．光波是概率波
[答案] D
[解析]声波、地震波、水波是机械波，不是概率波，故A、B、C错误；光波属于概率波，
故D正确．
4．1927年戴维孙和革末完成了电子衍射实验，该实验是荣获诺贝尔奖的重大近代物理实验之一．如图1所示的是该实验装置的简化图．下列说法不正确的是()
图1
A．亮条纹是电子到达概率大的地方
B．该实验说明物质波理论是正确的
C．该实验说明了光子具有波动性
D．该实验说明实物粒子具有波动性
[答案] C
[解析]该实验说明物质波理论是正确的，实物粒子也具有波动性，亮条纹是电子到达概率大的地方，不能说明光子具有波动性，故选C.
5．(多选)在验证光的波粒二象性的实验中，下列说法正确的是()
A．使光子一个一个地通过单缝，如果时间足够长，底片上会出现衍射图样
B．单个光子通过单缝后，底片上会出现完整的衍射图样
C．光子通过单缝的运动路线像水波一样起伏
D．单个光子通过单缝后打在底片上的情况呈现出随机性，大量光子通过单缝后打在底片上的情况呈现出规律性
[答案]AD
6．(多选)电子的运动受波动性的支配，对于氢原子的核外电子，下列说法正确的是() A．氢原子的核外电子可以用确定的坐标描述它们在原子中的位置
B．电子绕核运动时，可以运用牛顿运动定律确定它的轨道
C．电子绕核运动的“轨道”其实是没有意义的
D．电子轨道只不过是电子出现的概率比较大的位置
[答案]CD
[解析]微观粒子的波动性是一种概率波，对于微观粒子的运动，牛顿运动定律已经不适用了，所以氢原子的核外电子不能用确定的坐标描述它们在原子中的位置，电子的“轨道”其实是没意义的，电子轨道只不过是电子出现的概率比较大的位置，综上所述，C、D正确．
考点二不确定性关系的理解
7．(多选)下列各种说法中正确的有()
A．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说
B．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的照射时间太短
C．在光的单缝衍射实验中，狭缝越窄，光子动量的不确定量越大
D．任何一个运动物体，无论是大到太阳、地球，还是小到电子、质子，都与一种波相对应，这就是物质波．物质波是概率波
[答案]ACD
[解析]普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说，故A正确；一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的频率小于极限频率，故B错误；光的单缝衍射实验中，狭缝越窄，光子动量的不确定量越大，故C正确；无论是大到太阳、地球，还是小到电子、质子，都与一种波相对应，这就是物质波，物质波是概率波，故D正确．故选A、C、D.
8．(多选)以下说法正确的是()
A．微观粒子不能用“轨道”观点来描述粒子的运动
B．微观粒子能用“轨道”观点来描述粒子的运动
C．微观粒子位置不能精确确定
D．微观粒子位置能精确确定
[答案]AC
[解析]微观粒子的动量和位置是不能同时精确确定的，这也就决定不能用“轨道”的观点来描述粒子的运动(轨道上运动的粒子在某时刻具有确定的位置和动量)，故A正确，B错误．由微观粒子的波粒二象性可知微观粒子位置不能精确确定，故C正确，D错误．
9．从衍射的规律可以知道，狭缝越窄，屏上中央亮条纹就越宽，由不确定性关系ΔxΔp≥h
4π，判断下列说法正确的是()
A．入射的粒子有确定的动量，射到屏上粒子就有准确的位置
B．狭缝的宽度变小了，因此粒子的动量的不确定量也变小了
C．更窄的狭缝可以更准确地测得粒子的位置，但粒子动量的不确定量却更大了
D．可以同时确定粒子的位置和动量
[答案] C
[解析]由ΔxΔp≥h
4π
知，狭缝变小了，即Δx减小了，Δp变大，即动量的不确定量变大，
故C正确，A、B、D错误．
二、非选择题
10．(不确定性关系式的应用)如图2所示为示波管示意图，电子的加速电压U＝104V，打在荧光屏上电子的位置确定在0.1mm范围内，可认为令人满意，则电子的速度是否可以完全确定？是否可以用经典力学来处理？普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，电子质量m＝9.1×10－31kg，电子电荷量e＝1.6×10－19C.
图2
[答案]可以完全确定可以用经典力学来处理
[解析]Δx＝10－4m，由ΔxΔp≥h
4π
得，动量的不确定量最小值Δp≈5×10－31kg·m/s，其速
度不确定量Δv≈0.55 m/s.1
2m v
2＝eU＝1.6×10－19×104J＝1.6×10－15J，v≈6×107m/s，Δv 远小于v，电子的速度可以完全确定，可以用经典力学来处理．。