高中物理-概率波、不确定性关系达标练习

高中物理-概率波、不确定性关系达标练习

1．(多选)关于光的波动性与粒子性,以下说法正确的是( )

A．爱因斯坦的光子说否定了光的电磁说

B．光电效应现象说明了光的粒子性

C．光波不同于机械波,它是一种概率波

D．光的波动性和粒子性是相互矛盾的,无法统一

解析：爱因斯坦的光子说并没有否定电磁说,只是在一定条件下光是体现粒子性的,A 错；光电效应说明光具有粒子性,说明光的能量是一份一份的,B对；光波在少量的情况下体现粒子性,大量的情况下体现波动性,所以C对；光的波动性和粒子性不是孤立的,而是有机的统一体,D错．

答案：BC

2．下列关于概率波的说法中,正确的是( )

A．概率波就是机械波

B．物质波是一种概率波

C．概率波和机械波的本质是一样的,都能发生干涉和衍射现象

D．在光的双缝干涉实验中,若有一个粒子,则可以确定它从其中的哪一个缝中穿过

解析：A.德布罗意波是概率波,它与机械波是两个不同的概念,二者的本质不同,故A错误；B.物质波也就是德布罗意波,指粒子在空间中某点某时刻可能出现的几率符合一定的概率函数规律,故B正确；C.概率波和机械波都能发生干涉和衍射现象,但其本质是不一样的,故C错误；D.根据测不准原理,在光的双缝干涉实验中,若有一个粒子,则不能确定它从其中的哪一个缝中穿过,故D错误.

答案：B

3．(多选)在做双缝干涉实验时,在观察屏的某处是亮纹,则对光子到达观察屏的位置,下列说法正确的是( )

A．到达亮纹处的概率比到达暗纹处的概率大

B．到达暗纹处的概率比到达亮纹处的概率大

C．对于某一光子,它可能到达光屏的任何位置

D．以上说法均有可能

解析：根据概率波的含义,一个光子到达亮纹处的概率要比到达暗纹处的概率大得多,但并不是一定能够到达亮纹处,故选项A、C正确．

答案：AC

4．一辆摩托车以20 m/s的速度向墙冲去,车身和人共重100 kg,则车撞墙时的不确定范围是怎样的？

解析：根据不确定性关系ΔxΔp≥

h

4π

得：Δx≥

h

4πΔp

＝

6.626×10－34

4×3.14×100×20

m＝

2.64×10－38 m.

答案：大于等于2.64×10－38 m

A级抓基础

1．(多选)下列各种波中是概率波的是( )

A．声波B．无线电波

C．光波D．物质波

解析：声波是机械波,A错．电磁波是一种能量波,B错．由概率波的概念和光波以及物质波的特点分析,可以得知光波和物质波均为概率波,故C、D正确．

答案：CD

2．(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

解析：微观粒子的动量和位置是不能同时确定的,这也就决定了不能用“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．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．

答案：AC

3．由不确定性关系可以得出的结论是( )

A．如果动量的不确定范围越小,则与它对应坐标的不确定范围就越大

B．如果位置坐标的不确定范围越小,则动量的不确定范围就越大

C．动量和位置坐标的不确定范围之间的关系不是反比例函数

D．动量和位置坐标的不确定范围之间有唯一确定的关系

解析：由不确定关系的定义分析可知C选项正确,其他三个选项只说明了基本的某个方面,而没有对不确定性关系做进一步的认识,故都不正确．

答案：C

4．以下说法中正确的是( )

A．光波是概率波,物质波不是概率波

B．实物粒子不具有波动性

C．实物粒子也具有波动性,只是不明显

D．光的波动性是光子之间相互作用引起的

解析：光波和物质波都是概率波,选项A错误；实物粒子也具有波动性,只是不明显,选项B错误,C正确；光的波动性是光子本身的一种属性,不是光子之间的相互作用引起的,选项D错误；故选C.

答案：C

B级提能力

5．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

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．

答案：A

6．如图所示,一个粒子源产生某种粒子,在其正下方安装只有两条狭缝的挡板,粒子穿过狭缝打在下方的荧光屏上使荧光屏发光．那么在荧光屏上将看到( )

A．只有两条亮纹

B．有多条明暗相间的条纹

C．没有亮纹

D．只有一条亮纹

解析：由于粒子源产生的粒子是微观粒子,它的运动受波动规律支配,对大量粒子运动到达屏上的某点的概率,可以用波的特征进行描述,即产生双缝干涉,在屏上将看到干涉条纹,所以B正确．

答案：B

7．(多选)根据不确定性关系ΔxΔp≥h

4π

,下列说法正确的是( ) A．采取办法提高测量Δx精度时,Δp的精度下降

B．采取办法提高测量Δx精度时,Δp的精度上升

C．Δx与Δp测量精度与测量仪器及测量方法是否完备有关

D．Δx与Δp测量精度与测量仪器及测量方法是否完备无关

解析：不确定性关系表明无论采用什么方法试图确定坐标和相应动量中的一个,必然引起另一个较大的不确定性,这样的结果与测量仪器及测量方法是否完备无关.无论怎样改善测量仪器和测量方法,都不可能逾越不确定性关系所给出的限度,故A、D正确.

答案：AD

8．已知h

4π

＝5.3×10－35 J·s,试求下列情况中速度测定的不确定量,并根据计算结果,讨论在宏观和微观世界中进行测量的不同情况．

(1)一个球的质量m＝1.0 kg,测定其位置的不确定量为10－6 m；

(2)电子的质量m e＝9.0×10－31 kg,测定其位置的不确定量为10－10 m(即在原子的数量级)．

解析：(1)m＝1.0 kg,Δx＝10－6 m,

由ΔxΔp≥

h

4π

,Δp＝mΔv知

Δv1＝

h

4πΔxm

＝

5.3×10－35

10－6×1.0

m/s＝5.3×10－29 m/s.

(2)m e＝9.0×10－31 kg,Δx＝10－10 m,

Δv2＝

h

4πΔxm

＝

5.3×10－35

10－10×9.0×10－31

m/s≈5.89×105 m/s.

答案：(1)5.3×10－29 m/s (2)5.89×105 m/s

在微观世界中速度测定的不确定量远比宏观中的大