第17章 4 概率波 5 不确定性关系课时作业习题
第17章 4 概率波 5 不确定性关系答案
1．【解析】 根据经典物理学关于粒子的理论定义得 C、D 正确．
【答案】 CD
2．【解析】 根据经典波的定义和特点进行分析可以得到 C、D 正确．
【答案】 CD
3．【解析】 由不确定性关系ΔxΔp≥ h 知缝越宽时，位置不确定性越大，则动量的不 4π
确定性越小，反之亦然，因此选项 A、C 正确．
D 正确．
【答案】 AD
8．【解析】 根据不确定性关系ΔxΔp≥ h 得： 4π
Δx≥ h ＝ 6.63×10－34 m≈2.64×10－38m. 4πΔp 4×3.14×100×20
【答案】 Δx≥2.64×10－38m
9．【解析】 红光光子动量的不确定量为Δp＝ h Δλ
根据ΔxΔp≥ h 得位置的不确定量为：Δx≥ h ＝Δλ＝ 10－18 m≈7.96×10－20 m.
【答案】 D
6．【解析】 单个光子的运动路径是不可预测的．【答案】 C动量中的一个，
必然会引起另一个较大的不确定性，这样的结果与测量精度及测量仪器是否完备无关，无
论怎样改善测量精度和测量仪器，都不可能逾越不确定性关系所给出的不确定限度，故 A、
【答案】 AC
4．【解析】 亮条纹是电子到达概率大的地方，该实验说明实物粒子具有波动性，该
实验不能说明光子具有波动性，选项 B、D 说法不正确．
【答案】 AC
5．【解析】 光子不同于宏观力学的粒子，不能用宏观粒子的牛顿力学规律分析光子
的运动，选项 A、B 错误；根据概率波、不确定关系可知，选项 C 错误．
4π
4πΔp 4π 4×3.14
案】 大于或等于 7.96×10－20 m
【答
1
高中物理第十七章4概率波5不确定性关系练习含解析新人教版选修351028287
高中物理第十七章4概率波5不确定性关系练习含解析新人教版选修3510282874概率波 5不确定性关系基础巩固1.下列说法正确的是()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,若有一个光子,则能确定这个光子落在哪个点上解析:概率波与机械波是两个概念,本质不同,选项A、C错误;物质波是一种概率波,符合概率波的特点,选项B正确;光的双缝干涉实验中,若有一个光子,这个光子的落点是不确定的,但有概率较大的位置,选项D错误。
答案:B2.下列各种波是概率波的是()A.水波B.电磁波C.绳波D.物质波解析:水波、绳波是机械波,选项A、C错误。
电磁波是一种能量波,选项B错误。
由概率波的概念和物质波的特点分析可以得知物质波是概率波,故选项D正确。
答案:D,判断下列说法正确的是()3.(多选)根据不确定性关系ΔxΔp≥ℎ4πA.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,故选项A、D正确。
答案:AD4.(多选)为了验证光的波粒二象性,在双缝干涉实验中将光屏换成照相底片,并设法减弱光的强度。
下列说法正确的是()A.使光子一个一个地通过双缝干涉实验装置的狭缝,如果时间足够长,底片上将出现双缝干涉图样B.使光子一个一个地通过双缝干涉实验装置的狭缝,如果时间足够长,底片上将出现不太清晰的双缝干涉图样C.大量光子的运动规律显示出光的粒子性D.少量光子的运动显示出光的粒子性解析:单个光子运动具有不确定性,但落点的概率分布遵循一定规律,显示出光的波动性。
人教版选修3-5 第十七章第4、5节：概率波 不确定性关系 课时练
荆门市龙泉中学2020年高二下学期物理选修3—5第十七章第4、5节：概率波不确定性关系课时练一、选择题(下列题中，有的题只有一个选项正确，有的题有多个选项正确。
)() 1．关于不确定性关系ΔxΔp≥h4π有以下几种理解，正确的是A．微观粒子的动量不可确定B．微观粒子的位置坐标不可确定C．微观粒子的动量和位置不可能同时确定D．不确定性关系不仅适用于电子和光子等微观粒子，也适用于其他宏观粒子()2．判断下列说法的正误．A光子通过狭缝后落在屏上的位置是可以确定的．B．光子通过狭缝后落在屏上亮条纹处的概率大些．C．电子通过狭缝后运动的轨迹是确定的．D．经典的波在空间传播具有周期性．() 3．在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的95%以上，假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子A．一定落在中央亮纹处B．一定落在亮纹处C．可能落在暗纹处D．落在中央亮纹处的可能性最大() 4．在双缝干涉实验中出现的亮暗条纹说明了A．光具有波动性B．光具有粒子性C．光波是一种概率波D．以上说法全都错误() 5．根据不确定性关系ΔxΔp≥h4π，判断下列说法正确的是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()6．关于电子云，下列说法正确的是A．电子云是真实存在的实体B．电子云周围的小黑点就是电子的真实位置C．电子云上的小黑点表示的是电子的概率分布D．电子云说明电子在绕原子核运动时有固定轨道()7．1927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．如图所示的是该实验装置的简化图．下列说法不正确的是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()8．显微镜观看细微结构时，由于受到衍射现象的影响而观察不清，因此观察越细小的结构，就要求波长越短，波动性越弱．在加速电压值相同的情况下，电子显微镜与质子显微镜的分辨本领，下列判定正确的是A．电子显微镜分辨本领较强B．质子显微镜分辨本领较强C．两种显微镜分辨本领相同D．两种显微镜分辨本领无法比较()9．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()10．下列各种波属于概率波的是A．声波B．无线电波C．光波D．物质波()11．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≥h4π，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，因此粒子的不确定性也变小了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性却更大了D．可以同时确定粒子的位置和动量答案 C()12．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()13．为了验证光的波粒二象性，在双缝干涉实验中将光屏换成照相底片，并设法减弱光的强度，下列说法正确的是A．使光子一个一个地通过双缝干涉实验装置的狭缝，如果时间足够长，底片上将出现双缝干涉图样B．使光子一个一个地通过双缝干涉实验装置的狭缝，如果时间足够长，底片上将出现不太清晰的双缝干涉图样C．大量光子的运动规律显示出光的粒子性D．个别光子的运动显示出光的粒子性()14．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()15．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()16．光电效应的实验结论是：对于某种金属A．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应B．无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应C．频率超过极限频率的入射光，光照强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小D．频率超过极限频率的入射光，频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大()17．如图是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能E k与入射光频率ν的关系图象．由图象可知A．该金属的逸出功等于EB．该金属的逸出功等于hν0C．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为ED．入射光的频率为ν02时，产生的光电子的最大初动能为E2()18．用不同频率的光分别照射钨和锌，产生光电效应，根据实验可画出光电子的最大初动能E k随入射光频率ν变化的E k－ν图线．已知钨的逸出功是2.84 eV，锌的逸出功为3.34 eV，若将二者的图线画在同一个E k－ν坐标系中，则正确的图是()19.现代物理学认为，光和实物粒子都具有波粒二象性，下列事实中突出体现波动性的是A．一定频率的光照射到锌板上，光的强度越大，单位时间内锌板上发射的光电子就越多B．肥皂液是无色的，吹出的肥皂泡却是彩色的C．质量为10－3 kg、速度为10－2 m/s的小球，其德布罗意波长约为10－28 m，不过我们能清晰地观测到小球运动的轨迹D．人们常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距大致相同二、非选择题20．(1)以下说法中正确的是________．A．光的波粒二象性，就是由牛顿的微粒说和惠更斯的波动说组成的B．光的波粒二象性彻底推翻了麦克斯韦的光的电磁说C．光子说并没有否定光的电磁说，在光子能量ε＝hν中，频率ν表示波的特征，ε表示粒子的特征D．光波和物质波都是概率波E．光的波动性是光子本身固有的性质，不是光子之间相互作用引起的(2)如图所示为示波管示意图，电子的加速电压U＝104 V，打在荧光屏上电子的位置确定在0.1 mm范围内，可以认为令人满意，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？电子质量m＝9.1×10－31 kg.参考答案1CD 2BD 3CD 4AC 5AD 6C 7C 8B 9BC 10CD 11C 12AC 13AD 14A 15CD 16AD 17ABC 18A 19BD20.答案(1)CDE(2)可以完全确定可以用经典力学来处理解析(1)牛顿的微粒说认为光是由物质微粒组成的，惠更斯的波动说认为光是机械波，都是从宏观现象中形成的观念，故A错误；光子说并没有否定光的电磁说，光子能量公式ε＝hν，体现了其粒子性和波动性，B错误，C正确；光波和物质波都是概率波，D正确；光的波动性是光子本身固有的性质，不是光子之间相互作用引起的，E正确．(2)Δx＝10－4 m，由ΔxΔp≥h4π得，动量的不确定量最小值Δp≈5×10－31 kg·m/s，其速度不确定量最小值Δv≈0.55 m/s.12m v2＝eU＝1.6×10－19×104 J＝1.6×10－15 J，v≈6×107 m/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．。
【K12教育学习资料】高中物理 17.4-17.5 概率波 不确定性关系课时作业 新人教版选修3-5
17.4-17.5 概率波不确定性关系基础达标1．下列说法正确的是()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，若有一个光子，则能确定这个光子落在哪个点上【解析】概率波与机械波是两个概念，本质不同；物质波是一种概率波，符合概率波的特点；光的双缝干涉实验中，若有一个光子，这个光子的落点是不确定的，但有几率较大的位置．【答案】 B2．下列说法不正确的是( )A．电子的衍射证实了物质波的假设是正确的B．物质波也是一种概率波C．任何一个运动物体都有一种波和它对应，这就是物质波D．物质波就是光波【解析】物质波与光波都是概率波，但有着本质的区别，物质波是实物具有的，光波是场具有的．故应选D项．【答案】 D3．关于对微观粒子的认识，下列说法中正确的是( )A．粒子的位置和动量可以同时确定B．粒子的运动没有确定的轨迹C．单个粒子的运动没有规律D．粒子在某一时刻的加速度由该时刻粒子受到的合力决定【解析】微观粒子具有波粒二象性，运动没有确定的轨迹，B正确；虽不能确定粒子再现在哪一位置，但可确定粒子在该点附近出现的概率，C错误；由不确定性关系知，粒子的位置和动量不能同时确定，A错；粒子的运动不遵循牛顿运动定律，D错误．【答案】 B4．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进行分析得，C正确；其他三个选项只说明了其中的某个方面，而没有对不确定关系作进一步的认识．【答案】 C5．电子的运动受波动性的支配，对氢原子的核外电子，下列说法不正确的是( ) A．电子绕核运动的“轨道”其实是没有意义的B．电子轨道只不过是电子出现的概率比较大的位置C．电子绕核运动时电子边运动边振动D．电子在核外的位置是不确定的【解析】根据电子的波粒二象性，其在某时刻出现的位置不能确定，但其在某点出现的概率受波动规律支配，所以A、B、D正确，C错误．【答案】 C6．经150 V电压加速的电子束，沿同一方向射出，穿过铝箔后射到其后的屏上，已知电子质量m e＝9.0×10－31 kg，则( )A．所有电子的运动轨迹均相同B．所有电子到达屏上的位置坐标均相同C．电子到达屏上的位置坐标可用牛顿运动定律确定．如图所示是双缝干涉的图样，我们如何用光的波粒二象性来解释呢？表示曝光时间很短的情况，胶片上出现的是随机分布的光点．b所示的图样．从图中可以看出，光子在某些条形区域出现的概这些区域是光波通过双缝后产生相干振动加强的区域；而落在其他一些条形区域的这些区域是光波通过双缝后产生相干振动减弱的区域．曝光的时间越长，这说明，可以用光子在空间各点出现的概率来解释光的干涉图样，，若光子依次通过狭缝，普朗克常量h＝6.63×10每秒钟到达感光胶片的光子数目．光束中相邻两光子到达感光胶片相隔的时间和相邻两光子之间的平均距离．问的计算结果，能否找到支持光是概率波的证据？请简要说明理由．设每秒到达感光胶片的光能量为E0，。
2019_2020学年高中物理第17章波粒二象性第4、5节概率波不确定性关系课后限时作业(含解析)新人教版选修3_5
第4、5节 概率波 不确定性关系1．从衍射的规律可以知道，狭缝越窄，屏上中央亮条纹就越宽，由不确定性关系式Δx Δp ≥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，因此粒子的不确定性也变小了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性却更大了D ．可以同时确定粒子的位置和动量C 解析 由Δx Δp ≥h 4π，狭缝变小了，即位置的不确定性减小了，Δp 变大，即动量的不确定性变大，选项C 正确，A 、B 、D 错误．2．(多选)在光的单缝衍射实验中，在光屏上放上照相底片，并设法控制光的强度，尽可能使光子一个一个地通过狭缝，假设光子出现在中央亮纹的概率为90%.下列说法正确的是( )A ．第一个光子一定出现在中央亮纹上B ．第一个光子可能不出现在中央亮纹上C ．如果前9个光子均出现在中央亮纹上，则第10个光子还有可能出现在中央亮纹上D ．如果前9个光子均出现在中央亮纹上，则第10个光子一定不能出现在中央亮纹上 BC 解析 微观粒子的运动受概率波的统计规律支配，选项B 、C 正确．3．影响显微镜分辨本领的一个因素是波的衍射，衍射现象越明显，分辨本领越低．利用电子束工作的电子显微镜有较高的分辨本领，它是用高压对电子束加速，最后打在感光胶片上来观察显微图象．以下说法正确的是( )A ．加速电压越高，电子的波长越长，分辨本领越强B ．加速电压越高，电子的波长越短，衍射现象越明显C ．如果加速电压相同，则用质子束工作的显微镜比用电子束工作的显微镜分辨本领强D ．如果加速电压相同，则用质子束工作的显微镜比用电子束工作的显微镜分辨本领弱C 解析 设加速电压为U ，电子电荷量为e ，质量为m ，则有E k ＝12mv 2＝eU ＝p 22m ，又p ＝h λ， 故eU ＝h 22mλ2，可得λ＝h 22emU． 对电子来说，加速电压越高，λ越小，衍射现象越不明显，选项A 、B 错误；电子与质子比较，因质子质量比电子质量大得多，可知质子加速后的波长要小得多，衍射现象不明显，分辨本领强，选项C 正确，D 错误．4．(多选)关于光的性质，下列叙述中正确的是( )A．在其他同等条件下，光的频率越高，衍射现象越容易看到B．频率越高的光，粒子性越显著；频率越低的光，波动性越显著C．光的波长越长，波动性就越显著；光的波长越短，粒子性就越显著D．如果让光子一个一个地通过狭缝，它们将严格按照相同的轨道和方向做极有规则的匀速直线运动BC解析光的频率越高，波长越短，光的粒子性显著，衍射现象不明显；光的频率越低，波长越长，波动性越显著，选项A错误，B、C正确；光是一种概率波，光子在空间出现的概率由波动规律决定，每个光子通过狭缝后到达哪个位置是不确定的，选项D错误．5．(多选)光通过单缝所发生的现象，可以用位置和动量的不确定性关系的观点加以解释，下列叙述正确的是( )A．单缝宽，光沿直线传播，是因为单缝越宽，位置不确定量Δx越大，动量不确定量Δp越大的缘故B．单缝宽，光沿直线传播，是因为单缝越宽，位置不确定量Δx越大，动量不确定量Δp越小的缘故C．单缝窄，中央亮纹宽，是因为单缝越窄，位置不确定量Δx越小，动量不确定量Δp 越小的缘故D．单缝窄，中央亮纹宽，是因为单缝越窄，位置不确定量Δx越小，动量不确定量Δp 越大的缘故BD解析由粒子位置不确定量Δx与粒子动量不确定量Δp的不确定关系：ΔxΔp≥h4π可知，单缝越宽，位置不确定量Δx越大，动量不确定量Δp越小，所以光沿直线传播，选项B正确；单缝越窄，位置不确定量Δx越小，动量不确定量Δp越大，所以中央亮纹越宽，选项D正确．6．物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，在光屏处放上照相底片，若减弱光的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝，实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只能出现一些不规则的点；如果曝光时间足够长，底片上就会出现规则的干涉条纹，对这个实验结果有下列认识，其中正确的是( )A．曝光时间不长时，底片上只能出现一些不规则的点，表现出光的波动性B．单个光子通过双缝后的落点可以预测C．只有大量光子的行为才能表现出光的粒子性D．干涉条纹中明亮的部分是光子到达几率最大的地方D解析少数光子落点不确定，体现了粒子性，大量光子的行为符合统计规律，受波动规律支配，体现了波动性，选项D正确．7．如图所示是一个粒子源，产生某种微观粒子，在其正前方安装只有两条狭缝的挡板，粒子穿过狭缝打在前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B解析由于粒子源产生的粒子是微观粒子，它的运动受波动性支配，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，选项B正确．8．质量为m、带电荷量为e、初速度为零的电子，经加速电压U加速后，其电子的德布罗意波波长为h2meU(h为普朗克常数)，电子显微镜用电子束代替光镜的光源，放大倍数可达数万倍，这是因为( )A．电子束的波长短B．电子束的频率小C．电子束的不具波动性D．电子束的不具粒子性A解析根据电子显微镜工作原理及电子束波长短、衍射现象的影响小可知，选项A 正确，B、C、D错误．[能力提升]9．(多选)根据不确定性关系ΔxΔp≥h4π，判断下列说法正确的是( )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AD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，选项A、D正确．10．(多选)如图所示，灯丝F发射的电子束经过电场加速后从阳极上狭缝S穿出，通过两条平行狭缝S1、S2后，在荧光屏上形成明显的双缝干涉图样．已知一个电子从狭缝S穿出时动量为p，普朗克常量为h，则( )A ．经过电场加速后，电子的德布罗意波波长为p hB ．经过电场加速后，电子的德布罗意波波长为h pC ．荧光屏上暗条纹的位置是电子不能到达的位置D ．荧光屏上亮条纹的位置是电子到达概率大的位置BD 解析 电子的德布罗意波波长λ＝h p ，选项B 正确；荧光屏上暗条纹的位置是电子到达概率小的位置，亮条纹的位置是电子到达概率大的位置，选项D 正确．11．电视显像管中的电子的加速电压为10 kV ，电子枪的枪口直径设为0.01 cm ，试求电子射出电子枪后的横向速度的不确定量．(电子质量m ＝0.91×10－30 kg)解析 电子的横向位置不确定量Δx ＝0.01 cm ，由不确定性关系式得Δv x ≥h 4πm Δx ＝ 6.63×10－344×3.14×0.91×10－30×10－4 m/s ＝0.58 m/s ， 电子经10 kV 的电压加速后的速度约为v ＝107m/s ，因此v ≫Δv x ，也就是电子的运动相对来看仍是相当确定的，波动性不起什么作用．运动的电子仍可看成经典粒子．答案 Δv x ≥0.58 m/s12．一粒质量为4×10－4 g 的尘埃，在空中下落的速度从1 m/s 增加到3 m/s 时，它的德布罗意波波长从多少变化到多少？分析是否可通过衍射现象观察到其波动性．解析 速度v 1＝1 m/s 时德布罗意波波长为λ1＝h mv 1＝ 6.63×10－344×10－4×10－3×1 m≈1.66×10－27 m ， 速度v 2＝3 m/s 时德布罗意波波长为λ2＝h mv 2＝ 6.63×10－344×10－4×10－3×3m≈5.5×10－28 m ． 由于波长太短，所以不能通过衍射现象观察到其波动性．答案 见解析。
2020-2021学年高二物理人教版选修3-5课后作业：第十七章 第4、5节 概率波 不确定性关系
A组：合格性水平训练1．(对经典粒子的理解)(多选)有关经典物理学中的粒子，下列说法正确的是()A．有一定的大小，但没有一定的质量B．有一定的质量，但没有一定的大小C．既有一定的大小，又有一定的质量D．有的粒子还有一定量的电荷答案CD解析根据经典物理学关于粒子的理论定义得C、D正确。
2．(对光的本性的理解)有关光的本性，下列说法中正确的是()A．光既具有波动性，又具有粒子性，这是互相矛盾和对立的B．光的波动性类似于机械波，光的粒子性类似于质点C．大量光子才具有波动性，个别光子只具有粒子性D．由于光既具有波动性，又有粒子性，无法只用其中一种去说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性答案 D解析光既具有粒子性，又具有波动性，并不是矛盾和对立的，故A错误；光是概率波，不同于机械波；光的粒子性也不同于质点，故B错误；光既具有粒子性，又具有波动性，大量的光子波动性比较明显，个别光子粒子性比较明显，故C错误；由于光具有波动性，又具有粒子性，即光的波动性与粒子性是光子本身的一种属性，故无法只用其中一种去说明光的一切行为，故光具有波粒二象性，故D正确。
3．(对概率波的理解)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答案 B解析概率波具有波粒二象性，因此，概率波不是机械波，A错误；对于电子和其他微观粒子，由于同样具有波粒二象性，所以与它们相联系的物质波也是概率波，B正确；概率波和机械波都能发生干涉和衍射现象，但它们的本质不一样，C错误；在光的双缝干涉实验中，若有一个粒子，则它从哪个缝穿过有一定概率，D错误。
4．(对概率波的理解)实验表明电子也有波粒二象性，通常电子的粒子性比光强，故电子的波长比光的波长更短，电子和光相比，我们()A．更容易观察到明显的衍射现象和干涉现象B．不容易观察到明显的衍射现象和干涉现象C．不容易观察到明显的衍射现象，但容易观察到干涉现象D．更容易观察到明显的衍射现象，但不容易观察到干涉现象答案 B解析波动性越强越容易观察到明显的衍射和干涉，电子的波长比光的波长更短，则不容易观察到明显的衍射现象和干涉现象，故B正确。
高中物理 第十七章 第四、五节 概率波和不确定关系练案 新人教版选修3-5
第十七章 波粒二象性概率波和不确定关系当堂训练 A 组（反馈练）1．在光通过单缝的实验中，下列说法正确的是（ ）A ．使光子一个一个地通过单缝，如果曝光时间足够长，底片上将会显示衍射图样B ．使光子一个一个地通过单缝，即使曝光时间足够长，底片上也不会显示衍射图样C ．每个光子通过狭缝时都有确定的运动路线，只是运动路线像水波一样起伏D ．单个光子通过单缝到达屏上落点不可预知，但大量光子通过单缝到达屏上落点呈现出一定的规律性2．下列说法正确的是（ ）A ．光波是一种概率波B ．光波是一种电磁波C ．单色光从光密介质进入光疏介质时，光子的能量改变D ．单色光从光密介质进入光疏介质时，光子的波长不变3．下列说法正确的是（ ）A ．要检测足球的波动性几乎不可能B ．无线电波通常情况下只能表现出波动性C ．电子照射到金属晶体上能观察到它的波动性D ．只有可见光才有波粒二象性B 组（拓展练）1．关于不确定性关系4h x p π∆∆≥有以下几种理解，其中正确的是（ ）A ．微观粒子的动量不可能确定B ．微观粒子的坐标不可能确定C ．微观粒子的动量和坐标不可能同时确定D ．不确定性关系不仅适用于电子和光子等微观粒子，也适用于其他宏观粒子2．一质量为4410g -⨯的尘埃，在空中下落的速度从1 m/s 增加到3 m/s ，它的德布罗意波长从多少变化到多少？分析是否可通过衍射观察到其波动性？3．一电子具有200 m/s 的速率，动量的不确定范围为动量的0.01%（这已经足够精确了），则该电子的位置不确定范围有多大？4．20世纪20年代，剑桥大学学生G ·泰勒做了一个实验，在一个密闭的箱子里放上小灯泡、烟熏黑的玻璃、狭缝、针尖、照相底片，整个装置如图所示。
小灯泡发出的光通过熏黑的玻璃后变得十分微弱，经过三个月的曝光，在底片上针尖影子周围才出现非常清晰的衍射条纹，泰勒对这张照片的平均黑度进行测量，得出每秒到达底片的能量是13510J -⨯。
17.4~5概率波、不确定性关系(修远中学)
达 标 检测
9.已知h=6.63×10－34J•s,一电子具有200 m/s的速 率，动量的不确定范围为动量的0.01%(这已经足 够精确了)，则该电子的位置不确定范围有多 大?(电子的质量是9.1×10－31kg)
p mv 9.11031 200kgm/ s 1.8 1028 kgm/ s
从单缝射入的整个光强的95%以上．假设现在
只让一个光子通过单缝，那么该光子(
CD )
A．一定落在中央亮纹处
B．一定落在亮纹处
C．可能落在暗纹处
D．落在中央亮纹处的可能性最大
达 标 检测
7．(多)关于物质波，下列说法正确的是
(
ACD )
A．电子衍射图样证明了物质波的正确性
B．粒子的动量越大，其波动性越易观察
4~5
概率波、不确定关系
学习目标
1.了解经典的粒子和经典的波的基本 特征。 2.知道光波和物质波都是概率波。 3.了解“不确定性关系”的具体含义， 并会用来分析简单问题。
经典的粒子和经典的波
1．经典的粒子：
①含义：粒子有一定的_________ 空间大小 ，有一定的
_____ 质量 ，有的还具有_____ 电荷 。 ②运动的基本特征：遵从_____ __________ ，只要 牛顿运动定律 已知它们的受力情况及初位置、初速度，从理论 上讲就可以准确、唯一地确定以后任一时刻的 速度 ，以及空间中的确定的______ 轨道 。 ______ 位置 和_____
D．具有周期性
达 标 检测
3．(多)以下说法中正确的是 (
AD )
A．光波和物质波都是概率波
B．实物粒子不具有波动性
C．光的波动性是光子之间相互作用引起的
物理人教版选修3-5教学案：第17章 第4、5节 概率波 不确定性关系 同步练习Word版含解析
第4、5节概率波__不确定性关系1．经典的粒子具有一定的质量，占有一定的空间；经典的波具有时空周期性。
2．光波是概率波，物质波也是概率波。
3．经典力学中，质点的位置和动量可以同时测定，量子力学中，微观粒子的位置和动量具有不确定性，表达式为：ΔxΔp≥h4π。
一、经典的粒子和经典的波1．经典粒子的特征(1)经典物理学中，粒子有一定的空间大小，具有一定的质量，有的还带有电荷。
(2)经典粒子运动的基本特征：遵从牛顿运动定律，只要已知它们的受力情况及初位置、初速度，从理论上讲就可以准确、惟一地确定以后任一时刻的位置和速度，以及空间中的确定的轨迹。
2．经典波的特征经典的波在空间是弥散开来的，其特征是具有频率和波长，即具有时间、空间的周期性。
在经典物理中，波和粒子是两种完全不同的研究对象，具有非常不同的表现，是不相容的两个物理属性。
二、概率波1．光波是一种概率波光的波动性不是光子之间相互作用引起的，而是光子自身固有的性质，光子在空间出现的概率可以通过波动的规律确定，所以，光波是一种概率波。
2．物质波也是概率波对于电子和其他微观粒子，单个粒子的位置是不确定的，但在某点附近出现的概率的大小可以由波动的规律确定。
对于大量粒子，这种概率分布导致确定的宏观结果，所以物质波也是概率波。
三、不确定性关系1．定义：在经典物理学中，一个质点的位置和动量是可以同时测定的；在微观物理学中，要同时测出微观粒子的位置和动量是不太可能的，这种关系叫不确定性关系。
2．表达式：ΔxΔp≥h4π。
其中用Δx表示粒子位置的不确定量，用Δp表示在x方向上动量的不确定量，h是普朗克常量。
1．自主思考——判一判(1)经典的粒子的运动适用牛顿第二定律。
(√)(2)经典的波在空间传播具有周期性。
(√)(3)经典的粒子和经典的波研究对象相同。
(×)(4)光子通过狭缝后落在屏上的位置是可以确定的。
(×)(5)光子通过狭缝后落在屏上明纹处的概率大些。
人教版物理选修3-5第17章第4、5节《概率波不确定性关系》word练习题
第4节概率波第5节不确定性关系1．概率波．(1)经典的粒子和经典的波．①经典粒子的基本特征：粒子任意时刻有确定的位置和速度，时空中有确定的轨道．②经典波的基本特征：波具有频率和波长，也即是具有时间的周期性．(2)概率波：双缝干涉图样中，明条纹处到达的光子数目多，暗纹处到达的光子数目少．一个光子通过狭缝后，它落在屏上各点的概率是不一样的，即光子落在明条纹处的概率大，落在暗条纹处的概率小，这就是说，光子在空间出现的概率可以通过波动的规律确定．所以，从光子的概念上看，光波是一种概率波．与微观粒子相对应的物质波是概率波，单个粒子的位置是不确定的，但在某点附近出现的概率的大小可由波动规律来确定．2．不确定性关系．如果以Δx表示粒子位置的不确定量，以Δp表示粒子在x方向上的动量的不确定量．利用数学方法对微观粒子的运动进行分析可知道：ΔxΔp≥h4π．可见，如果要更准确地确定粒子的位置(Δx小)，那么动量的测量一定会更不准确(Δp更大)．即粒子的动量和位置不可能同时准确地知道，因而不能用轨迹描述粒子的运动，但我们能够对宏观现象进行预言．基础巩固1．(多选)下列各种波是概率波的是(CD)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．2．一个电子被加速后，以极高的速度在空间运动，关于它的运动，下列说法中正确的是(D)A．电子在空间做匀速直线运动B．电子上下左右颤动着前进C．电子运动轨迹是正弦曲线D．无法预言它的路径解析：根据概率波的知识可知，某个电子在空间中运动的路径我们无法确定，只能根据统计规律确定大量电子的运动区域．故选项D 正确．3．(多选)以下说法正确的是(AC )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．4．对于微观粒子的运动，下列说法中正确的是(D )A ．不受外力作用时光子就会做匀速运动B ．光子受到恒定外力作用时就会做匀变速运动C ．只要知道电子的初速度和所受外力，就可以确定其任意时刻的速度D ．运用牛顿力学无法确定微观粒子的运动规律解析：光子不同于宏观力学的粒子，不能用宏观粒子的牛顿力学规律分析光子的运动，选项A 、B 错误；根据概率波、不确定关系可知，选项C 错误，故选D.5．(多选)下列说法中正确的是(AC )A ．宏观物体的动量和位置可准确测定B ．微观粒子的动量和位置可准确测定C ．微观粒子的动量和位置不可同时准确测定D ．宏观物体的动量和位置不可同时准确测定解析：由不确定性关系知，宏观物体的不确定量较小，一般认为其动量和位置确定．6．(多选)光通过单缝所发生的现象，用位置和动量的不确定性关系的观点加以解释，正确的是(ABC )A ．单缝宽的时候光沿直线传播，这是因为单缝宽，位置不确定量Δx 大，动量不确定量Δp 小，可以忽略B ．当能发生衍射现象时，动量不确定量Δp 不可忽略C ．单缝越窄，中央亮纹越宽，是因为位置不确定量小，动量不确定量大的缘故D ．以上解释都是不对的解析：不确定性原理表明，粒子的位置与动量不可同时被确定，位置的不确定性与动量的不确定性遵守不等式：Δx ·Δp ≥h 2；单缝宽，光是沿直线传播，这是因为单缝宽，位置不确定量Δx 大，动量不确定量Δp 小，可以忽略，故A 正确；能发生衍射现象时，动量不确定量Δp ，较大，则就不能忽略，故B 正确；单缝越窄，中央亮纹越宽，是因为位置不确定量越小，动量不确定量越大的缘故，故C 正确；由上分析可知，D 错误． 能力提升7．关于电子云，下列说法正确的是(C )A ．电子云是真实存在的实体B ．电子云周围的小黑点就是电子的真实位置C ．电子云上的小黑点表示的是电子的概率分布D ．电子云说明电子在绕原子核运动时有固定轨道解析：由电子云的定义我们知道，电子云不是一种稳定的概率分布，人们常用小圆点表示这种概率，小圆点的密疏代表电子在这一位置出现的概率大小，故只有C正确．8．如图是一个粒子源．产生某种粒子，在其正前方安装只有两条狭缝的挡板，粒子穿过狭缝打在前方的荧光屏上使荧光屏发光．那么在荧光屏上将看到(B)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．9．(多选)关于不确定性关系ΔxΔp≥h4π有以下几种理解，其中正确的是(CD) A．微观粒子的动量不可确定B．微观粒子的位置坐标不可确定C．微观粒子的动量和位置不可能同时确定D．不确定性关系不仅适用于电子和光子等微观粒子，也适用于其他宏观粒子解析：本题主要考查对不确定性关系ΔxΔp≥h4π的理解，不确定性关系表示确定位置、动量的精度相互制约，此长彼消，当粒子的位置不确定性小时，粒子动量的不确定性大，反之亦然，故不能同时准确确定粒子的位置和动量．不确定性关系是自然界中的普遍规律，对微观世界的影响显著，对宏观世界的影响可忽略．故C、D正确．10．在单缝衍射实验中，若单缝宽度是1.0×10－9m，那么光子经过单缝发生衍射，动量的不确定量是______________．解析：单缝宽度是光子经过狭缝的不确定量，即Δx＝1.0×m，由Δx·Δpx≥h4π有1.0×·Δpx≥，则Δpx≥0.53×kg·m/s.答案：0.53× kg·m/s11．设子弹的质量为0.01 kg，枪口直径为0.5 cm，试求子弹射出枪口时横向速度的不确定量．解析：枪口直径可以当作子弹射出枪口位置的不确定量Δx，由于Δpx＝mΔvx，由不确定性关系式得子弹射出枪口时横向速度的不确定量Δvx≥h 4πmΔx＝12．一电子具有200 m/s的速率，动量的不确定范围为其动量的0.01%(这已经足够精确了)，则该电子位置的不确定范围有多大？(电子的质量为9.1× kg) 解析：电子的动量为：p＝mv ＝9.1××200 kg·m/s ＝1.82×kg·m/s；动量的不确定范围：Δp＝0.01%×p＝1.0××1.82×kg·m/s＝1.82× kg·m/s；由不确定性关系公式得电子位置的不确定范围：。
高中物理第17章波粒二象性4_5概率波不确定性关系课时作业新人教版选修3_5
4 概率波5 不确定性关系一、A组(20分钟)1.下列说法正确的是()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,若有一个光子,则能确定这个光子落在哪个点上解析:概率波与机械波是两个概念,本质不同;物质波是一种概率波,符合概率波的特点;光的双缝干涉实验中,若有一个光子,这个光子的落点是不确定的,但有概率较大的位置。
答案:B2:在双缝干涉实验中,在光屏处放上照相底片,若减弱光波的强度,使光子只能一个一个地通过狭缝,实验结果表明,如果曝光时间不太长,底片上只出现一些不规则的点;如果曝光时间足够长,底片上就出现了规则的干涉条纹。
对这个实验结果,下列认识正确的是()A.曝光时间不太长时,底片上只能出现一些不规则的点子,表现出光的波动性B.单个光子通过双缝后的落点可以预测C.只有大量光子的行为才能表现出光的粒子性D.干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方解析:曝光时间不太长时,底片上只能出现一些不规则的点子,表现出光的粒子性,选项A错误;单个光子通过双缝后的落点不可以预测,在某一位置出现的概率受波动规律支配,选项B错误;大量光子的行为才能表现出光的波动性,干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方,故选项C错误,D正确。
答案:D3.下列说法正确的是()A.光子相当于高速运动的质点B.光的直线传播只是宏观近似规律C.电子和其他微粒的物质波不是概率波D.光子与电子是同样的一种粒子解析:光子是能量粒子,不能看成高速运动的质点,A错误;光的波长很短,比一般物体的尺寸小得多,所以光的衍射非常不明显,可看成直线传播,B正确;电子和其他微粒,由于同样具有波粒二象性,所以它们的物质波也是概率波,C错误;虽然光子与电子都是微观粒子,但电子是实物粒子,有静止质量,光子不是实物粒子,没有静止质量,电子是以实物形式存在的物质,光子是以场形式存在的物质,所以不能说光子与电子是同样的一种粒子,D错误。
高中物理第十七章波粒二象性概率波不确定性关系课后训练新人教选修
第4节概率波第5节不确定性关系课后训练1．下列各种波是概率波的是( )A．声波 B．无线电波C．光波 D．物质波2．下列说法中正确的是( )A．光的波粒二象性学说，就是牛顿的微粒说和惠更斯的波动说组成的B．光的波粒二象性彻底推翻了麦克斯韦的光的电磁说C．光子说并没有否定光的电磁说，在光子能量ε＝hν中，频率ν表示波的特征，ε表示粒子的特征D．光波不同于宏观概念中那种连续的波，它是表明大量光子运动规律的一种概率波3．下列对物理模型和物理现象的关系理解正确的是( )A．物理模型应与日常经验相吻合，并能解释物理现象B．物理模型可以与日常经验相悖，但应与实验结果一致C．物理模型不能十分古怪，让人难以理解D．只要物理模型与实验结果一致，它在一定范围内就能正确代表研究的对象4．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处可能是( )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5．在单缝实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的95%以上，假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子( )A．一定落在中央亮纹上B．一定落在亮纹处C．可能落在暗纹处D．落在中央亮纹处的可能性最大6．经150 V电压加速的电子束，沿同一方向射出，穿过铝箔后射到其后面的屏上，则( )A．所有电子的运动轨迹均相同B．所有电子到达屏上的位置坐标均相同C．电子到达屏上的位置坐标可用牛顿运动定律确定D．电子到达屏上的位置受波动规律支配，无法用确定的坐标来描述它的位置7．质量为m＝6.64×10－27 kg的α粒子通过宽度为a＝0.1 mm的狭缝后，其速度的不确定量约为多少？若其速度v＝3×107 m/s，它能否看成经典粒子？8．电视显像管中的电子的加速电压为10 kV，电子枪的枪口直径设为0.01 cm，试求电子射出电子枪后的横向速度的不确定量。
参考答案1. 答案：CD 解析：声波是机械波，A 错。
2019_2020学年高中物理第十七章波粒二象性17.4_17.5概率波不确定性关系课时检测区[001]
![2019_2020学年高中物理第十七章波粒二象性17.4_17.5概率波不确定性关系课时检测区[001]](https://img.taocdn.com/s3/m/d35c4b8c84254b35eefd34aa.png)
17.4-17.5 概率波不确定性关系课时检测区·能力达标1.关于微观粒子的运动,下列说法中正确的是( )A.不受外力作用时光子就会做匀速运动B.光子受到恒定外力作用时就会做匀变速运动C.只要知道电子的初速度和所受外力,就可以确定其任意时刻的速度D.运用牛顿力学无法确定微观粒子的运动规律【解析】选D。
光子不同于宏观力学的粒子,不能用宏观粒子的牛顿力学规律分析光子的运动,选项A、B错误;根据概率波、不确定性关系可知,选项C错误,D正确。
【补偿训练】(多选)以下说法中正确的是( )A.光波和物质波都是概率波B.实物粒子不具有波动性C.光的波动性是光子之间相互作用引起的D.光通过狭缝后在屏上形成明暗相间的条纹,光子在空间出现的概率可以通过波动规律确定【解析】选A、D。
光波和物质波都是概率波,可通过波动规律来确定,故A、D正确,B错误;光的波动性是光的属性,不是光子间相互作用引起的,C错误。
2.(多选)如图所示是一个粒子源,产生某种粒子,在其正前方安装只有两条狭缝的挡板,粒子穿过狭缝打在前方的荧光屏上使荧光屏发光,那么( )A.有多条明暗相间的条纹B.每个光子到达屏上的位置都是一定的C.光子到达明条纹处的概率较大D.光子到达暗条纹处的概率较小,但也有可能到达的光子【解析】选A、C、D。
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,所以选项A、C、D正确。
3.(多选)对于光的行为,下列说法正确的是( )A.个别光子的行为表现为粒子性,大量光子的行为表现为波动性B.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C.光表现出波动性时,就不具有粒子性了,光表现出粒子性时,就不具有波动性了D.光的波粒二象性应理解为,在某种场合下光的波动性表现明显,在另外某种场合下,光的粒子性表现明显【解析】选A、B、D。
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[学业达标]
1．(多选)有关经典物理学中的粒子，下列说法正确的是()
A．有一定的大小，但没有一定的质量
B．有一定的质量，但没有一定的大小
C．既有一定的大小，又有一定的质量
D．有的粒子还有电荷
2．(多选)关于经典波的特征，下列说法正确的是()
A．具有一定的频率，但没有固定的波长
B．具有一定的波长，但没有固定的频率
C．既具有一定的频率，也具有固定的波长
D．具有周期性
3．(多选)在单缝衍射实验中，从微观粒子运动的不确定性关系可知()
A．不可能准确地知道单个粒子的运动情况
B．缝越窄，粒子位置的不确定性越大
C．缝越宽，粒子位置的不确定性越大
D．缝越宽，粒子动量的不确定性越大
4．(多选)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1742所示的是该实验装置的简化图，下列说法正确的是()
图1742
A．亮条纹是电子到达概率大的地方
B．该实验再次说明光子具有波动性
C．该实验说明实物粒子具有波动性
D．该实验说明电子的运动可以用轨迹来描述
5．对于微观粒子的运动，下列说法中正确的是()
A．不受外力作用时光子就会做匀速运动
B．光子受到恒定外力作用时就会做匀变速运动
C．只要知道电子的初速度和所受外力，就可以确定其任意时刻的速度
D．运用牛顿力学无法确定微观粒子的运动规律
6．(多选)如图1743所示，用单色光做双缝干涉实验．P处为亮条纹，Q处为暗条纹，不
改变单色光的频率，而调整光源使其极微弱，并把单缝调至只能使光子一个一个地过去，那么过去的某一光子()
A ．一定到达P 处
B ．一定到达Q 处
C ．可能到达Q 处
D ．可能到达P 处
7．(多选)根据不确定性关系Δx Δp ≥h 4π，以下正确的是()
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
8．一辆摩托车以20m/s 的速度向墙冲去，车身和人共重100kg ，求车撞墙时的坐标不确定范围．
9．氦氖激光器所发红光波长为λ＝6.238×10－7m ，谱线宽度Δλ＝10－18m ，求当这种光子沿x 方向传播时，它的x 坐标的不确定量多大？
图1743。