专题17.5不确定性关系-2017年高中物理全国名卷试题分章节汇编(选修3-5)(Word版含解析)

一、单选题
1．关于光的波粒二象性，下列说法中不正确的是（）
A. 能量较大的光子其波动性越显著。

B. 光波频率越高，粒子性越明显。

C. 波粒二象性指光有时表现为波动性，有时表现为粒子性。

D. 个别光子易表现出粒子性，大量光子易表现出显示波动性。

【答案】 A
【解析】能量较大的光子的波长短，其粒子性越显著，故A错误；光的波长越长，其波动性越显著，频率越高，波长越短，其粒子性越显著，故B正确；光子既有波动性又有粒子性，波粒二象性指光有时表现为波动性，有时表现为粒子性，故C正确；个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性，故D正确；本题选择不正确的，故选A.
点睛：本题考查了光的波粒二象性，有时波动性明显，有时粒子性明显．个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性．
2．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
【答案】 B
点睛：在宏观世界里找不到既有粒子性又有波动性的物质，同时波长长的可以体现波动性，波长短可以体现粒子性．
3．下列说法中正确的是()
A. 动能相等的质子和电子,它们的德布罗意波长也相等
B. 光不是一种概率波
C. 光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性
D. 按照玻尔理论,氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时,电子的动能减小,电势能增大,原子的总能量减小
【答案】 C
点睛：本题主要考查德布罗意波和黑体辐射理论，注意对波粒二象性的正确理解，不仅光具有波粒二象性，实物粒子同样具有；波粒二象性表示既有波动性又有粒子性，只是在不同的情况下，波动性和粒子性表现更显著的程度不同．
4．关于光的波粒二象性的理解正确的是
A. 大量光子的行为往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性
B. 光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子
C. 光在传播时粒子性显著，而与物质相互作用时波动性显著
D. 高频光是粒子，低频光是波
【答案】 A
【解析】A、大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性，故A正确；
BC、光在传播时有时看成粒子有时可看成波，光在传播时波动性显著，而与物质相互作用时粒子性显著，故B错误、C错误；
D、高频光波长短，光的粒子性显著，低频光波长长，光的波动性显著，故D错误。

故选A。

【名师点睛】
光的波粒二象性是指光既具有波动性，又有粒子性；少量粒子体现粒子性，大量粒子体现波动性；光在传播时波动性显著，而与物质相互作用时粒子性显著。

5．下列关于物理发展进程中重要事件的描述正确的是（）
A. 物质波是概率波而机械波不是概率波
B. 原子核越大，它的结合能越高，原子核中核子结合得越牢固
C. 库仑发现了点电荷的相互作用规律；汤姆孙通过实验测定了元电荷的数值
D. 衰变中的电子实质上是基态电子吸收能量后电离成的自由电子
【答案】 A
【解析】物质波又称德布罗意波，是一种概率波，指空间中某点某时刻可能出现的几率，其中概率的大小受波动规律的支配．与机械波是不同的概念，A正确；比结合能是原子核结合能对其中所有核子的平均值，亦即若把原
子核全部拆成自由核子，平均对每个核子所要添加的能量．用于表示原子核结合松紧程度．结合能是两个或几个自由状态的粒子结合在一起时释放的能量，当比结合能越大，原子核中的核子结合的越牢固，原子核越稳定，B错误；库仑发现了点电荷的相互作用规律，密立根测定了元电荷的数值，C错误；β衰变中产生的β射线实际上是原子核内的中子转化为质子同时释放出电子，故D错误；
6．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
点睛：此题要理解物质波的概念，知道一切运动的物体才有物质波，电子有波动性，但在一定的条件下才能表现出来。

7．下列关于光的本性的说法中正确的是
A. 关于光的本性，牛顿提出了“微粒说”惠更斯提出了“波动说”，爱因斯坦提出了“光子说”，综合他们的说法圆满地说明了光的本性
B. 光具有波粒二象性是指既可以把光看成宏观概念上的波，也可以看成微观概念上的粒子
C. 光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性
D. 频率低、波长长的光，粒子性特征显著；频率高、波长短的光，波动性特征显著
【答案】 C
【解析】A、牛顿的“微粒说”认为光是一种实物粒子，是宏观意义的粒子，而不是微观概念上的粒子，实际上是不科学的．惠更斯提出了“波动说”，光既具有粒子性，又具有波动性，即具有波粒二象性，才能圆满说明光的本性，故A错误；
B、光具有波粒二象性，但不能把光看成宏观概念上的波，光的粒子性要求把光看成微观概念上的粒子，故B错误；
C、干涉和衍射是波的特有现象，光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性，故C正确；
D、频率低、波长长的光，波动性特征显著；频率高、波长短的光，粒子性特征显著，故D错误。

点睛：光既有波动性，又有粒子性，个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波
动性；波长长的光，波动性越强．频率越高，粒子性特征显著。

8．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
【答案】 C
点睛：宏观世界里找不到既有粒子性又有波动性的物质，同时波长长的更容易体现波动性，波长短可以体现粒子性．
9．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
【答案】 D
【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。

10．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，则与它对应位置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的确定关系
【答案】 C
【解析】由不确定性关系可知，不能同时确定动量和坐标，二者没有唯一关系，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．
C正确。

二、多项选择题
1．下列关于微观粒子波粒二象性的认识,正确的是()
A. 因实物粒子具有波动性,故其轨迹是波浪线
B. 由概率波的知识可知,因微观粒子落在哪个位置不能确定,所以粒子没有确定的轨迹
C. 由概率波的知识可知,因微观粒子落在哪个位置不能确定,再由不确定性关系知粒子动量将完全确定
D. 大量光子表现出波动性,此时光子仍具有粒子性
【答案】BD
【解析】实物粒子的波动性指实物粒子是概率波,与经典的波不同,选项A错误;微观粒子落点位置不能确定,与经典粒子有确定轨迹不同,选项B正确;单缝衍射中,微观粒子通过狭缝,其位置的不确定量等于缝宽,其动量也有一定的不确定量,选项C错误;波动性和粒子性是微观粒子的固有特性,无论何时二者都同时存在,选项D正确。

【点睛】在宏观世界里找不到既有粒子性又有波动性的物质，同时波长长的可以体现波动性，波长短可以体现粒子性．
2．电子的运动受波动性支配，对氢原子的核外电子，下列说法正确的是()
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
【答案】ABD
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能通过单缝，那么该光子
A. 一定落在中央亮纹处
B. 一定落在亮纹处
C. 可能落在亮纹处
D. 可能落在暗纹处
【答案】CD
【解析】根据光是概率波的概念，对于一个光子通过单缝落在何处，是不确定的，但由题意知中央亮条纹的光强占入射光光强的95%以上，故落在中央亮纹处概率最大。

也有可能落在暗纹处，但是落在暗纹处的几率很小，故CD正确。

故选：CD。

4．关于光的波粒二象性的叙述中正确的是（）
A. 光有波动性，又有粒子性，这是相互矛盾、不统一的
B. 频率较低的光子往往显示波动性，频率较高的光子往往显示粒子性
C. 大量光子产生的效果往往显示波动性，个别光子产生的效果往往显示粒子性
D. 任何光现象都能明显地显示波动性与粒子性
【答案】BC
【解析】波粒二象性是光的根本属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著．故A错误；大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性；高频光波长短光的粒子性显著，低频光波长长光的波动
性显著．故BC正确；光的波长越长，越容易衍射，其波动性越明显；波长越短，越不容易衍射，其粒子性越显著，故D错误；故选BC．
点睛：在宏观世界里找不到既有粒子性又有波动性的物质，同时波长长的可以体现波动性，波长短可以体现粒子性．
5．下列四幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是()
A. 图甲：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一
B. 图乙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的
C. 图丙：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子
D. 图丁：根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有粒子性
【答案】AB
6．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
【答案】BD
【解析】建立物理模型的目的就是能解释物理现象，与实验结果符合，而不是符合人的日常经验，选项B、D正
确。

7．下列说法中正确的是（ ） 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 【答案】 AC
【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。

而微观粒子的动量和位置是不能同时确定的，A 、C 正确。

8．在单缝衍射实验中，从微观粒子运动的不确定关系可知（ ） A ．缝越窄，粒子位置的不确定性越大 B ．缝越宽，粒子位置的不确定性越大 C ．缝越窄，粒子动量的不确定性越大 D ．缝越宽，粒子动量的不确定性越大 【答案】 BC
【解析】由不确定性关系Δx Δp ≥4π
h
知缝宽时，位置不确定性越大，则动量的不确定性越小，反之亦然，因此选项B 、C 正确。

9．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
10．光通过单缝所发生的现象，用位置和动量的不确定关系的观点加以解释，正确的是（ ） A ．单缝越宽，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 ．单缝越宽，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 ．单缝越窄，中央亮纹越宽，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 ．单缝越窄，中央亮纹越宽，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 【答案】 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：Δx Δp ≥
4π
h
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，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，D 正确。

11．根据不确定性关系Δx Δp ≥
4π
h
，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 【答案】 AD
【解析】不确定关系表明，无论采用什么方法试图确定位置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关系所给出的限度．故A 、D 正确．
三、非选择题
1．有一种实验装置可以逐个地释放可见光子。

在一次实验中,释放的光子频率为6×1014 Hz,光屏每秒钟接收到的光子能量为5×10-13 J,光子释放处到光屏的距离足够远,则根据以上数据可计算出空气中相邻两个光子间的平均距离约为______________________m 。

(普朗克常量h=6.626×10-34 J ·s,保留两位有效数字) 【答案】 2.4×102
【解析】设每秒释放光子数为n ,有nh ν=E ,则相邻两个光子间的平均距离c
l n
∆=
,联立解得Δl=2.4×102 m. 【点睛】本题是个综合性较强的题目，要求的理解能力较大，难点在于如何分析光子的个数．
2．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__________ kg ·m/s ．
【答案】 5．3×10
－
26
3．一辆摩托车以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量为__________m ． 【答案】 2．64×10-38
【解析】根据不确定性关系Δx Δp ≥4π
h 得Δx ≥-34
6.626104π4 3.1410020h p ⨯=
∆⨯⨯⨯m ≈2．64×10-38 m 。

4．已知
4π
h ＝5．3×10－
35J ·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－
6m ； （2）电子的质量m e ＝9．1×10－
31kg ，测定其位置的不确定量为10
－
10 m ．
【答案】 （1）5．3×10
－
29m/s （2） 5．8×105 m/s
5．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? 【答案】 8×10-5 m/s ；能
【解析】α粒子位置不确定量Δx=a ，由不确定性关系Δx Δp ≥
4π
h
及Δp=m Δv ，得 Δv ≥34276.63104 3.14 6.64100.110-⨯⨯⨯⨯⨯⨯－－3
m/s ≈8×10-5 m/s ，因v v
∆=2．67×10-12≪1，故能看成经典粒子处理。