2019-2020年高中物理 第17章 第4、5節(jié) 概率波 不確定性關(guān)系練習 新人教版選修3-5.doc
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2019-2020年高中物理 第17章 第4、5節(jié) 概率波 不確定性關(guān)系練習 新人教版選修3-5 1.概率波. (1)經(jīng)典的粒子和經(jīng)典的波. ①經(jīng)典粒子的基本特征:粒子任意時刻有確定的位置和速度,時空中有確定的軌道. ②經(jīng)典波的基本特征:波具有頻率和波長,也即是具有時間的周期性. (2)概率波:雙縫干涉圖樣中,明條紋處到達的光子數(shù)目多,暗紋處到達的光子數(shù)目少.一個光子通過狹縫后,它落在屏上各點的概率是不一樣的,即光子落在明條紋處的概率大,落在暗條紋處的概率小,這就是說,光子在空間出現(xiàn)的概率可以通過波動的規(guī)律確定.所以,從光子的概念上看,光波是一種概率波. 與微觀粒子相對應(yīng)的物質(zhì)波是概率波,單個粒子的位置是不確定的,但在某點附近出現(xiàn)的概率的大小可由波動規(guī)律來確定. 2.不確定性關(guān)系. 如果以Δx表示粒子位置的不確定量,以Δp表示粒子在x方向上的動量的不確定量.利用數(shù)學方法對微觀粒子的運動進行分析可知道:ΔxΔp≥.可見,如果要更準確地確定粒子的位置(Δx小),那么動量的測量一定會更不準確(Δp更大).即粒子的動量和位置不可能同時準確地知道,因而不能用軌跡描述粒子的運動,但我們能夠?qū)暧^現(xiàn)象進行預言. 1.(多選)下列各種波是概率波的是(CD) A.聲波 B.無線電波 C.光波 D.物質(zhì)波 解析:聲波是機械波,A錯.電磁波是一種能量波,B錯.由概率波的概念和光波以及物質(zhì)波的特點分析可以得知光波和物質(zhì)波均為概率波,故C、D正確. 2.一個電子被加速后,以極高的速度在空間運動,關(guān)于它的運動,下列說法中正確的是(D) A.電子在空間做勻速直線運動 B.電子上下左右顫動著前進 C.電子運動軌跡是正弦曲線 D.無法預言它的路徑 解析:根據(jù)概率波的知識可知,某個電子在空間中運動的路徑我們無法確定,只能根據(jù)統(tǒng)計規(guī)律確定大量電子的運動區(qū)域.故選項D正確. 3.(多選)以下說法正確的是(AC) A.微觀粒子不能用“軌道”觀點來描述粒子的運動 B.微觀粒子能用“軌道”觀點來描述粒子的運動 C.微觀粒子位置不能精確確定 D.微觀粒子位置能精確確定 解析:微觀粒子的動量和位置是不能同時確定的,這也就決定了不能用“軌道”的觀點來描述粒子的運動(軌道上運動的粒子在某時刻具有確定的位置和動量).故A正確.由微觀粒子的波粒二象性可知微觀粒子位置不能精確確定,故C正確. 4.對于微觀粒子的運動,下列說法中正確的是(D) A.不受外力作用時光子就會做勻速運動 B.光子受到恒定外力作用時就會做勻變速運動 C.只要知道電子的初速度和所受外力,就可以確定其任意時刻的速度 D.運用牛頓力學無法確定微觀粒子的運動規(guī)律 解析:光子不同于宏觀力學的粒子,不能用宏觀粒子的牛頓力學規(guī)律分析光子的運動,選項A、B錯誤;根據(jù)概率波、不確定關(guān)系可知,選項C錯誤,故選D. 5.(多選)下列說法中正確的是(AC) A.宏觀物體的動量和位置可準確測定 B.微觀粒子的動量和位置可準確測定 C.微觀粒子的動量和位置不可同時準確測定 D.宏觀物體的動量和位置不可同時準確測定 解析:由不確定性關(guān)系知,宏觀物體的不確定量較小,一般認為其動量和位置確定. 6.(多選)光通過單縫所發(fā)生的現(xiàn)象,用位置和動量的不確定性關(guān)系的觀點加以解釋,正確的是(ABC) A.單縫寬的時候光沿直線傳播,這是因為單縫寬,位置不確定量Δx大,動量不確定量Δp小,可以忽略 B.當能發(fā)生衍射現(xiàn)象時,動量不確定量Δp不可忽略 C.單縫越窄,中央亮紋越寬,是因為位置不確定量小,動量不確定量大的緣故 D.以上解釋都是不對的 解析:不確定性原理表明,粒子的位置與動量不可同時被確定,位置的不確定性與動量的不確定性遵守不等式:ΔxΔp≥;單縫寬,光是沿直線傳播,這是因為單縫寬,位置不確定量Δx大,動量不確定量Δp小,可以忽略,故A正確;能發(fā)生衍射現(xiàn)象時,動量不確定量Δp,較大,則就不能忽略,故B正確;單縫越窄,中央亮紋越寬,是因為位置不確定量越小,動量不確定量越大的緣故,故C正確;由上分析可知,D錯誤. 7.關(guān)于電子云,下列說法正確的是(C) A.電子云是真實存在的實體 B.電子云周圍的小黑點就是電子的真實位置 C.電子云上的小黑點表示的是電子的概率分布 D.電子云說明電子在繞原子核運動時有固定軌道 解析:由電子云的定義我們知道,電子云不是一種穩(wěn)定的概率分布,人們常用小圓點表示這種概率,小圓點的密疏代表電子在這一位置出現(xiàn)的概率大小,故只有C正確. 8.如圖是一個粒子源.產(chǎn)生某種粒子,在其正前方安裝只有兩條狹縫的擋板,粒子穿過狹縫打在前方的熒光屏上使熒光屏發(fā)光.那么在熒光屏上將看到(B) A.只有兩條亮紋 B.有多條明暗相間的條紋 C.沒有亮紋 D.只有一條亮紋 解析:由于粒子源產(chǎn)生的粒子是微觀粒子,它的運動受波動規(guī)律支配,對大量粒子運動到達屏上的某點的概率,可以用波的特征進行描述,即產(chǎn)生雙縫干涉,在屏上將看到干涉條紋,所以B正確. 9.(多選)關(guān)于不確定性關(guān)系ΔxΔp≥有以下幾種理解,其中正確的是(CD) A.微觀粒子的動量不可確定 B.微觀粒子的位置坐標不可確定 C.微觀粒子的動量和位置不可能同時確定 D.不確定性關(guān)系不僅適用于電子和光子等微觀粒子,也適用于其他宏觀粒子 解析:本題主要考查對不確定性關(guān)系ΔxΔp≥的理解,不確定性關(guān)系表示確定位置、動量的精度相互制約,此長彼消,當粒子的位置不確定性小時,粒子動量的不確定性大,反之亦然,故不能同時準確確定粒子的位置和動量.不確定性關(guān)系是自然界中的普遍規(guī)律,對微觀世界的影響顯著,對宏觀世界的影響可忽略.故C、D正確. 10.在單縫衍射實驗中,若單縫寬度是1.010-9m,那么光子經(jīng)過單縫發(fā)生衍射,動量的不確定量是______________. 解析:單縫寬度是光子經(jīng)過狹縫的不確定量,即Δx=1.0m, 由 ΔxΔpx≥有1.0Δpx≥,則 Δpx≥0.53kgm/s. 答案:0.53 kgm/s 11.設(shè)子彈的質(zhì)量為0.01 kg,槍口直徑為0.5 cm,試求子彈射出槍口時橫向速度的不確定量. 解析:槍口直徑可以當作子彈射出槍口位置的不確定量Δx,由于Δpx=mΔvx,由不確定性關(guān)系式得子彈射出槍口時橫向速度的不確定量Δvx≥= 12.一電子具有200 m/s的速率,動量的不確定范圍為其動量的0.01%(這已經(jīng)足夠精確了),則該電子位置的不確定范圍有多大?(電子的質(zhì)量為9.1 kg) 解析:電子的動量為:p=mv=9.1200 kgm/s=1.82kgm/s;動量的不確定范圍:Δp=0.01%p=1.01.82kgm/s=1.82 kgm/s;由不確定性關(guān)系公式得電子位置的不確定范圍:- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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