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17.4-17.5 概率波 不确定性关系课后提升作业【基础达标练】1.(2018滨州高二检测)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】选B。概率波与机械波是两个概念,本质不同,A、C错误;物质波是一种概率波,符合概率波的特点;在光的双缝干涉实验中,若有一个光子,则不能确定这个光子落在哪个点上,D错。故B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.一定到达亮条纹位置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【解析】选C。光波是一种概率波,大量光子将到达亮条纹位置,但也有极少数光子到达暗条纹位置,因此对某一光子到达屏上的位置不确定,故A、B、D均错,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【解析】选D。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.(2018龙岩高二检测)下列说法中正确的是()A.光的波粒二象性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=h中,频率表示波的特征,表示粒子的特征D.光波是宏观概念中那种连续的波【解析】选C。光的波粒二象性认为光是由一份一份的光子组成的,光子是没有静止质量的能量团,与牛顿的微粒说中的实物粒子有本质区别,光同时还是一种概率波,可用波动规律来解释,但与惠更斯的波动说中的机械波有本质区别,A、D错;在光的波粒二象性中,光子能量=h,表示波的特征,但并没有否定麦克斯韦的电磁说,B错误,C正确。5.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】选C。由于xph4中不是等号,故如果动量的不确定范围越小,不能说明与之对应的坐标的不确定范围就越大,A错误;同理,B错误;由xph4中不是等号,故动量的不确定范围和与之对应的坐标的不确定范围不成反比关系,故C正确;动量的不确定范围和与之对应的坐标的不确定范围,没有唯一确定的关系,故D错误。6.(2018福州高二检测)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】选D。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,选项D正确。7.经150V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,已知电子的质量me=9.010-31kg。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【解析】选D。电子束穿过铝箔时发生衍射现象,电子的运动是一种概率波,故电子没有确定的轨迹,位置坐标也不相同,不遵循经典力学的牛顿运动定律,受波动规律支配,故D正确。8.(2018温州高二检测)在单缝衍射实验中,若单缝宽度是1.010-9m,那么光子经过单缝发生衍射,动量不确定量是多少?【解析】单缝宽度是光子经过狭缝的不确定量,即x=1.010-9m,由xph4有:1.010-9p6.6310-344,则p0.5310-25kgm/s答案:p0.5310-25kgm/s9.一辆摩托车以20m/s的速度向墙冲去,车身和人共重100kg,求车撞墙时的不确定范围。【解析】根据不确定关系xph4得:xh4p=6.6310-3443.1410020m2.6410-38m。答案:x2.6410-38m【能力提升练】1.(2018徐州高二检测)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xph4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.更宽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【解析】选C。由xph4,狭缝变小了,即x减小了,p变大,即动量的不确定性变大了,故选项C正确,选项A、B、D错误。2.(多选)(2018唐山高二检测)利用金属晶格(大小约10-10m)作为障碍物观察电子的衍射图样,方法是让电子通过电场加速后,让电子束照射到金属晶格上,从而得到电子的衍射图样。已知电子质量为m,电荷量为e,初速度为0,加速电压为U,普朗克常量为h,则下列说法中正确的是()A.该实验说明了电子具有波动性B.实验中电子束的德布罗意波长为=h2meUC.加速电压U越大,电子的衍射现象越明显D.若用相同动能的质子替代电子,衍射现象将更加明显【解析】选A、B。由电子的衍射图样,说明电子具有波动性,A正确;由德布罗意波长公式=hp,而动量p=2mEk=2meU,两式联立解得=h2meU,B正确;从公式=h2meU可知,加速电压越大,电子的波长越小,衍射现象就越不明显;用相同动能的质子替代电子,质子波长比电子波长小,衍射现象相比电子更不明显,故C、D错误。3.已知运动的微小灰尘质量为m=10-10kg,假设我们能够测定它的位置准确到10-6m,则它的速度的不确定量为多少?【解析】由不确定性关系pxh4,得vh4mx,代入数据得v510-19m/s。答案:510-19m/s【补偿训练】电子的质量me=9.010-31kg,测定其速度的不确定量为210-6m/s,求其位置的不确定量。【解析】由不确定性关系xph4得电子的位置不确定量xh4p=h4mev=6.6310-3443.149.010-31210-6m=29.3m。答案:x29.3m
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