2024-2025學(xué)年高中物理第四章波粒二象性第3節(jié)第4節(jié)第5節(jié)不確定關(guān)系練習(xí)含解析教科版選修3-5

PAGE5-不確定關(guān)系[A組素養(yǎng)達(dá)標(biāo)]1．在歷史上，最早證明白德布羅意波存在的試驗是()A．弱光衍射試驗B．電子束在晶體上的衍射試驗C．弱光干涉試驗D．以上都不正確解析：由課本學(xué)問知，最早證明德布羅意波假說的是電子束在晶體上的衍射試驗．答案：B2．在做雙縫干涉試驗時，發(fā)覺100個光子中有96個通過雙縫后打到了視察屏上的b處，則b處可能是()A．亮紋B．暗紋C．既有可能是亮紋也有可能是暗紋D．以上各種狀況均有可能解析：按波的概率分布的特點(diǎn)去推斷，由于大部分光子都落在b點(diǎn)，故b處肯定是亮紋，選項A正確．答案：A3．白天的天空各處都是亮的，是大氣分子對太陽光散射的結(jié)果．美國物理學(xué)家康普頓由于在這方面的探討而榮獲1927年的諾貝爾物理學(xué)獎．假設(shè)一個沿著肯定方向運(yùn)動的光子和一個靜止的自由電子相互碰撞以后，電子向某一個方向運(yùn)動，光子沿另一方向散射出去，則這個散射光子跟原來的光子相比()A．頻率變大 B．速度變小C．光子能量變大 D．波長變長解析：光子與自由電子碰撞時，遵守動量守恒定律和能量守恒定律，自由電子碰撞前靜止，碰撞后其動量、能量增加，所以光子的動量、能量減小，故C錯誤．由λ＝eq\f(h,p)、ε＝hν可知光子頻率變小，波長變長，故A錯誤，D正確．由于光子速度是不變的，故B錯誤．答案：D4．光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)都包含電子與光子的相互作用過程，對此下列說法正確的是()A．兩種效應(yīng)中電子與光子組成的系統(tǒng)都聽從動量守恒定律和能量守恒定律B．兩種效應(yīng)都相當(dāng)于電子與光子的彈性碰撞過程C．兩種效應(yīng)都屬于汲取光子的過程D．光電效應(yīng)是汲取光子的過程，而康普頓效應(yīng)相當(dāng)于光子和電子彈性碰撞的過程解析：光電效應(yīng)汲取光子放出電子，其過程能量守恒，但動量不守恒，康普頓效應(yīng)相當(dāng)于光子與電子彈性碰撞的過程，并且遵守動量守恒定律和能量守恒定律，故D正確．答案：D5．假如一個電子的德布羅意波的波長和一個中子的相等，則下列物理量中相等的是()A．速度 B．動能C．動量 D．總能量解析：依據(jù)德布羅意波的波長公式λ＝eq\f(h,p)，可得其動量相等，故選C.答案：C6．(多選)頻率為ν的光子，德布羅意波的波長為λ＝eq\f(h,p)，能量為E，則光的速度為()A.eq\f(Eλ,h) B．pEC.eq\f(E,p) D.eq\f(h2,Ep)解析：依據(jù)c＝λν，E＝hν，λ＝eq\f(h,p)，即可解得光的速度為eq\f(Eλ,h)或eq\f(E,p).答案：AC7．(多選)人類對光的本性的相識經(jīng)驗了曲折的過程．下列關(guān)于光的本性的陳述符合科學(xué)規(guī)律或歷史事實(shí)的是()A．牛頓的“微粒說”與愛因斯坦的“光子說”本質(zhì)上是一樣的B．光的雙縫干涉試驗說明白光具有波動性C．麥克斯韋預(yù)言了光是一種電磁波D．光具有波粒二象性解析：牛頓的“微粒說”認(rèn)為光是一種物質(zhì)微粒，愛因斯坦的“光子說”認(rèn)為光是一份一份不連續(xù)的能量，明顯A錯誤；干涉、衍射是波的特性，光能發(fā)生干涉說明光具有波動性，B正確；麥克斯韋依據(jù)光的傳播不須要介質(zhì)，以及電磁波在真空中的傳播速度與光速近似相等認(rèn)為光是一種電磁波，后來赫茲用試驗證明白光的電磁說，C正確；光具有波動性與粒子性，稱為光的波粒二象性，D正確．答案：BCD8．(多選)電子的運(yùn)動受波動性的支配，對于氫原子的核外電子，下列說法正確的是()A．氫原子的核外電子可以用確定的坐標(biāo)描述它們在原子中的位置B．電子繞核運(yùn)動時，可以運(yùn)用牛頓運(yùn)動定律確定它的軌道C．電子繞核運(yùn)動的“軌道”其實(shí)是沒有意義的D．電子軌道只不過是電子出現(xiàn)的概率比較大的位置解析：微觀粒子的波動性是一種概率波，對于微觀粒子的運(yùn)動，牛頓運(yùn)動定律已經(jīng)不適用了，所以氫原子的核外電子不能用確定的坐標(biāo)描述它們在原子中的位置，電子的“軌道”其實(shí)是沒有意義的，電子軌道只不過是電子出現(xiàn)的概率比較大的位置．綜上所述，C、D正確．答案：CD9．關(guān)于物質(zhì)波，下列說法正確的是()A．速度相等的電子和質(zhì)子，電子的波長長B．動能相等的電子和質(zhì)子，電子的波長短C．動量相等的電子和中子，中子的波長短D．假如甲、乙兩電子的速度都遠(yuǎn)小于光速，甲電子速度是乙電子的3倍，則甲電子的波長也是乙電子的3倍解析：由λ＝eq\f(h,p)可知，動量大的波長短．電子與質(zhì)子的速度相等時，電子動量小，波長長．電子與質(zhì)子動能相等時，由動量與動能的關(guān)系式p＝eq\r(2mEk)可知，電子的動量小，波長長．動量相等的電子和中子，其波長應(yīng)相等．假如甲、乙兩電子的速度遠(yuǎn)都小于光速，甲的速度是乙的三倍，甲的動量也是乙的三倍，則甲的波長應(yīng)是乙的eq\f(1,3).答案：A10．(多選)為了驗證光的波粒二象性，在雙縫干涉試驗中將光屏換成照相底片，并設(shè)法減弱光的強(qiáng)度．下列說法正確的是()A．使光子一個一個地通過雙縫干涉試驗裝置的單縫，假如時間足夠長，底片上將出現(xiàn)雙縫干涉圖樣B．使光子一個一個地通過雙縫干涉試驗裝置的單縫，假如時間很短，底片上將出現(xiàn)不太清楚的雙縫干涉圖樣C．大量光子的運(yùn)動顯示光的波動性，個別光子的運(yùn)動顯示光的粒子性D．光只有波動性沒有粒子性解析：光的波動性是統(tǒng)計規(guī)律的結(jié)果，對個別光子我們無法推斷它落到哪個位置；對于大量光子遵循統(tǒng)計規(guī)律，即大量光子的運(yùn)動或曝光時間足夠長，顯示出光的波動性．答案：AC[B組素養(yǎng)提升]11.如圖所示，光滑水平面上有兩個大小相同的鋼球A、B，A球的質(zhì)量大于B球的質(zhì)量．起先時A球以肯定的速度向右運(yùn)動，B球處于靜止?fàn)顟B(tài)．兩球碰撞后均向右運(yùn)動．設(shè)碰前A球的德布羅意波的波長為λ1，碰后A、B兩球的德布羅意波的波長分別為λ2和λ3，則下列關(guān)系正確的是()A．λ1＝λ2＝λ3 B．λ1＝λ2＋λ3C．λ1＝eq\f(λ2λ3,λ2－λ3) D．λ1＝eq\f(λ2λ3,λ2＋λ3)解析：由德布羅意波的波長公式λ＝eq\f(h,p)可知p＝eq\f(h,λ)，對A、B系統(tǒng)由動量守恒定律得pA＝pA′＋pB′，即eq\f(h,λ1)＝eq\f(h,λ2)＋eq\f(h,λ3)，所以λ1＝eq\f(λ2λ3,λ2＋λ3)，D正確．答案：D12．波粒二象性是微觀世界的基本特征，以下說法正確的是()A．光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的波動性B．熱中子束射到晶體上產(chǎn)生的衍射圖樣說明中子具有波動性C．黑體輻射的試驗規(guī)律可用光的波動性說明D．動能相等的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波的波長也相等解析：光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的粒子性，A錯誤；熱中子束射到晶體上產(chǎn)生的衍射圖樣說明中子具有波動性，B正確；普朗克借助于能量子假說，說明白黑體輻射規(guī)律，破除了“能量連續(xù)改變”的傳統(tǒng)觀念，C錯誤；依據(jù)德布羅意波的波長公式，若一個電子的德布羅意波的波長和一個質(zhì)子的德布羅意波的波長相等，則動量p應(yīng)相等，動能則不相等，D錯誤．答案：B13．有關(guān)光的本性，下列說法中正確的是()A．光具有波動性，又具有粒子性，這是相互沖突和對立的B．光的波動性類似于機(jī)械波，光的粒子性類似于質(zhì)點(diǎn)C．大量光子才具有波動性，個別光子只具有粒子性D．由于光既具有波動性，又具有粒子性，無法只用其中一種去說明光的一切行為，只能認(rèn)為光具有波粒二象性解析：光在不同條件下表現(xiàn)出不同的行為，其波動性和粒子性并不沖突，A錯，D對；光的波動性不同于機(jī)械波，其粒子性也不同于質(zhì)點(diǎn)，B錯；光子既具有波動性也具有粒子性，大量光子往往表現(xiàn)出波動性，個別光子往往表現(xiàn)出粒子性，C錯．答案：D14．科學(xué)探討證明，光子有能量也有動量，當(dāng)光子與電子碰撞時，光子的一些能量轉(zhuǎn)移給了電子．假設(shè)光子與電子碰撞前的波長為λ，碰撞后的波長為λ′，則碰撞過程中()A．能量守恒，動量不守恒，且λ＝λ′B．能量不守恒，動量不守恒，且λ＝λ′C．能量守恒，動量守恒，且λ<λ′D．能量守恒，動量守恒，且λ>λ′解析：能量守恒和動量守恒是自然界的普遍規(guī)律，適用于宏觀世界也適用于微觀世界．光子與電子碰撞時遵循這兩個規(guī)律．光子與電子碰撞前光子的能量ε＝hν＝heq\f(c,λ)，當(dāng)光子與電子碰撞時，光子的一些能量轉(zhuǎn)移給了電子，光子的能量ε′＝hν′＝heq\f(c,λ′)，由ε>ε′可知λ<λ′，選項C正確．答案：C15．(多選)用極微弱的可見光做雙縫干涉試驗，隨著時間的增加，在屏上先后出現(xiàn)如圖(a)(b)(c)所示的圖像，則正確的說法是()A．圖像(a)表明光具有粒子性B．圖像(c)表明光具有波動性C．用紫外光不能產(chǎn)生干涉D．試驗表明光是一種概率波解析：用很弱的光做雙縫干涉試驗得到的圖片上的一個一個無分布規(guī)律的光點(diǎn)，體現(xiàn)了光的粒子性，故A正確；經(jīng)過較長時間曝光的圖片(c)，出現(xiàn)了明暗相間的條紋，波動性較為明顯