2020-2021学年教科版物理选修3-5课时素养评价4.4-4.5实物粒子的波粒二象性.pdf
温馨提示：此套题为 Word 版，请按住 Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭 Word 文档返回原板块。课时素养评价 十六 实物粒子的波粒二象性 不确定关系 (15 分钟30 分)一、选择题(本大题共 4 小题,每小题 6 分,共 24 分)1.如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等,则它们的哪一个物理量也相等()A.速度 B.动能 C.动量 D.总能量【解析】选 C。由公式 p=可知,它们的动量相等,C 项正确。2.由不确定关系可以得出的结论是()A.如果动量的不确定范围越小,则与之对应的坐标的不确定范围就越大 B.如果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 D.动量的不确定范围和与之对应的坐标的不确定范围有唯一确定的关系【解析】选 C。根据不确定关系 xpx,可知动量的不确定范围和与之对应的坐标的不确定范围不是成反比关系。【加固训练】(多选)关于电子的运动,下列说法正确的是()A.对于一个运动的电子,同时测量其位置和动量,如果位置测量结果越精确,则动量测量结果也就越准确 B.经典的理论所认为的电子的轨道其实是电子出现概率最大的地方组成的图形 C.电子在能量不确定范围小的能级停留时间长 D.“电子云”描述了电子在核周围出现的概率密度【解析】选 B、C、D。由不确定关系 xp,不能同时确定电子的位置和动量,如果位置测量结果越精确,则动量测量误差就越大,A 错。经典的理论所认为的电子的轨道并不实际存在,电子的位置在原子内没有确定位置,用点的疏密表示电子出现的概率分布,称为“电子云”。“电子云”描述电子在原子核周围出现的概率密度,B、D 正确。由能量和时间的不确定关系,电子在能量不确定范围小的能级停留时间长,C正确。3.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 me=9.010-31 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 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。电子被加速后其德布罗意波波长=110-10 m,穿过 铝箔时发生衍射,它是概率波,由测不准原理得无法确定坐标。4.(多选)下列物理实验中,能说明粒子具有波动性的是()A.通过研究金属的遏止电压与入射光频率的关系,证明了爱因斯坦方程的正确性 B.通过测试多种物质对X射线的散射,发现散射射线中有波长变大的成分 C.通过电子双缝实验,发现电子的干涉现象 D.利用晶体做电子的衍射实验,证实了电子的波动性【解析】选 C、D。干涉和衍射是波特有的现象。由于 X 射线本身就是一种波,而不是实物粒子,故X射线有波长变大的成分,并不能证实物质波理论的正确性,即 A、B 并不能说明粒子的波动性,证明粒子的波动性只能是 C、D。故选项 C、D 正确。二、非选择题(6 分,要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)5.任何一个运动着的物体,小到电子、质子、大到行星、太阳,都有一种波与之对应,波长是=,式中 p 是运动物体的动量,h 是普朗克常量,人们把这种波叫作德布罗意波。现有一个德布罗意波长为 1的物体 1和一个德布罗意波长为 2的物体 2,二者相向正撞后粘在一起,已知|p1|p2|,则粘在一起的物体的德布罗意波长为多少?【解析】由动量守恒定律有 p2-p1=(m1+m2)v 及 p=得-=,所以=答案:【总结提升】有关德布罗意波计算的一般方法(1)首先计算物体的速度,再计算其动量。如果知道物体动能也可以直接用 p=计算其动量。(2)再根据=计算德布罗意波长。(3)需要注意的是:德布罗意波长一般都很短,比一般的光波波长还要短,可以根据结果的数量级大致判断结果是否合理。(4)宏观物体的波长小到可以忽略,其波动性很不明显。(10 分钟20 分)6.(6 分)(多选)关于不确定性关系 xpx有以下几种理解,其中正确的是 ()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【解析】选 C、D。本题主要考查对不确定性关系 xpx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。7.(14 分)已知=5.310-35 Js。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 10-6 m。(2)电子的质量 me=9.010-31 kg,测定其位置的不确定量为 10-10 m(即为原子的数量级)。【解题指南】解答本题时应把握以下两点:(1)由不确定关系 xpx,求出动量的不确定关系。(2)由 px=mvx计算出速度测量的不确定关系。【解析】由 xpx得:(1)球的速度测定的不确定量 vx=5.310-29 m/s(2)电子的速度测定的不确定量 vx=5.9105 m/s。球的速度不确定量在宏观世界中微不足道,可认为球的速度是确定的,其运动遵从经典力学理论。电子的速度不确定量不可忽略,不能认为原子中的电子具有确定的速度,其运动不能用经典物理学理论处理。答案:见解析 关闭 Word 文档返回原板块
