2023年高考物理总复习《不确定性关系》练习卷及答案解析.pdf

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1、2023年高考物理总复习 不确定性关系练习卷一.选 择 题（共 1 小题）1.目前普遍认为，原子核中的质子和中子都是由被称为U夸克和d夸克的两类夸克组成的,u夸克带电荷量为+2 e，d夸 克 带 电 荷 量 为 二 中e为元电荷。下列论断中可能正确的3 3是（）A.质子由1个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成B.质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成C.质子由1个u夸克和2个d夸克组成，中子由2个u夸克和1个d夸克组成D.质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和1个d夸克组成二.多 选 题（共 3 小题）2.根据不确定性关系x Z

2、p_L,判断下列说法正确的是（）4兀A.采取办法提高测量Ax精度时;Z p的精度下降B.采 取 办 法 提 高 测 量 精 度 时，Ap的精度上升C.Ax与测量精度与测量仪器及测量方法是否完备有关D.Ax与Ap测量精度与测量仪器及测量方法是否完备无关3.对不确定性关系x a p一 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.微观粒子的位置不可确定C.微观粒子的动量和位置不可同时确定D.不确定性关系不仅适用于电子和光子等微观粒子，也适于宏观物体4.根据不确定关系 x P x e _ L,判断下列说法正确的是（）4兀A.微观粒子的动量不可确定B.Ax与4 P x测量精度与测量仪器

3、及测量方法是否完备有关C.微观粒子的动量和位置不能同时确定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三.填 空 题（共 2 小题）5.电子的质量m e=9.1 X1 0 Ti k g,测量其速度的不确定量为2X1 0-6 m/s,则其位置的不确定量是 tn.（2=5.3 X 1（）-35J.S）4兀6.在微观物理学中，不确定关系告诉我们，如果要准确地确定粒子的位置（即 更 小），则 的测量一定会更不准确（即Ap更大），也就是说，不可能同时准确地测量粒子的 和。四.计 算 题（共2小题）7.原子核的半径为1 0 L 5 m,估计核内质子的动量不确定范围.如果电子被限制在

4、核内，其动量不确定范围又是多少？8.一个光子沿x轴运动，波长为5 0 0 n m,其不准确度只有入=5 X 1 0 8n m,求该光子x方向坐标的不确定量.五.解 答 题（共2小题）9 .已知 L=5.3X1（）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4兀论它们的运动是否遵从经典物理学理论.（1）一个球的质量m=1.0 k g,测定其位置的不确定量为1 0 6 m；（2）电子的质量m e=9.1 Xl（/3 i k g,测定其位置的不确定量为1 0 i（）m.1 0 .氢隽;激光器所发红光波长为人=6 23 8庆，谱线宽度入=1 0-81,求当这种光子沿x方向传播时，它

5、的x坐标的不确定量为多大？2023年高考物理总复习 不确定性关系练习卷参考答案与试题解析选 择 题（共 1小题）1.目前普遍认为，原子核中的质子和中子都是由被称为U夸克和d夸克的两类夸克组成的,u夸克带电荷量为+2 0，3是（）A.质子由1个u夸克和1个d夸克组成,B.质子由2个u夸克和1个d夸克组成,C.质子由1个u夸克和2个d夸克组成,D.质子由2个u夸克和1个d夸克组成,d夸克带电荷量为e，e为元电荷。下列论断中可能正确的3中子由1个u夸克和2个d夸克组成中子由1个u夸克和2个d夸克组成中子由2个u夸克和1个d夸克组成中子由1个u夸克和1个d夸克组成【分析】根据u夸克带电量为2,d夸克带

6、电量为e，质子带正电、中子不带电来判3 3断u夸克、d夸克的个数。【解答】解：由质子带一个单位正电荷，中子不带电，设质子中u夸克、d夸克个数分别是x、y,x、y取正整数,则 xxAe+y X （_ Ae）=1,3 3解得 x=2、y=l；设中子中u夸克d夸克个数分别是m、n,m、n取正整数。m X （20）+n X （_ _ LP）=0,3 e 3 e解得 m=1、n=2,故选：B,【点评】该题属于高科技题，但落点低。明确质子带一个单位正电荷，中子不带电是解本题的关键。二.多 选 题（共 3 小题）2.根据不确定性关系x pA，判断下列说法正确的是（）A.采 取 办 法 提 高 测 量 精 度

7、 时，Ap的精度下降B.采 取 办 法 提 高 测 量 精 度 时，的精度上升C.Ax与Ap测量精度与测量仪器及测量方法是否完备有关D.A x 与A p 测量精度与测量仪器及测量方法是否完备无关【分析】不确定性原理表明，粒子的位置与动量不可同时被确定，位置的不确定性与动量的不确定性遵守不等式：x p）A.【解答】解：A、不确定性原理表明，粒子的位置与动量不可同时被确定，位置的不确定性与动量的不确定性遵守不等式：提，由公式可知，采取办法提高测量x 精度时，A p 的精度下降。故 A 正确，B 错误；C、由公式A x p 可 得，与A p 测量精度与测量仪器及测量方法是否完备无关。不确定性关系不仅

8、适用于电子和光子等微观粒子，也适于宏观物体，故 ABC错误、D 正确。故选：ADo【点评】本题要知道不确定性原理，理解粒子的位置与动量不可同时被确定，要知道不确定性关系不仅适用于电子和光子等微观粒子，也适于宏观物体.3.对不确定性关系x p 2 号 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.微观粒子的位置不可确定C.微观粒子的动量和位置不可同时确定D.不确定性关系不仅适用于电子和光子等微观粒子，也适于宏观物体【分析】不确定性原理表明，粒子的位置与动量不可同时被确定，位置的不确定性与动量的不确定性遵守不等式：x/k p 今.【解答】解：不确定性原理表明，粒子的位置

9、与动量不可同时被确定，位置的不确定性与动量的不确定性遵守不等式：x p 技，不确定性关系不仅适用于电子和光子等微观粒子，也适于宏观物体，故 AB错误、CD正确。故选：CD。【点评】本题要知道不确定性原理，理解粒子的位置与动量不可同时被确定，要知道不确定性关系不仅适用于电子和光子等微观粒子，也适于宏观物体.4.根据不确定关系xzPx_L,判断下列说法正确的是（）4兀A.微观粒子的动量不可确定B.Ax与P x 测量精度与测量仪器及测量方法是否完备有关C.微观粒子的动量和位置不能同时确定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【分析】不确定性原理表明，粒子的位置与动量不可

10、同时被确定，位置的不确定性与动量的不确定性遵守不等式：4 冗【解答】解：A C、不确定性原理表明，粒子的位置与动量不可同时被确定，故 A错误，C正确；B、在公式 x P 2-中，Ax与Ap测量精度与测量仪器及测量方法是否完备无关，4 兀故 B错误；D、不确定性关系不仅适用于电子和光子等微观粒子，也适于宏观物体，故 D正确。故选：C D【点评】本题要知道不确定性原理，理解粒子的位置与动量不可同时被确定，要知道不确定性关系不仅适用于电子和光子等微观粒子，也适于宏观物体。三.填 空 题（共 2小题）5.电子的质量m e=9.I X l O a k g,测量其速度的不确定量为2 X 1 0-6 m则其

11、位置的不确定量是 2 9.1 m.（L=5.3 X。3 5 J”）4 兀【分析】根据速度的不确定量可以计算出动量，然后结合不确定性关系即可计算出位置的不确定量。【解答】解：由不确定性关系 x a p 2-及p =m v 知：匕X=-Jr=4 冗 4 7 1 me-A v一在工一m。9.IX 1O_ 3 1X2X1O-6故答案为：2 9.1。【点评】本题考查不确定性关系的应用，熟记公式即可解答，题目不是很难。6.在微观物理学中，不确定关系告诉我们，如果要准确地确定粒子的位置（即 更 小），则动 量 的测量一定会更不准确（即Ap更大），也就是说，不可能同时准确地测量粒子的 位置 和 动量 O【分析

12、】不确定性原理表明，粒子的位置与动量不可同时被确定，位置的不确定性与动量的不确定性遵守不等式：4 兀【解答】解：不确定性原理表明，粒子的位置与动量不可同时被确定：位置的不确定性与动量的不确定性遵守不等式：更窄的狭缝可以更准确4兀地测得粒子的位置，但粒子动量的不确定性却更大了。也就是说，不可能同时准确地测量粒子位置与动量：故答案为：动量，位置，动量。【点评】本题要知道不确定性原理，理解粒子的位置与动量不可同时被确定，要知道不确定性关系不仅适用于电子和光子等微观粒子，也适于宏观物体。四.计 算 题（共 2 小题）7.原 子 核 的 半 径 为 估 计 核 内 质 子 的 动 量 不 确 定 范 围

13、.如 果 电 子 被 限 制 在 核 内，其动量不确定范围又是多少？【分析】根据不确定关系的公式x p 三是，代入数据计算即可.【解答】解：由不确定性关系得：质子动量的不确定范围=6.63X 10-344X3.14X 10-15=5.28X1（）20 kgm/s.如果电子被限制在核内，电子运动的范围也是10F m,所以其动量不确定范围也是5.28X 1 02 0kg*m/s答：质子和电子动量不确定范围都是p25.28X l（T 2（）kg.m/s.【点评】本题考查物质波的不确定性原理，该公式虽然不属于高考的范围，但是要知道物质波的不确定性的原理，以及它对动量越大，粒子性越明显的解释.8.一个光

14、子沿x 轴运动，波长为500nm,其不准确度只有入=5X lo A m,求该光子x 方向坐标的不确定量.【分析】根据不确定关系：A x，4 p 费代入数据即可求解.【解答】解：由 可 得 光 子 动 量 的 不 确 定 量 大 小 为：AA X P x-、2 卜A又由不确定关系可知，可知测定光子位置坐标的不确定量为:1 入 2 _1 1,500X 10-9A X 2Apx=4K XxiQ-7=4X3.14 X 10-7=0-蚯111答：该光子x方向坐标的不确定量0.40m【点评】不确定关系是微观粒子运动的基本规律，是物理学中重要原理，要记住关系式,难度不大，基础题.五.解 答 题（共2小题）9

15、.已知 L=5.3 X 1（）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4兀论它们的运动是否遵从经典物理学理论.（1）一个球的质量m =1.0k g,测定其位置的不确定量为l o m；（2）电子的质量m e=9.1X l O k g,测定其位置的不确定量为【分析】1、根 据 不 确 定 原 理 德 一 工 ，代入数据计算即可.4 HmAx2、根 据 不 确 定 原 理 德 一 一，代入数据计算即可.4 HmAx【解答】解：（1）球的速度测定的不确定量v=5.3 X 10*9mzs4 打 m/k x这个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

16、物理学理论.（2）原子中电子的速度测定的不确定量 v,-=5.3X 1O 3 5X-1-=5.8 X I O5 m/s4K me x 9.I X I Q-31 X I Q-10这个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：（1）一个球的质量m=1.0k g,测定其位置的不确定量为l O m；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，其运动遵从经典物理学理论；（2）电子的质量m e=9.1 X 1 0 0 k g,测定其位置的不确定量为10“m,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

17、处理.【点评】该题考查不确定关系，解答的关键是牢记不确定关系的公式，然后将相应的数据代入公式，进行检验即可.由于该知识点的公式不在高考的要求范围以内，所以该题可能是课堂练习的题目.1 0.氮敏激光器所发红光波长为人=6238 A，谱线宽度入=1 0-8 1,求当这种光子沿X方向传播时，它的x坐标的不确定量为多大？【分析】根据不确定关系：xZ p L、光子的能量公式=单以及光子的能量与动量之间的关系E=p c,联立即可求出。【解答】解：不确定性原理表明，粒子的位置与动量不可同时被确定，位置的不确定性与动量的不确定性遵守不等式：xZkpA；红色光的波长是：入=6238其能量为：=单又：E=pch所

18、以：p=4，.X妾=41 rh,=祟 入=4 6238 A/486.7 A入 A p 4兀,0 4冗4冗 4兀 c c答：它的x坐标的不确定量为496.7【点评】海森堡不确定性原理（Heisenberguncertaintyprinciple）又 名“测不准原理、不确定关系”是量子力学的一个基本原理，由德国物理学家海森堡于1927年提出。该原理表明：一个微观粒子的某些物理量（如位置和动量，或方位角与动量矩，还有时间和能量等），不可能同时具有确定的数值，其中一个量越确定，另一个量的不确定程度就越大。测量一对共轨量的误差的乘积必然大于常数上（h是普朗克常数），它反映了微观粒子2兀运动的基本规律，是物理学的重要原理。