實物粒子的波粒二象性 不確定關(guān)系(建議用時：45分鐘)學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)1關(guān)于物質(zhì)波，下列認(rèn)識正確的是()A任何運動的物體(質(zhì)點)都伴隨一種波，這種波叫物質(zhì)波BX射線的衍射實驗，證實了物質(zhì)波假設(shè)是正確的C電子的衍射實驗，證實了物質(zhì)波假設(shè)是正確的D宏觀物質(zhì)盡管可以看成物質(zhì)波，但它們不具有干涉、衍射等現(xiàn)象E宏觀物質(zhì)也具有波動性，只是其波動性不容易顯現(xiàn)【解析】據(jù)德布羅意物質(zhì)波理論，任何一個運動的物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽，都有一種波與之相對應(yīng)，這種波就叫物質(zhì)波，可見，A選項正確；由于X射線本身就是一種波，而不是實物粒子，故X射線的衍射現(xiàn)象，并不能證實物質(zhì)波理論的正確性，故B選項錯誤；電子是一種實物粒子，電子的衍射現(xiàn)象表明運動著的實物粒子具有波動性，故C選項正確；由電子穿過鋁箔的衍射實驗知，少量電子穿過鋁箔后所落位置是散亂的，無規(guī)律的，但大量電子穿過鋁箔后所落的位置呈現(xiàn)出衍射圖樣，即大量電子的行為表現(xiàn)出電子的波動性，干涉、衍射是波的特有現(xiàn)象，只要是波，都會發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象，故D選項錯誤，E選項正確【答案】ACE2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，電子的波長長C動量相等的電子和中子，中子的波長短D甲電子速度是乙電子的3倍，甲電子的波長也是乙電子的3倍 E動量相等的粒子，其波長也相等【解析】由可知，動量大的粒子的波長短，電子與質(zhì)子的速度相等時，電子動量小，波長長，選項A正確；電子與質(zhì)子動能相等時，由動量與動能的關(guān)系式p可知，電子的動量小，波長長，選項B正確；動量相等的電子與中子，其波長應(yīng)相等，選項C錯誤E正確；如果甲、乙兩電子的速度遠(yuǎn)小于光速，甲的速度是乙的三倍，則甲的波長應(yīng)是乙的，選項D錯誤【答案】ABE3關(guān)于電子的運動規(guī)律，以下說法不正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號：11010066】A電子如果表現(xiàn)粒子性，則無法用軌跡來描述它們的運動，其運動遵循牛頓運動定律B電子如果表現(xiàn)粒子性，則可以用軌跡來描述它們的運動，其運動遵循牛頓運動定律C電子如果表現(xiàn)波動性，則無法用軌跡來描述它們的運動，空間分布的概率遵循波動規(guī)律D電子如果表現(xiàn)波動性，則可以用軌跡來描述它們的運動，其運動遵循牛頓運動定律E電子如果表現(xiàn)出粒子性，則無法用軌跡來描述它們的運動，其運動也不遵循牛頓運動定律【解析】由于運動對應(yīng)的物質(zhì)波是概率波，少量電子表現(xiàn)出粒子性，無法用軌跡描述其運動，也不遵循牛頓運動定律，A、B錯誤，E正確；大量電子表現(xiàn)出波動性，無法用軌跡描述其運動，可確定電子在某點附近出現(xiàn)的概率，且概率遵循波動規(guī)律，C正確，D錯誤【答案】ABD4下表列出了幾種不同物體在某種速度下的德布羅意波波長和頻率為1 MHz的無線電波的波長，由表中數(shù)據(jù)可知 ()質(zhì)量/kg速度(ms1)波長/m彈子球2.01021.01023.31030電子(100 eV)9.010315.01061.21010無線電波(1 MHz)3.01083.3102A.要檢測彈子球的波動性幾乎不可能B無線電波通常情況下只表現(xiàn)出波動性C電子照射到金屬晶體上能觀察到波動性D只有可見光才有波動性E只有無線電波才有波動性【解析】彈子球的波長很小，所以要檢測彈子球的波動性幾乎不可能，故選項A正確無線電波的波長很長，波動性明顯，所以選項B正確電子的波長與金屬晶格的尺寸相差不大，能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，所以選項C正確一切運動的物體都具有波動性，所以選項D、E錯誤【答案】ABC5任何一個運動著的物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽，都有一種波與之對應(yīng)，波長是，式中p是運動物體的動量，h是普朗克常量，人們把這種波叫德布羅意波，現(xiàn)有一個德布羅意波長為1的物體1和一個德布羅意波長為2的物體2相向正碰后粘在一起，已知|p1|<|p2|，則粘在一起的物體的德布羅意波長為_【解析】由動量守恒p2p1(m1m2)v知，即，所以.【答案】6從衍射的規(guī)律可以知道，狹縫越窄，屏上中央亮條紋就越寬，由不確定性關(guān)系式xp可知更窄的狹縫可以更準(zhǔn)確地測得粒子的_，但粒子_的不確定性卻更大了【解析】由xp，狹縫變小了，即x減小了，p變大，即動量的不確定性變大【答案】位置動量7一輛摩托車以20 m/s的速度向墻沖去，車身和人共重100 kg，求車撞墻時的不確定范圍【解析】根據(jù)不確定關(guān)系xp得：xm2.641038 m.【答案】x2.641038 m8在中子衍射技術(shù)中，常利用熱中子研究晶體的結(jié)構(gòu)，因為熱中子的德布羅意波長與晶體中原子間距相近已知中子質(zhì)量m1.671027 kg，普朗克常量h6.631034 Js，求德布羅意波長1.821010 m的熱中子動能【解析】根據(jù)德布羅意波長公式可算出中子動量大小，再由p22mEk，即可算出熱中子的動能由，p22mEk，得Ek，代入數(shù)據(jù)，有Ek3.971021 J.【答案】3.971021 J能力提升92002年諾貝爾物理學(xué)獎中的一項是獎勵美國科學(xué)家賈科尼和日本科學(xué)家小柴昌俊發(fā)現(xiàn)了宇宙X射線源X射線是一種高頻電磁波，若X射線在真空中的波長為，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，以E和p分別表示X射線每個光子的能量和動量，則E_，p_.【解析】根據(jù)Eh，且，c可得X射線每個光子的能量為E，每個光子的動量為p.【答案】10利用金屬晶格(大小約1010 m)作為障礙物觀察電子的衍射圖樣，方法是讓電子通過電場加速后，讓電子束照射到金屬晶格上，從而得到電子的衍射圖樣已知電子質(zhì)量為m，電荷量為e，初速度為0，加速電壓為U，普朗克常量為h，則下列說法中正確的是 ()A該實驗說明了電子具有波動性B實驗中電子束的德布羅意波波長為C加速電壓U越大，電子的衍射現(xiàn)象越明顯D若用相同動能的質(zhì)子替代電子，衍射現(xiàn)象將更加明顯E若用相同動能的中子代替電子，衍射現(xiàn)象將不如電子明顯【解析】得到電子的衍射圖樣，說明電子具有波動性，A正確；由德布羅意波波長公式，而動量p，兩式聯(lián)立得，B正確；從公式可知，加速電壓越大，電子的波長越小，衍射現(xiàn)象就越不明顯，C錯誤；用相同動能的質(zhì)子或中子替代電子，波長變小，衍射現(xiàn)象相比電子不明顯，故D錯誤，E正確【答案】ABE11氦氖激光器所發(fā)紅光波長為6.238107 m，譜線寬度1018 m，求當(dāng)這種光子沿x方向傳播時，它的x坐標(biāo)的不確定量多大？ 【導(dǎo)學(xué)號：11010067】【解析】紅光光子動量的不確定量為p根據(jù)xp得位置的不確定量為：x m7.961020 m.【答案】大于或等于7.961020 m12科學(xué)家設(shè)想未來的宇航事業(yè)中利用太陽帆來加速星際飛船，設(shè)該飛船所在地每秒每單位面積接收到的光子數(shù)為n，光子平均波長為，太陽帆面積為S，反射率100%，設(shè)太陽光垂直射到太陽帆上，飛船總質(zhì)量為m.(1)求飛船加速度的表達(dá)式(光子動量p)；(2)若太陽帆是黑色的，飛船的加速度又為多少？【解析】(1)光子垂直射到太陽帆上再反射，動量變化量為2p，設(shè)光對太陽帆的壓力為F，單位時間打到太陽帆上的光子數(shù)為N，則NnS由動量定理有FtNt2p所以FN2p而光子動量p，所以F由牛頓第二定律可得飛船加速度的表達(dá)式為a.(2)若太陽帆是黑色的，光子垂直打到太陽帆上不再反射(被太陽帆吸收)，光子動量變化量為p，故太陽帆上受到的光壓力為F，飛船的加速度a.【答案】(1)(2)