課時(shí)分層作業(yè)(十五)實(shí)物粒子的波粒二象性不確定關(guān)系(時(shí)間：40分鐘分值：100分)基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練一、選擇題(本題共6小題，每小題8分，共48分)1關(guān)于物質(zhì)波，下列說(shuō)法正確的是()A速度相等的電子和質(zhì)子，電子的波長(zhǎng)長(zhǎng)B動(dòng)能相等的電子和質(zhì)子，電子的波長(zhǎng)短C動(dòng)量相等的電子和中子，中子的波長(zhǎng)短D甲電子速度是乙電子的3倍，甲電子的波長(zhǎng)也是乙電子的3倍 A由可知，動(dòng)量大的粒子的波長(zhǎng)短，電子與質(zhì)子的速度相等時(shí)，電子動(dòng)量小，波長(zhǎng)長(zhǎng)，選項(xiàng)A正確；電子與質(zhì)子動(dòng)能相等時(shí)，由動(dòng)量與動(dòng)能的關(guān)系式p可知，電子的動(dòng)量小，波長(zhǎng)長(zhǎng)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；動(dòng)量相等的電子與中子，其波長(zhǎng)應(yīng)相等，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；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(zhǎng)應(yīng)是乙的，選項(xiàng)D錯(cuò)誤2(多選)關(guān)于電子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，以下說(shuō)法不正確的是()A電子如果表現(xiàn)粒子性，則無(wú)法用軌跡來(lái)描述它們的運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)遵循牛頓運(yùn)動(dòng)定律B電子如果表現(xiàn)粒子性，則可以用軌跡來(lái)描述它們的運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)遵循牛頓運(yùn)動(dòng)定律C電子如果表現(xiàn)波動(dòng)性，則無(wú)法用軌跡來(lái)描述它們的運(yùn)動(dòng)，空間分布的概率遵循波動(dòng)規(guī)律D電子如果表現(xiàn)波動(dòng)性，則可以用軌跡來(lái)描述它們的運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)遵循牛頓運(yùn)動(dòng)定律ABD由于運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的物質(zhì)波是概率波，少量電子表現(xiàn)出粒子性，無(wú)法用軌跡描述其運(yùn)動(dòng)，也不遵循牛頓運(yùn)動(dòng)定律，A、B錯(cuò)誤；大量電子表現(xiàn)出波動(dòng)性，無(wú)法用軌跡描述其運(yùn)動(dòng)，可確定電子在某點(diǎn)附近出現(xiàn)的概率，且概率遵循波動(dòng)規(guī)律，C正確，D錯(cuò)誤3(多選)根據(jù)不確定性關(guān)系xp，判斷下列說(shuō)法正確的是()A采取辦法提高測(cè)量x精度時(shí)，p的精度下降B采取辦法提高測(cè)量x精度時(shí)，p的精度上升Cx與p測(cè)量精度與測(cè)量?jī)x器及測(cè)量方法是否完備有關(guān)Dx與p測(cè)量精度與測(cè)量?jī)x器及測(cè)量方法是否完備無(wú)關(guān)AD不確定性關(guān)系表明，無(wú)論采用什么方法試圖確定坐標(biāo)和相應(yīng)動(dòng)量中的一個(gè)，必然引起另一個(gè)較大的不確定性，這樣的結(jié)果與測(cè)量?jī)x器及測(cè)量方法是否完備無(wú)關(guān)，無(wú)論怎樣改善測(cè)量?jī)x器和測(cè)量方法，都不可能逾越不確定性關(guān)系所給出的限度故A、D正確4(多選)下表列出了不同物體在某種速度下的德布羅意波波長(zhǎng)和頻率為1 MHz的無(wú)線電波的波長(zhǎng)，由表中數(shù)據(jù)可知()質(zhì)量/kg速度/(m·s1)波長(zhǎng)/m彈子球2.0×1021.0×1023.3×1030電子(100 eV)9.0×10315.0×1061.2×1010無(wú)線電波(1 MHz)3.0×1083.3×102A要檢測(cè)彈子球的波動(dòng)性幾乎不可能B無(wú)線電波通常情況下只表現(xiàn)出波動(dòng)性C電子照射到金屬晶體上能觀察到波動(dòng)性D只有可見(jiàn)光才有波動(dòng)性ABC彈子球的波長(zhǎng)很小，所以要檢測(cè)彈子球的波動(dòng)性幾乎不可能，故選項(xiàng)A正確無(wú)線電波的波長(zhǎng)很長(zhǎng)，波動(dòng)性明顯，所以選項(xiàng)B正確電子的波長(zhǎng)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(xiàng)C正確一切運(yùn)動(dòng)的物體都具有波動(dòng)性，所以選項(xiàng)D錯(cuò)誤5物理學(xué)家做了一個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn)：在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，在光屏處放上照相底片，若減弱光的強(qiáng)度，使光子只能一個(gè)一個(gè)地通過(guò)狹縫實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：如果曝光時(shí)間不太長(zhǎng)，底片上只能出現(xiàn)一些不規(guī)則的點(diǎn)子；如果曝光時(shí)間足夠長(zhǎng)，底片上就會(huì)出現(xiàn)規(guī)則的干涉條紋對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有下列認(rèn)識(shí)，其中正確的是()A曝光時(shí)間不長(zhǎng)時(shí)，底片上只能出現(xiàn)一些不規(guī)則的點(diǎn)，表現(xiàn)出光的波動(dòng)性B單個(gè)光子通過(guò)雙縫后的落點(diǎn)可以預(yù)測(cè)C只有大量光子的行為才能表現(xiàn)出光的粒子性D干涉條紋中明亮的部分是光子到達(dá)機(jī)會(huì)較多的地方D少數(shù)光子落點(diǎn)不確定，體現(xiàn)了粒子性，大量光子的行為符合統(tǒng)計(jì)規(guī)律，受波動(dòng)規(guī)律支配，體現(xiàn)了波動(dòng)性，故只有D正確6(多選)電子的運(yùn)動(dòng)受波動(dòng)性的支配，對(duì)于氫原子的核外電子，下列說(shuō)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?cè)谠又械奈恢肂電子繞核運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律確定它的軌道C電子繞核運(yùn)動(dòng)的“軌道”其實(shí)是沒(méi)有意義的D電子軌道只不過(guò)是電子出現(xiàn)的概率比較大的位置CD微觀粒子的波動(dòng)性是一種概率波，對(duì)于微觀粒子的運(yùn)動(dòng)，牛頓運(yùn)動(dòng)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?cè)谠又械奈恢茫娮拥摹败壍馈逼鋵?shí)是沒(méi)有意義的，電子軌道只不過(guò)是電子出現(xiàn)的概率比較大的位置，綜上所述，C、D正確二、非選擇題(14分)7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?yàn)闊嶂凶拥牡虏剂_意波長(zhǎng)與晶體中原子間距相近已知中子質(zhì)量m1.67×1027 kg，普朗克常量h6.63×1034 J·s，求德布羅意波長(zhǎng)1.82×1010 m的熱中子動(dòng)能解析根據(jù)德布羅意波長(zhǎng)公式可算出中子動(dòng)量大小，再由p22mEk，即可算出熱中子的動(dòng)能由，p22mEk，得Ek，代入數(shù)據(jù)得Ek3.97×1021 J.答案3.97×1021 J能力提升練一、選擇題(本題共2小題，每小題8分，共16分)1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(guò)電場(chǎng)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(shuō)法中正確的是()A該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了電子具有波動(dòng)性B實(shí)驗(yàn)中電子束的德布羅意波波長(zhǎng)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(dòng)能的質(zhì)子替代電子，衍射現(xiàn)象將更加明顯A得到電子的衍射圖樣，說(shuō)明電子具有波動(dòng)性，A正確；由德布羅意波波長(zhǎng)公式，而動(dòng)量p，兩式聯(lián)立得，B錯(cuò)誤；從公式可知，加速電壓越大，電子的波長(zhǎng)越小，衍射現(xiàn)象就越不明顯，C錯(cuò)誤；用相同動(dòng)能的質(zhì)子替代電子，波長(zhǎng)變小，衍射現(xiàn)象相比電子不明顯，故D錯(cuò)誤2(多選)如圖所示，燈絲F發(fā)射的電子束經(jīng)過(guò)電場(chǎng)加速后從陽(yáng)極上狹縫S穿出，通過(guò)兩條平行狹縫S1、S2后，在熒光屏上形成明顯的雙縫干涉圖樣已知一個(gè)電子從狹縫S穿出時(shí)動(dòng)量為p，普朗克常量為h，則()A經(jīng)過(guò)電場(chǎng)加速后，電子的德布羅意波長(zhǎng)為B經(jīng)過(guò)電場(chǎng)加速后，電子的德布羅意波長(zhǎng)為C熒光屏上暗紋的位置是電子不能到達(dá)的位置D熒光屏上亮紋的位置是電子到達(dá)概率大的位置BD電子的德布羅意波長(zhǎng)，B正確，A錯(cuò)誤，熒光屏上暗紋的位置是電子到達(dá)概率小的位置，亮紋的位置是電子到達(dá)概率大的位置，C錯(cuò)誤，D正確二、非選擇題(22分)3科學(xué)家設(shè)想未來(lái)的宇航事業(yè)中利用太陽(yáng)帆來(lái)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(zhǎng)為，太陽(yáng)帆面積為S，反射率100%，設(shè)太陽(yáng)光垂直射到太陽(yáng)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(dòng)量p)；(2)若太陽(yáng)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(yáng)帆上再反射，動(dòng)量變化量為2p，設(shè)光對(duì)太陽(yáng)帆的壓力為F，單位時(shí)間打到太陽(yáng)帆上的光子數(shù)為N，則NnS由動(dòng)量定理有FtNt·2p所以FN·2p而光子動(dòng)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(yáng)帆是黑色的，光子垂直打到太陽(yáng)帆上不再反射(被太陽(yáng)帆吸收)，光子動(dòng)量變化量為p，故太陽(yáng)帆上受到的光壓力為F，飛船的加速度a.答案(1)(2)- 5 -