高中物理 第4章 波粒二象性 4 實物粒子的波粒二象性 5 不確定關(guān)系學(xué)業(yè)分層測評 教科版選修3-5
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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)達標(biāo)1關(guān)于物質(zhì)波,下列認識正確的是()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)- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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