1、概率波 不确定性关系时间：45分钟一、选择题(16为单选，79为多选)1关于光的本性，下列说法正确的是(C)A波动性和粒子性是相互矛盾和对立的，因此光具有波粒二象性是不可能的B光的波动性类似于机械波，光的粒子性类似于质点C大量光子的行为表现出波动性，个别光子的行为表现出粒子性D射线具有显著的粒子性，而不具有波动性解析：由光的波粒二象性可知：光是同时具有波动性和粒子性的，但是不同于宏观的机械波和宏观粒子，波动性和粒子性是光在不同情况下的表现，是同一客观事物的两个侧面我们无法用一种学说去说明光的所有行为，只能认为光具有波粒二象性实际上光是一种概率波，即少数光子的行为表现出粒子性，大量光子的行为表现
2、出波动性综上所述选项C正确2关于电子的运动规律，以下说法正确的是(C)A电子如果表现出粒子性，则无法用轨迹来描述它们的运动，其运动遵循牛顿运动定律B电子如果表现出粒子性，则可以用轨迹来描述它们的运动，其运动遵循牛顿运动定律C电子如果表现出波动性，则无法用轨迹来描述它们的运动，空间分布的概率遵循波动规律D电子如果表现出波动性，则可以用轨迹来描述它们的运动，其运动遵循牛顿运动定律解析：由于电子是概率波，少量电子表现出粒子性，无法用轨迹描述其运动，也不遵从牛顿运动定律，所以选项A、B错误；大量电子表现出波动性，无法用轨迹描述其运动，但可确定电子在某点附近出现的概率且遵循波动规律，选项C正确，D错误3
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me9.01031 kg，则(D)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：电子束穿过铝箔时发生衍射，受波动规律支配不可能同时准确地知道电子的位置和动量，不可能用“轨迹”来描述电子的运动，所以A、B、C均错误，D正确4一个电子被加速后，以极高的速度在空间运动，关于它的运动，下列说法中正确的是(D)A电子在空间做匀速直线运动B电子上下左右颤动着前进C电子运动轨迹是正弦曲线D无法预言
4、它的路径解析：根据概率波的知识可知，某个电子在空间中运动的路径我们无法确定，只能根据统计规律确定大量电子的运动区域，故选项D正确5对于微观粒子的运动，下列说法中正确的是(D)A不受外力作用时光子就会做匀速运动B光子受到恒定外力作用时就会做匀变速运动C只要知道电子的初速度和所受外力，就可以确定其任意时刻的速度D运用牛顿力学无法确定微观粒子的运动规律解析：光子不同于宏观力学的粒子，不能用宏观粒子的牛顿力学规律分析光子的运动，选项A、B错误；根据概率波、不确定性关系可知，选项C错误，故选D.6如图所示是一个粒子源，产生某种微观粒子，在其正前方安装只有两条狭缝的挡板，粒子穿过狭缝打在前方的荧光屏上使荧
5、光屏发光那么在荧光屏上将看到(B)A只有两条亮纹B有多条明暗相间的条纹C没有亮纹D只有一条亮纹解析：由于粒子源产生的粒子是微观粒子，它的运动受波动性支配，对大量粒子运动到达屏上的某点的概率，可以用波的特征进行描述，即产生双缝干涉，在屏上将看到干涉条纹，所以B正确7关于光的性质，下列叙述中正确的是(BC)A在其他同等条件下，光的频率越高，衍射现象越容易看到B频率越高的光，粒子性越显著；频率越低的光，波动性越显著C大量光子产生的效果往往显示出波动性，个别光子产生的效果往往显示出粒子性D如果让光子一个一个地通过狭缝时，它们将严格按照相同的轨迹和方向做匀速直线运动解析：光具有波粒二象性，频率越高，粒子
6、性越显著；频率越低，波动性越显著个别光子表现出粒子性，但光子的波粒二象性是本身固有的8下列对物理模型和物理现象的关系理解正确的是(BD)A物理模型应与日常经验相吻合，并能解释物理现象B物理模型可以与日常经验相悖，但应与实验结果一致C物理模型不能十分古怪，让人难以理解D只要物理模型与实验结果一致，它在一定范围内就能正确代表研究的对象解析：建立物理模型的目的就是能解释物理现象，与实验结果符合，而不是符合人的日常经验，B、D正确9根据不确定性关系xp，判断下列说法正确的是(AD)A采取办法提高测量x精度时，p的精度下降B采取办法提高测量x精度时，p的精度上升Cx与p测量精度与测量仪器及测量方法是否完
7、备有关Dx与p测量精度与测量仪器及测量方法是否完备无关解析：不确定性关系表明无论采用什么方法试图确定x和p中的一个，必然引起另一个较大的不确定性，这样的结果与测量仪器及测量方法是否完备无关，无论怎样改善测量仪器和测量方法，都不可能逾越不确定性关系所给出的不确定限度故A、D正确二、非选择题10质量为10 g的子弹，以300 m/s的速度射向靶子，试计算此子弹位置不确定性的范围(设其动量的不确定范围为0.02%)答案：大于或等于8.81032 m解析：pmv0.02%101033000.02102 kgms16104 kgms1由xp知，子弹位置的不确定性的范围是x m8.81032 m.11质量
8、为10 g的子弹与电子的速率相同，均为500 m/s，其测量准确度为0.01%，若位置和速率在同一实验中同时测量，则它们位置的最小不确定量各为多少？(电子质量为9.11031 kg)答案：1.061031 m1.16103 m解析：测量准确度即速度的不确定量，故子弹、电子的速度不确定量均为v0.05 m/s，子弹动量的不确定量p1m1v5104 kgm/s，电子动量的不确定量p2m2v4.551032 kgm/s，由xp得，子弹位置的最小不确定量x1 m1.061031 m.电子位置的最小不确定量x2 m1.16103 m.1220世纪20年代，剑桥大学的学生G泰勒做了一个实验：在一个密闭的箱
9、子里放上小灯泡、熏黑的玻璃、狭缝、针尖、照相底片，整个装置如图所示小灯泡发出的光通过熏黑的玻璃后变得十分微弱，经过三个月的曝光，在底片上针尖影子周围才出现非常清晰的衍射条纹，泰勒对这张照片的平均黑度进行测量，得出每秒到达底片的能量是51013 J(普朗克常量h6.631034 Js)(1)假如起作用的光波波长约为500 nm，计算从一个光子到来至下一个光子到来所相隔的平均时间，以及光束中两相邻光子之间的平均距离(2)如果当时实验中用的箱子长为1.2 m，根据(1)的计算结果，能否找到光是概率波的证据？答案：(1)8.0107 s2.4102 m(2)能解析：(1)波长500 nm的光子能量为hh6.631034 J4.01019 Jn1.25106如果光子是依次到达底片的，则光子束中相邻两个光子到达底片的时间间隔是t8107 s两相邻光子的平均距离为sct31088107 m2.4102 m.(2)由(1)的计算结果可知，两相邻光子的间距为2.4102 m，而箱子长只有1.2 m，所以箱子里不可能有两个光子同时在运动，这就排除了光的衍射行为是光子相互作用的可能性，因此衍射图样的出现是许多光子各自独立行为积累的结果，故该实验支持了光是概率波的观点
