高中物理第十七章波粒二象性3粒子的波动性4概率波5不确定性关系同步备课学案新人教选修3-5

理解不确定性关系时应注意的问题

(1)对子弹这样的宏观物体，不确定量是微不足道的，对测量准确性没有任何限制，但对微观粒子却是不可忽略的．

(2)在微观世界中，粒子质量较小，不能同时精确地测出粒子的位置和动量，也就不能准确地把握粒子的运动状态.

1．(对光的波粒二象性的理解)下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是( ) A．有的光是波，有的光是粒子 B．光子与电子是同样的一种粒子

C．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著 D．大量光子的行为往往表现出粒子性 答案 C

解析 一切光都具有波粒二象性，光的有些行为(如干涉、衍射)表现出波动性．有些行为(如光电效应)表现出粒子性，A错误；虽然光子与电子都是微观粒子，都具有波粒二象性，但电子是实物粒子，有静止质量，光子不是实物粒子，没有静止质量，电子是以实物形式存在的物质，光子是以场形式存在的物质，所以B错误；光的波粒二象性的理论和实验表明，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．光的波长越长，衍射性越好，即波动性越显著；光的波长越短，其粒子性越显著，故选项C正确，D错误． 2．(对物质波的理解)关于物质波，以下说法正确的是( ) A．实物粒子具有粒子性，在任何条件下都不可能表现出波动性 B．宏观物体不存在对应波的波长 C．电子在任何条件下都能表现出波动性 D．微观粒子在一定条件下能表现出波动性 答案 D

解析 一切运动的粒子，包括宏观及微观粒子，都具有波动性．

3．(对物质波的理解)一颗质量为10 g的子弹，以200 m/s的速度运动着，则由德布罗意理论计算，要使这颗子弹发生明显的衍射现象，那么障碍物的尺寸为( ) A．3.0×10C．3.0×10

－10

m m

B．1.8×10

－11

m

－34

D．无法确定

5

答案 C

－34

hh6.63×10－34

解析 λ＝＝＝ m≈3.32×10 m，故能发生明显衍射的障碍物尺寸应为－3

pmv10×10×200

选项C.

4．(对概念波的理解)(多选)在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的95%以上．假设现在只让一个光子能通过单缝，那么该光子( ) A．一定落在中央亮纹处 B．一定落在亮纹处 C．可能落在暗纹处

D．落在中央亮纹处的可能性最大 答案 CD

解析 根据光的概率波的概念，对于一个光子通过单缝落在何处，是不可确定的，但概率最大的是落在中央亮纹处，可达95%以上．当然也可能落在其他亮纹处，还可能落在暗纹处，只不过落在暗处的概率很小而已，故只有C、D正确．

5．(对不确定性关系的理解)(多选)根据不确定性关系ΔxΔp≥，判断下列说法正确的

4π是( )

A．采取办法提高测量Δx精度时，Δp的精度下降 B．采取办法提高测量Δx精度时，Δp的精度上升 C．Δx与Δp测量精度与测量仪器及测量方法是否完备有关 D．Δx与Δp测量精度与测量仪器及测量方法是否完备无关 答案 AD

解析 不确定性关系表明，无论采用什么方法试图确定位置坐标和相应动量中的一个，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限度．故A、D正确

.

h 题组一 对光的波粒二象性的理解

1．(多选)说明光具有粒子性的现象是( ) A．光电效应 C．光的衍射 答案 AD

B．光的干涉 D．康普顿效应

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2．(多选)关于光的波粒二象性，下列说法正确的是( ) A．光的双缝干涉实验显示了光具有波动性 B．光电效应现象说明光具有粒子性 C．频率高的光只具有粒子性，不具有波动性 D．无线电波只具有波动性，不具有粒子性 答案 AB

解析 光电效应、康普顿效应能说明光具有粒子性；光的干涉、衍射现象能说明光具有波动性；频率高的光粒子性明显，但也具有波动性；无线电波是电磁波，既具有波动性也具有粒子性．

3．(多选)在验证光的波粒二象性的实验中，下列说法正确的是( ) A．使光子一个一个地通过单缝，如果时间足够长，底片上会出现衍射图样 B．单个光子通过单缝后，底片上会出现完整的衍射图样 C．光子通过单缝的运动路线像水波一样起伏

D．单个光子通过单缝后打在底片上的情况呈现出随机性，大量光子通过单缝后打在底片上的情况呈现出规律性 答案 AD

4.如图1所示，当弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，同时与锌板相连的验电器铝箔有张角，则该实验( )

图1

A．只能证明光具有波动性 B．只能证明光具有粒子性 C．只能证明光能够发生衍射 D．证明光具有波粒二象性 答案 D

解析 弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，这是光的衍射，证明了光具有波动性，验电器铝箔有张角，说明锌板发生了光电效应现象，则证明光具有粒子性，所以该实验证明了光具有波粒二象性，D正确． 题组二 对物质波的理解 5．下列说法中正确的是( ) A．质量大的物体，其德布罗意波长短 B．速度大的物体，其德布罗意波长短

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C．动量大的物体，其德布罗意波长短 D．动能大的物体，其德布罗意波长短 答案 C

解析 由物质波的波长λ＝，得其只与物体的动量有关，动量越大其波长越短． 6．(多选)下列物理实验中，能说明粒子具有波动性的是( )

A．通过研究金属的遏止电压与入射光频率的关系，证明了爱因斯坦光电效应方程的正确性 B．通过测试多种物质对X射线的散射，发现散射射线中有波长变大的成分 C．通过电子双缝实验，发现电子的干涉现象 D．利用晶体做电子束衍射实验，证实了电子的波动性 答案 CD

解析 干涉和衍射是波特有的现象，由于X射线本身就是一种波，而不是实物粒子，故X射线散射中有波长变大的成分，并不能证实物质波理论的正确性，即A、B不能说明粒子的波动性．

7．(多选)下表列出了几种不同物体在某种速度下的德布罗意波长和频率为1 MHz的无线电波的波长，根据表中数据可知( )

hp 弹子球 电子(100 eV) 无线电波(1 MHz) 质量/kg 2.0×10 9.1×10－31－2速度/m·s 1.0×10 5.0×10 3.0×10 86－2－1波长/m 3.3×101.2×10－30 －10 3.0×10 2A．要检测弹子球的波动性几乎不可能 B．无线电波通常只能表现出波动性

C．电子照射到金属晶体上能观察到它的波动性 D．只有可见光才有波粒二象性 答案 ABC

解析 弹子球的波长相对太小，所以检测其波动性几乎不可能，A正确；无线电波波长较长，所以通常表现为波动性，B正确；电子波长与金属晶体尺度差不多，所以能利用金属晶体观察电子的波动性，C正确；由物质波理论知D错误． 8．(多选)利用金属晶格(大小约10

－10

m)作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是使电子通

过电场加速后，让电子束照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样．已知电子质量为m，电荷量为e，初速度为0，加速电压为U，普朗克常量为h，则下列说法中正确的是( ) A．该实验说明了电子具有波动性 B．实验中电子束的德布罗意波长为λ＝

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