物理选择性必修 第三册第五节 不确定性关系综合训练题

4.5不确定性关系同步练习2021—2022学年高中物理粤教版（2019）选择性必修第三册

一、选择题（共15题）

1．关于量子化和物质的波粒二象性，下列说法正确的是（       ）

A．爱因斯坦在研究黑体辐射时，为了解释黑体辐射的实验规律，提出了能量量子化

B．运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道

C．只有光子具有波粒二象性，运动的微粒不具有波粒二象性

D．光电效应和康普顿效应均揭示了光子具有动量

2．下列说法中正确的是（　　）

A．光是一种概率波，物质波也是概率波

B．麦克斯韦首次通过实验证实了电磁波的存在

C．某单色光从一种介质进入到另一种介质，其频率和波长都将改变

D．紫光照射某金属时有电子向外发射，红光照射该金属时也一定有电子向外发射

3．量子理论是现代物理学两大支柱之一。量子理论的核心观念是“不连续”。关于量子理论，以下说法不正确的是（　　）

A．普朗克为解释黑体辐射，首先提出“能量子”的概念

B．爱因斯坦实际上是利用量子观念和能量守恒定律解释了光电效应

C．康普顿效应证明光具有动量，也说明光是不连续的

D．海森伯的不确定性关系告诉我们电子的位置是不能准确测量的

4．关于对微观粒子的认识,下列说法中正确的是(　　)

A．粒子的位置和动量可以同时确定

B．粒子的运动没有确定的轨迹

C．单个粒子的运动没有规律

D．粒子在某一时刻的加速度由该时刻粒子受到的合力决定

5．下列说法正确的是（   ）

A．用紫外线照射某种金属，有光电效应现象，则用红光照射也一定有光电效应现象

B．X射线既有粒子性，也有波动性，它的波动性比粒子性更加明显

C．光波、德布罗意波都是概率波，在真空中传播速度相等

D．物体在高温时辐射可见光，在任何温度下都会辐射红外线

6．下列关于概率波的说法中，正确的是（       ）

A．概率波就是机械波

B．物质波是一种概率波

C．概率波和机械波的本质是一样的，都能发生干涉和衍射现象

D．在光的双缝干涉实验中，若粒子每次都是一个一个地通过，能确定粒子会通过哪一个缝

7．大量偶然事件的整体表现所显示的规律性，叫做统计规律。图所示的容器中，上部规则地布有许多铁钉，下部用隔板分割成许多等宽的狭槽，大量的小球可通过其上方漏斗形入口落下，装之前有玻璃板段盖，使小球最终落在槽内。让大量小球从上方漏斗形入口落下，以阴影表示最终落在槽内左右小球的分布形状，应是（　　）

A． B．

C． D．

8．极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图（a）（b）（c）所示的图像，则（　　）

A．图像（a）表明光具有波动性

B．图像（c）表明光具有粒子性

C．用紫外线观察不到类似的图像

D．实验表明光是一种概率波

9．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．一定落在暗纹处

D．落在中央亮纹处的可能性最大

10．对光的波粒二象性的理解，下列说法中正确的是 （　　）

A．光的波动性和粒子性是相互矛盾的，不能统一

B．大量光子表现出的波动性强，少量光子表现出的粒子性强

C．在光的双缝干涉现象中，暗条纹的地方是光子永远不能到达的地方

D．频率低的光表现出的粒子性强，频率高的光表现出的波动化强、

11．下列说法正确的是（　　）

A．光波是概率波，物质波是机械波

B．微观粒子的动量和位置的不确定量同时变大，同时变小

C．普朗克的量子化假设是为了解释光电效应而提出的

D．光和电子、质子等实物粒子都具有波粒二象性

12．下列说法中正确的是(　　)

A．概率波和机械波的本质是一样的，都能发生干涉和衍射现象

B．只要增大入射光强度，就一定能发生光电效应

C．如果能发生光电效应，只增大入射光强度，单位时间内逸出的光电子数目不变

D．光的干涉现象中，干涉亮条纹部分是光子到达几率大的地方

13．下列关于微观粒子的波粒二象性的认识，错误的是（　　）

A．由概率波的知识可知，因微观粒子落在哪个位置不能确定，所以粒子没有确定的轨迹

B．由概率波的知识可知，因微观粒子落在哪个位置不能确定，再由不确定性关系知粒子动量将完全确定

C．大量光子表现出波动性，此时光子仍具有粒子性

D．波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的

14．关于电子的运动规律，以下说法正确的是（       ）

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

15．下列说法正确的是

A．放射性元素的半衰期与外界压强、温度和原子的化学状态有关

B．电磁波能发生干涉、衍射现象和多普勒效应，但不能发生偏振现象

C．在LC振荡电路中，当回路中的电流最大时，电容器中的电场能最小

D．根据不确定性关系，微观粒子的动量或位置不能确定

二、填空题（共4题）

16．在电子的单缝衍射实验中，狭缝变窄，电子动量的不确定量变大(      )

17．一辆摩托车以20m/s的速度向墙冲去，车身和人共重100kg，则车撞墙时的不确定量为__________m。

18．因为微观粒子具有十分明显的_______性，所以不能象宏观物体运动那样可以用精确的轨道来描述；对光子的测量越精确，其动量的不确定性就越_____，用表示微观粒子的不确定性，用表示微观粒子动量的不确定性，则两者的关系为____________，上式称_____________．

19．小球从这个装置往下掉，能否确定进入哪一格，放很多小球，则_____（填“中间多”还是“两边多”）。

三、综合题（共4题）

20．在生活中我们会拍很多照片，通常我们都认为，这是由人和景物发出或反射的光波经过照相机的镜头聚焦在底片上形成的。实际上照片上的图像也是由光子撞击底片，使上面的感光材料发生化学反应形成的。图是用不同曝光量洗印的照片，请你根据自己对光的理解做出说明。

21．设一电子和一质量为10g的子弹的速率均为500m/s，其动量的不确定范围为0.01%，若位置和速率在同一实验中同时测量，试问它们位置的最小不确定量各为多少？（电子质量）

22．北京时间2019年4月10日晚9时许，全球多地天文学家同步公布首张黑洞真容。

(1)已知M87星系黑洞的质量为M1.051040kg，万有引力常量为G 61011，取距黑洞无穷远处为零势能面，引力势能表达式为。

a．某探测器质量为m，以速度v于距离黑洞中心为R处发射，此时恰能脱离黑洞引力场，求R的表达式；

b．施瓦西半径（即视界半径）指光子在某天体引力作用下的逃逸半径，黑洞的施瓦西半径往往大于其内部天体的半径。已知光速为c3108m/s，请根据R的表达式直接写出M87星系黑洞的施瓦西半径Rs的表达式，并计算出Rs的值。

(2)根据海森堡不确定原理，真空中的任意位置均有概率发生一对正粒子与反粒子的创生，这对粒子被称为虚粒子对，虚粒子对会在极短时间内相撞湮灭而“归还”能量，宏观上该区域没有能量变化。假设在黑洞视界表面的虚粒子对均为正反光子，若光子能量为E，当E>E0时，反光子会落入视界，而光子会逃逸，产生霍金辐射。已知黑洞视界半径为Rs，在黑洞视界表面单位面积单位时间上发生光子创生的次数为n，发生创生的光子的频率为从ν1到ν2的任意频率，且每种频率的光子发生创生的几率均等。已知普朗克常量h，hν1<E0<hν2。

a．请定性地画出光子的能量E随频率ν变化的图像；

b．求M87星系黑洞的霍金辐射功率P的表达式（用题中给出的物理量E0、n、h、ν1、ν2、Rs表示）。

23．氦氖激光器所发红光波长为λ＝6.238×10-7m，谱线宽度Δλ＝10－18m，求当这种光子沿x方向传播时，它的x坐标的不确定量多大？

参考答案：

1．B

2．A

3．D

4．B

5．D

6．B

7．D

8．D

9．D

10．B

11．D

12．D

13．B

14．C

15．C

16．正确

17．2.64×10－38

18．     波动性     大          不确定关系

19．中间多

20．

光波是一种概率波，在照片中有些地方光子出现的概率大，有些地方光子出现的概率小。在曝光量很小的情况下，在照片上出现的是一些随机分布的光点，随着曝光量的增大，图像逐渐呈现出一定的规律性，整体逐渐清晰起来。

21．；

22．(1)a．，b．；(2)a．，

23．大于或等于7.96×10－20m