高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第三册第五节 不确定性关系同步达标检测题

4.5不确定性关系基础巩固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．下列关于物理学史说法正确的是（　　）

A．玻尔指出光波是一种概率波 B．玛丽·居里发现了光电效应

C．普朗克最早把能量子引入物理学 D．卢瑟福提出阴极射线就是电子流

2．下列各种波不是概率波的是（　　）

A．声波 B．无线电波 C．光波 D．物质波

3．如图所示为氢原子的能级图，按照玻耳理论，下列说法正确的是（　　）

A．当氢原子处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是一样的

B．一个氢原子从n=4能级向基态跃迁，最多可辐射6种不同频率的光子

C．处于基态的氢原子可以吸收14 eV的光子而发生电离

D．氢原子从高能级跃迁到低能级，核外电子的动能减少，电势能增加

4．关于物质波下列说法中正确的是（　　）

A．实物粒子与光子一样都具有波粒二象性，所以实物粒子与光子是相同本质的物质

B．物质波是概率波，光波是电磁波也是概率波

C．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性

D．粒子的动量越小，其波动性越不易观察

5．1927年戴维逊和革末完成了电子衍射实验，该实验是荣获诺贝尔奖的重大近代物理实验之一．如图所示是该实验装置的简化图，下列说法不正确的是(　　)

A．亮条纹是电子到达概率大的地方

B．该实验说明物质波理论是正确的

C．该实验再次说明光子具有波动性

D．该实验说明实物粒子具有波动性

6．下列叙述中不正确的是（　　）

A．Bi的半衰期是5天，100克Bi经过10天后还剩下25克

B．玻尔建立了量子理论，成功解释了各种原子发光现象

C．在光的干涉现象中，干涉亮条纹部分是光子到达几率大的地方

D．宏观物体的物质波波长非常小，不易观察到它的波动性

7．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

8．用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，则下列说法不正确的是（　　）

A．图像a表明光具有粒子性

B．图像b表明光具有波动性

C．用紫外光观察不到类似的图像

D．实验表明光子在空间各点出现的可能性的大小（即概率），可以用波动规律来描述

9．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

10．下列关于近代物理学的结论中，正确的是（   ）

A．宏观物体的物质波波长非常小，极易观察到它的波动性

B．光的干涉现象中，干涉亮条纹部分是光子到达几率多的地方

C．光电效应现象中，光电子的最大初动能与照射光的频率成正比

D．氢原子的能级是不连续的，但辐射光子的能量却是连续的

11．关于光的本性，下列说法错误的是（　　）

A．泊松亮斑说明光具有波动性

B．偏振现象说明光是一种纵波

C．光是一种概率波

D．光子除了具有能量之外还具有动量

12．以下说法错误的是（　　）

A．德布罗意指出所有运动物体都具有波动性

B．康普顿效应表明光具有粒子性，指出光子还具有动量

C．动能相同的一个质子和电子，质子的德布罗意波长比电子长

D．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微观粒子没有确定的轨迹

13．在单缝衍射实验中，中央亮条纹的最宽最亮．假设现在只让一个光子通过单缝，下列说法正确的是

A．该光子一定落在中央亮条纹处

B．该光子一定落在亮条纹处

C．该光子可能落在暗条纹处

D．该光子不确定落在哪里，所以不具备波动性

14．下列说法中正确的是（　　）

A．黑体辐射强度与波长有关，温度升高，各种波长的辐射都有增加，且辐射强度的极大值向波长较长的方向移动。普朗克在对黑体辐射的研究时，提出了光子的假说

B．光电效应揭示了光的粒子性，而康普顿效应则反映了光的波动性

C．电子和其他微观粒子，都具有波粒二象性

D．光波是一种概率波。光的波动性是由于光子之间的相互作用引起的，这是光子自身的固有性质

15．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．可能落在亮纹处 D．落在中央亮纹处的可能性最小

二、填空题（共4题）

16．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”）。

17．电视显像管中的电子的加速电压为10 kV，电子枪的枪口直径设为0.01 cm，试求电子射出电子枪后的横向速度的不确定量为_______ m/s．

18．在微观物理学中，不确定关系告诉我们，如果要准确地确定粒子的位置（即△x更小），则_____的测量一定会更不准确（即△p更大），也就是说，不可能同时准确地测量粒子的_____和_____．

19．说明：除了电子以外，人们陆续证实了中子、质子以及原子、分子的_______，对于这些粒子，德布罗意给出的和关系同样正确。

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．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）。

22．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？

23．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）

参考答案：

1．C

2．A

3．C

4．B

5．C

6．B

7．B

8．C

9．D

10．B

11．B

12．C

13．C

14．C

15．C

16．中间多

17．0.58;

18．     动量     位置     动量

19．波动性

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．(1)a．，b．；(2)a．，

22．大于或等于7.96×10－20m

23．；