2017-2018学年人教版选修3-5 第十七章 5.不确定性关系 作业6
2017-2018学年人教版选修3-5 第十七章 5.不确定性关系 作业6第2页

电子经过10 kV的电压加速后速度约为6×107 m/s,由于Δvx<

答案:0.58 m/s

6.试求原子中电子速度的不确定量,取原子的线度约10-10 m.

思路解析:原子中电子的位置不确定量Δr≈10-10 m,由不确定度关系得

Δx≥=5.8×105 m/s

氢原子中电子的轨道运动速度约为105 m/s.可见速度的不确定量与速度大小的数量级基本相同.因此原子中电子在任一时刻没有完全确定的位置和速度,也没有确定的轨道,不能看成经典粒子,波动性十分显著,电子的运动必须用电子在各处的概率分布来描述.

答案:5.8×105 m/s

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7.实验测定原子核线度的数量级为10-14 m.试应用不确定度关系估算电子如被束缚在原子核中时的动能,从而判断原子核由质子和电子组成是否可能.

思路解析:取电子在原子核中位置的不确定量Δr≈10-14 m,由不确定度关系式得

Δp≥=0.53×10-20 kg·m/s

由于动量的数值不可能小于它的不确定量,故电子的动量p=0.53×10-20 kg·m/s

考虑到电子在此动量下有极高的速度,需要应用相对论的能量动量公式E2=p2c2+m02c4

故E=≈1.6×10-12 J

电子原子核中的动能Ek=E-m0c2≈1.6×10-12 J=10 MeV

理论证明,电子具有这样大的动能足以把原子核击碎,所以,把电子禁锢在原子核内是不可能的,这就否定了原子核是由质子和电子组成的假设.

答案:不可能