题目
对于一维无限深势阱中的粒子,以下说法正确的是A. 其能量是量子化的B. 其能量量子化的本质原因是粒子具有波动性C. 其在势阱中各处出现的几率是一样的D. 其能量是基态能量n倍,n取正整数
对于一维无限深势阱中的粒子,以下说法正确的是
A. 其能量是量子化的
B. 其能量量子化的本质原因是粒子具有波动性
C. 其在势阱中各处出现的几率是一样的
D. 其能量是基态能量n倍,n取正整数
题目解答
答案
AB
A. 其能量是量子化的
B. 其能量量子化的本质原因是粒子具有波动性
A. 其能量是量子化的
B. 其能量量子化的本质原因是粒子具有波动性
解析
考查要点:本题主要考查对一维无限深势阱模型中粒子能量量子化特点的理解,以及对相关物理概念本质原因的辨析。
解题核心思路:
- 能量量子化的来源:明确能量量子化的本质是由于粒子的波动性导致的边界条件限制。
- 概率分布特征:不同能级(n不同)对应的波函数形状不同,概率密度分布不均匀。
- 能级公式:能量与量子数n的平方成正比,而非简单的线性关系。
破题关键点:
- 选项B需结合德布罗意波理论,理解波动性是量子化的根本原因。
- 选项D需注意能级公式中的平方关系,避免混淆。
选项A分析
正确。
在一维无限深势阱中,粒子的波函数必须满足边界条件(波函数在势阱边界处为零),导致能量只能取特定的离散值,即能量量子化。例如,能级公式为:
$E_n = \frac{n^2 h^2}{8mL^2} \quad (n=1,2,3,\dots)$
其中,$n$为量子数,$L$为势阱宽度,$m$为粒子质量。
选项B分析
正确。
能量量子化的本质原因是粒子具有波动性。经典粒子的能量是连续的,但量子力学中,粒子的波动性要求波函数满足边界条件,从而导致能量只能取特定值。这是波动性的直接体现。
选项C分析
错误。
粒子在势阱中的概率密度由波函数的模平方决定。例如,基态($n=1$)的波函数为正弦分布,概率密度在中间最大;而激发态(如$n=2$)存在节点,概率密度分布不均匀。因此,各处出现的几率并不相同。
选项D分析
错误。
能级公式为$E_n = n^2 E_1$($E_1$为基态能量),能量与量子数n的平方成正比,而非简单的n倍关系。例如,第二激发态($n=2$)的能量是基态的4倍,而非2倍。