4.3光的波粒二象性 同步作业（word解析版）

2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第三册
4.3光的波粒二象性 同步作业（解析版）
1．以下是有关近代物理内容的若干叙述，其中不正确的是( )
A．康普顿效应证实了光子像其他粒子一样，不但具有动能，也具有动量
B．氡222的半衰期为3.8天，则质量为4 g的氡222经过7.6天还剩下1 g的氡222
C．玻尔理论解释了原子发射出来的光子其谱线为什么是不连续的
D．重核裂变为几个中等质量的核，则其平均核子质量会增加
2．下列说法正确的是（ ）
A．原子的发射光谱和吸收光谱都是分立的线状谱
B．天然放射现象揭示了原子具有核式结构
C．光电效应揭示了光子不仅具有能量还具有动量
D．比结合能越小的原子核中核子结合的越牢固
3．下列说法正确的是(　 　)
A．爱因斯坦在光的粒子性的基础上，建立了光电效应方程
B．康普顿效应表明光子只具有能量，不具有动量
C．波尔的原子理论成功地解释了所有原子光谱的实验规律
D．德布罗意指出微观粒子的动量越大，其对应的波长就越长
4．能够证明光具有波粒二象性的现象是 (　　)
A．光电效应和康普顿效应
B．光的衍射和光的色散
C．光的折射和透镜成像
D．光的干涉和康普顿效应
5．下列说法正确的是
A．康普顿效应揭示了光的粒子性，表明光子除了具有能量之外还具有动量
B．放射性元素的半衰期与外界温度有关
C．结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
D．太阳的巨大能量是核裂变产生的
6．以下说法正确的是（ ）
A．黑体辐射的强度与频率的关系:随着温度的升高,各种频率的辐射强度都增加,辐射强度极大值向频率较低的方向移动
B．结合能越大,原子核结构一定越稳定
C．光子不仅具有能量,而且也具有动量
D．不同频率的光照射处于基态的氢原子时都可以被氢原子吸收
7．下列说法正确的是（ ）
A．光电效应是原子核吸收光子向外释放电子的现象
B．康普顿在研究石墨对ⅹ射线的散射时发现，有些散射波的波长比入射波的波长略大
C．波尔首先把能量子引入物理学，正确地破除了“能量连续变化”的传统观念
D．由可知，在密闭的容器中混合存放一定比例的氦气和氮气，几天后将有氧气生成
8．巴耳末系是指氢原子从能级跃迁到能级时发出的光谱线系如图甲所示。图乙中给出了巴耳末谱线对应的波长，已知可见光的波长在400nm-700nm之间，则下列说法正确的是（　　）
A．谱线对应光子的能量大于谱线对应光子的能量
B．属于巴耳末系的、、、谱线均属于可见光
C．大量处于能级的氢原子向基态跃迁过程，可辐射出6种处于巴耳末线系的光子
D．谱线的光照射极限频率为的钨，能发生光电效应现象
9．下列说法正确的是（　　）
A．光电效应揭示了光的粒子性，康普顿效应揭示了光的波动性
B．高速运动的质子、中子和电子都不具有波动性
C．卢瑟福通过粒子散射实验，提出了原子的核式结构学说
D．核反应方程中的为质子
10．2018年11月16日，第26届国际计量大会通过“修订国际单位制”决议，正式更新包括国际标准质量单位“千克”在内的4项基本单位定义。其中，千克将用普朗克常量（h）定义，安培将用电子电荷量（e）定义，以基本物理常数定义计量单位，可大大提高稳定性和精确度。关于普朗克常量和电子电荷量的单位，下列正确的是（　　）
A．电子电荷量的单位为 B．电子电荷量的单位为
C．普朗克常量的单位为 D．普朗克常量的单位为
11．康普顿效应揭示了光既有能量也有动量。如图所示为X射线中的光子与晶体中的电子在碰撞前、后的示意图。则碰撞后（　　）
A．光子的动量大小不变 B．光子的速度减小
C．光子的波长变长 D．电子的动量增加了
12．有人设想在遥远的宇宙探测时，给探测器安上反射率极高（可认为100%）的薄膜，并让它正对太阳，用光压为动力推动探测器加速。已知某探测器在轨道上运行，阳光恰好垂直照射在薄膜上，薄膜面积为S，每秒每平方米面积获得的太阳光能为E，若探测器总质量为M，光速为c，普朗克常量为h，则探测器获得加速度大小的表达式是（　　）
A． B． C． D．
13．下列说法正确的是(　　)
A．平均结合能小的原子核结合成或分解成平均结合能大的原子核时一定放出核能
B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关
C．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子的能量也减小
D．康普顿效应说明光具有粒子性，电子的衍射实验说明粒子具有波动性
14．下列说法正确的有(　　)
A．如果用紫光照射某种金属发生光电效应,改用绿光照射这种金属不一定发生光电效应
B．α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转,这是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据之一
C．由玻尔理论可知,氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时,要释放一定频率的光子,同时电子的动能减小,电势能增大
D．在康普顿效应中,当入射光子与晶体中的电子碰撞时,把一部分动量转移给电子,因此,光子散射后波长变长
15．下列说法正确的是( )
A．用光照射某种金属，有光电子从金属表面逸出，如果光的频率不变，而减弱光的强度，则逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能不变
B．在核反应过程的前后，反应体系的质量数守恒，但总质量一定减少
C．发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
D．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，因此光子散射后波长变长
E. 速度相等的电子和质子，电子的波长大
16．根据量子理论可知，光子既有能量也有动量，每个光子的动量均为，其中h为普朗克常量，λ为光的波长。太阳光照射到地球表面时，如同大量气体分子频繁碰撞器壁一样，会产生持续均匀的“光压力”。为了将问题简化，我们假设太阳光垂直照射到地球上且全部被地球吸收，到达地球的每个光子能量均为4×10-19J，每秒钟照射到地球的光子数为4.5×1035。已知真空中光速c=3×108m/s，太阳对地球的万有引力大小约为3.5×1022N。请你结合以上数据分析说明，我们在研究地球围绕太阳公转时，是否需要考虑太阳“光压力”对地球的影响。（结果保留一位有效数字）
17．由阴极K发射的电子（质量为m，电量为e，设其初速度为零）经加速极A加速后垂直射向一开有两条平行狭缝的屏，电子自狭缝出射后打到一荧光屏上，如图所示。由于电子具有波动性，荧光屏将出现明暗相间的条纹。设加速极A与阴极K之间的电压为U，两平行狭缝间的距离为d，试问：
（1）在整个装置的轴线与荧光屏的交点О处，将出现暗条纹还是亮条纹？
（2）设位于轴线外侧的第一条亮条纹出现在θ角处，写出θ的表示式（以m，e，d，V及其他有关恒量表示）。
参考答案
1．D
【解析】
【详解】
A．康普顿效应证实了光子像其他粒子一样，不但具有动能，也具有动量，选项A正确；
B．氡222的半衰期为3.8天，则质量为4g的氡222经过7.6天还剩下
的氡222，项B正确；
C．玻尔理论解释了原子发射出来的光子其谱线为什么是不连续的，选项C正确；
D．无论是重核裂变还是轻核聚变，组成原子核的核子的平均质量均会减小，故D错误。
故选D。
2．A
【解析】
原子的发射光谱和吸收光谱都是分立的线状谱，选项A正确；α粒子散射试验揭示了原子具有核式结构，选项B错误；康普顿效应揭示了光子不仅具有能量还具有动量，选项C错误； 比结合能越大的原子核中核子结合的越牢固，选项D错误；故选A.
3．A
【解析】爱因斯坦在光的粒子性的基础上，建立了光电效应方程，选项A正确；康普顿效应表明光子不仅具有能量，还有动量，选项B错误；波尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱，但不能解释复杂原子光谱，选项C错误；德布罗意指出微观粒子的动量越大，其对应的波长就越短，选项D错误；故选A.
4．D
【详解】
A．光电效应和康普顿效应都说明光具有粒子性，故A错误；
B．光的衍射是波特有的现象，光的色散不能说明粒子性，故B错误；
C．光的折射和透镜成像既无法说明光具有波动性，也无法说明光具有粒子性，故C错误；
D．干涉是波特有的现象，能说明波动性，而康普顿效应说明光具有粒子性．故D正确
故选D.
5．A
【解析】
【详解】
A．康普顿效应揭示了光的粒子性，表明光子除了具有能量之外还具有动量，选项A正确；
B．放射性元素的半衰期与外界温度无关，选项B错误；
C．比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，选项C错误；
D．太阳的巨大能量是核聚变产生的，选项D错误；
故选A.
6．C
【解析】
【详解】
随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都有增加，另一方面辐射强度的极大值向波长较短、频率较高的方向移动，故A错误；比结合能越大，原子核结构一定越稳定，故B错误；康普顿效应深入地揭示了光的粒子性，遵守能量守恒和动量守恒，它表明光子不仅具有能量而且具有动量，故C正确；当吸收的光子能量等于两能级间的能级差，才能被氢原子吸收，所以不同频率的光照射处于基态的氢原子时，只有某些频率的光可以被氢原子吸收，故D错误．所以C正确，ABD错误．
7．B
【解析】A项：光电效应是原子吸收光子向外释放电子的现象，选项A错误；
B项：康普顿在研究石墨对ⅹ射线的散射时发现，有些散射波的波长比入射波的波长略大，有些散射波的波长与入射波的波长相等，故B正确；
C项：普朗克首先把能量子引入物理学，正确地破除了“能量连续变化”的传统观念，故C错误；
D项：卢瑟福发现质子的核反应是用高速粒子作为“炮弹”轰击氮核，故D错误。
8．B
【详解】
A．光的波长越长，由可知其频率就越低，由可知其能量就越小，故A错误；
B．由图乙可知巴耳末系的、、、谱线的波长在400nm-700nm之间，即属于可见光，故B正确；
C．巴耳末系是指氢原子从更高能级跃迁到能级时发出的光谱线系，从能级跃迁到能级，只能辐射出２种处于巴耳末线系的光子，故C错误；
D．谱线的光，波长约为，其频率为
所以照射钨时不能发生光电效应，故D错误。
故选B。
9．C
【解析】
【详解】
A．光电效应和康普顿效应都揭示了光的粒子性，A错误；
B．任何运动的物体包括宏观物体和微观粒子都具有波粒二象性，B错误；
C．原子的核式结构学说的提出是建立在粒子散射实验基础上的，C正确；
D．根据核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒，可判断X为中子，D错误。
故选C。
10．A
【详解】
AB．根据
电流单位A，时间单位s，电子电荷量的单位为 ，B错误，A正确；
CD．根据
动量P的单位为 ，波长λ的单位为m，那么普朗克常量的单位为 ，CD错误。
故选A。
11．C
【详解】
AC．光子和电子碰撞动量守恒，则光子的动量会减小，由
可知光子的波长变长，故C正确，A错误；
B．由光速不变原理可知，光子的速度不变，故B错误；
D．由动量守恒定律结合题意可知，电子的动量增加量小于，故D错误。
故选C。
12．A
【详解】
光子垂直照射后全部反射，每秒在薄膜上产生的总能量为，结合单个光子的能量
则个光子的总能量为
解得
结合单个光子的动量
则光子的总动量变化量大小为
以光子为研究对象，应用动量定理
式中，解得
根据牛顿第三定律，光子对探测器的作用力大小为
根据牛顿第二定律
解得
A正确，BCD错误。
故选A。
13．ABD
【详解】
A.平均结合能越大的原子核越稳定，平均结合能小的原子核结合成或分解成平均结合能大的原子核时出现质量亏损，一定放出核能，故A正确；
B.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，故B正确；
C.按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子的能量增大，C错误；
D.康普顿效应说明光具有粒子性，而电子的衍射实验说明粒子具有波动性，故D正确.
14．ABD
【解析】
【详解】
A、紫光照射某种金属发生光电效应，改用绿光，因绿光的频率小于紫光，则照射这种金属不一定发生光电效应，故A正确；
B、卢瑟福用α粒子散射实验现象，提出原子核式结构模型，故B正确；
C、玻尔理论可知，核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小，故C错误；
D、康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，光子的动量变小，由可知，光子散射后的波长变长，故D正确；
故选ABD。
15．ADE
【解析】
【详解】
用光照射某种金属，有光电子从金属表面逸出，如果光的频率不变，而减弱光的强度，则逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能不变，选项A正确；在核反应过程的前后，反应体系的质量数守恒，总质量不一定减少，也有增加的情况，选项B错误；发生光电效应时，光电子的最大初动能随入射光的频率增大而增大，但非成正比关系，选项C错误；在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，根据λ=h/p可知光子散射后波长变长，选项D正确；速度相等的电子和质子，电子的动量小；根据物质波的波长公式：λ＝h/p可知，电子的波长长；故E正确；故选ADE.
16．见解析
【详解】
每个光子能量
每个光子动量
光照射到地球表面被吸收时，由动量定理有
-F光t=0-Ntp
代入数据可得，太阳光照射到地球表面产生的光压力
F光=6×108N
光压力与万有引力之比
由此可知，光压力远小于太阳对地球的万有引力，我们在研究地球围绕太阳公转时，不需要考虑太阳“光压力”对地球的影响。
17．（1）亮条纹；（2）
【详解】
（1）中央（O点处）出现亮条纹。
（2）以表示电子的波长，P表示电子的动量，于是有
，
∴
又因，把上面得出的值代入，得出