6.3光的波粒二象性 自主提升过关练（word解析版）

6.3光的波粒二象性 自主提升过关练（解析版）
一、选择题
1．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
2．下列关于理论与实验的说法中正确的是（　　）
A．氢原子光谱的实验规律为光的粒子说提供了有力的依据
B．卢瑟福根据α粒子散射实验规律提出了原子的核式结构学说
C．康普顿效应为光的波动性理论提供了实验支撑
D．光的衍射现象说明了物质波的存在
3．下列说法中错误的是
A．普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说
B．光电效应、康普顿效应说明光具有粒子性
C．黑体辐射，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的方向移动
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短
4．下列说法正确的是（　　）
A．一切物体都能向外辐射电磁波
B．用蓝光照射某金属时能发生光电效应，则改用红光照射该金属也一定能发生光电效应
C．光电效应中，从金属中逸出的光电子就是光子
D．光电效应和康普顿效应说明光具有波动性
5．从光的波粒二象性出发，下列说法正确的是（　　）
A．光是高速运动的微观粒子，每个光子都具有波粒二象性
B．光的频率越高，光子的能量越大
C．在光的干涉中，暗条纹的地方是光子不会到达的地方
D．在光的干涉中，光子一定到达亮条纹的地方
6．A、B两种光子的频率分别为v、2v，照射同一光电管所产生的光电子最大初动能之比为1：3。普朗克常量用h表示，下列说法正确的是（　　）
A．该光电管内金属的逸出功为0.6hv
B．A、B两种光子的动量之比为2：1
C．A、B两种光子对应的截止电压之比为1：2
D．用A、B两种光做双缝干涉实验，在相同条件下相邻亮条纹间距之比为2：1
7．关于康普顿效应，下列说法正确的是（　　）
A．康普顿效应证明光具有波动性
B．康普顿效应可用经典电磁理论进行解释
C．康普顿在研究石墨对射线的散射时发现，在散射的射线中，有些波长变长了
D．康普顿在研究石墨对射线的散射时发现，在散射的射线中，有些波长变短了
8．物理学中的许多规律，都是通过实验直接发现或间接证实的，下列说法中，符合史实的是（　　）
A．赫兹预言了电磁波的存在，并通过实验首次证明了电磁波的存在。
B．牛顿通过理想斜面实验，发现物体的运动不需要力来维持。
C．卢瑟福的光电效应表明光子具有能量，康普顿效应表明光子除了具有能量之外还具有动量。
D．库仑发现了库仑定律，并通过实验测定了静电力引力常量。
9．康普顿散射的主要特征是（　　）
A．散射光的波长与入射光的波长全然不同
B．散射光的波长有些与入射光的相同，但有些变短了，散射角的大小与散射波长无关
C．散射光的波长有些与入射光的相同，但也有变长的，也有变短的
D．散射光的波长有些与入射光的相同，有些散射光的波长比入射光的波长长些，且散射光波长的改变量与散射角的大小有关
10．以下说法正确的是（　　）
A．光从空气进入水中后波长变大
B．康普顿效应表明光子具有动量
C．自然光透过一个偏振片后就成为偏振光，偏振光经过一个偏振片后又还原为自然光
D．在真空中传播的光是横波，在空气中传播的光是纵波
11．下列说法中正确的是( )
A．爱因斯坦把物理学带进了量子世界
B．光的波粒二象性推翻了麦克斯韦的电磁理论
C．光波与宏观现象中的连续波相同
D．光波是表示大量光子运动规律的一种概率波
12．根据量子理论：光子既有能量也有动量；光子的能量E和动量p之间的关系是E=pc，其中c为光速．由于光子有动量，照到物体表面的光子被物体吸收或被反射时都会对物体产生一定的冲量，也就对物体产生了一定的压强．根据动量定理可近似认为：当动量为p的光子垂直照到物体表面，若被物体反射，则物体受到的冲量大小为2p；若被物体吸收，则物体受到的冲量大小为p．某激光器发出激光束的功率为P0，光束的横截面积为S．当该激光束垂直照射到某物体表面时，物体对该激光的反光率为η，则激光束对此物体产生的压强为
A． B．
C． D．
13．关于光电效应和康普顿效应的规律，下列说法正确的是（　　）
A．光电效应中，金属板向外发射的光电子又可以叫做光子
B．康普顿效应说明光具有波动性
C．对于同种金属而言，遏止电压与入射光的频率有关
D．石墨对X射线散射时，部分X射线的散射光波长会变长，这个现象称为康普顿效应
14．关于康普顿效应，下列说法正确的是（　　）
A．康普顿在研究射线散射时，发现散射光的波长发生了变化，为波动说提供了依据
B．射线散射时，波长改变的多少与散射角有关
C．发生散射时，波长较短的射线或射线入射时，产生康普顿效应
D．爱因斯坦的光子说能够解释康普顿效应，所以康普顿效应支持粒子说
15．一光电管的阴极用截止频率为的金属铯制成，并接入如图所示的电路中。当用频率为的单色光射向阴极时，能产生光电流。移动变阻器的滑片，当电压表的示数为时，电流计的示数达到饱和电流。已知普朗克常量为，电子的质量为，电子的电荷量为，真空中的光速为。下列说法正确的是（　　）
A．该单色光的光子的能量为
B．在时间内阴极逸出的光电子数为
C．每个单色光的光子的动量大小为
D．光电子到达阳极时的最大速率为
二、解答题
16．在日常生活中，我们不会注意到光是由光子构成的，这是因为普朗克常量很小，每个光子的能量很小，而我们观察到的光学现象中涉及大量的光子。试估算的白炽灯泡内发出的光子数。（白炽灯发出的光子频率为6×1014Hz）
17．用频率为1.00×1015Hz的紫外线照射钠的表面，释放出来的光电子的最大动能为1.86eV，求钠的光电效应极限频率.
参考答案
1．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。
2．B
【详解】
A．氢原子光谱的实验规律为波尔提出波尔理论提供了有力的依据，A错误；
B．卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型，B正确；
C．康普顿效应表明光子有能量，也有动量，为光的粒子性理论提供了实验支撑，C错误；
D．衍射是波的特有现象，光的衍射现象说明了光具有波动性，D错误。
故选B。
3．D
【详解】
试题分析：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，光子散射后波长会变长，因此D选项是错的．
考点：量子物理
4．A
【详解】
A．我们周围的一切物体都在向外辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，这种辐射叫热辐射，故A正确；
B．红光的频率小于蓝光的频率，所以红光的频率有可能小于金属的极限频率，不一定能发生光电效应，故B错误；
C．光电效应中，从金属逸出的光电子就是电子，故C错误；
D．光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性，故D错误。
故选A。
5．B
【详解】
A．光是高速运动的微观粒子，光的波动性是对大量光子集体行为的一种描述，所以不能说每个光子都具有波粒二象性，故A错误；
B．光的频率越高，光子的能量越大，故B正确；
CD．在光的干涉中，亮条纹是光子出现概率高的位置，暗条纹是光子出现概率低的位置，光子并不是一定到达亮条纹的地方，也并不一定就不出现在暗条纹的地方，故CD错误。
故选B。
6．D
【详解】
A．由光电效应方程有
，，
可得
A错误；
B．由德布罗意波长公式
得
可知A、B两种光子的动量之比等于频率之比，比值为，B错误；
C．根据
可知，截止电压之比等于最大初动能之比，比值为，C错误；
D．由相邻亮条纹间距
A光与B光的相邻亮条纹间距之比等于波长之比，比值为，D正确。
故选D。
7．C
【详解】
A．康普顿效应揭示了光具有粒子性，故A错误；
B．光电效应和康普顿效应都无法用经典电磁理论进行解释，B错误；
CD．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，则动量减小，根据
知波长变长，故C正确，D错误。
故选C。
8．D
【详解】
A．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹并通过实验首次证明了电磁波的存在，所以A错误；
B．伽利略通过理想斜面实验，发现物体的运动不需要力来维持，所以B错误；
C．爱因斯坦的光电效应表明光子具有能量，康普顿效应表明光子除了具有能量之外还具有动量，所以C错误；
D．库仑发现了库仑定律，并通过实验测定了静电力引力常量，所以D正确；
故选D。
9．D
【详解】
测量发现康普顿散射后的X射线中，既有波长不变的X射线，又有波长变长的X射线，而且散射光波长的改变量与散射角的大小有关，波长变长的X射线动量和能量的大小均变小了，这是散射过程中动量和能量守恒的体现，故 D正确，ABC错误。
故选D。
10．B
【详解】
A．光从空气进入水中后，频率和周期不变，波速减小，则波长变小，选项A错误；
B．康普顿效应表明光子具有动量，选项B正确；
C．自然光透过偏振片后成为偏振光，偏振光透过偏振片后不能还原为自然光，故C错误；
D．无论是在真空中传播的光还是在空气中传播的光都是横波，选项D错误。
故选B。
11．D
【详解】
A．普朗克创立了量子理论，把物理学带进了量子世界，故A错误；
B．麦克斯韦根据他所创立的电磁理论指出了光的电磁本质，之后赫兹证实了麦克斯韦关于光的电磁理论，光的波粒二象性说明光既具有粒子性也具有波动性，并没有推翻麦克斯韦的电磁理论，故B错误；
CD．光波不同于宏观现象中的连续波，它是表示大量光子运动规律的一种概率波，故C错误，D正确。
故选D。
12．B
【详解】
时间t内释放光子的能量：E总=P0t=P0t，光子的总动量：p==，根据题意，由动量定理得：2ηp+(1–η)p=Ft，激光束对物体产生的压强：p=，解得压强为：p=，故选项B正确．
13．CD
【详解】
A．光电效应中，金属板向外发射的电子叫光电子，光子是光量子的简称，A错误；
C．根据光电效应方程
可知，对于同种金属而言（逸出功一样），入射光的频率越大，遏止电压也越大，即遏止电压与入射光的频率有关，C正确；
BD．在石墨对X射线散射时，部分X射线的散射光波长会变长的现象称为康普顿效应，康普顿效应说明光具有粒子性，B错误，D正确。
故选CD。
14．BCD
【详解】
AD．康普顿在研究射线散射时，发现散射光波长发生了变化，这种现象用波动说无法解释，用光子说却可以解释，故A错误，D正确；
B．波长改变的多少与散射角有关，故B正确；
C．当波长较短时发生康普顿效应，较长时发生光电效应，故C正确。
故选BCD。
15．BC
【详解】
A．该单色光的光子的能量为，A错误；
B．根据电流定义式得
在时间内阴极逸出的光电子数为
B正确；
C．每个单色光的光子的动量大小为
C正确；
D．根据动能定理光电子到达阳极时
解得
D错误。
故选BC。
16．
【详解】
白炽灯发出的光子频率为，每份光子的能量为
60W的白炽灯在1s内发出的光子数
17．5.5×1014Hz
【详解】
因逸出功：W=hγ0；根据光电效应方程可知，光电子的最大初动能为：EKm=hγ-hγ0
则