4.3光的波粒二象性基础巩固（word版含答案）

4.3光的波粒二象性基础巩固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．下列事例中表明光子不但具有能量，而且象实物粒子一样具有动量的是 （ ）
A．康普顿效应 B．光的偏振现象
C．光的色散现象 D．光的干涉现象
2．关于波粒二象性，下列说法正确的是(　　)
A．图甲中紫光照射到锌板上可以发生光电效应，则其他可见光照射到锌板上也一定可以发生光电效应
B．图乙中入射光的强度越大，则在阴极板上产生的光电子的最大初动能越大
C．图丙说明光子既有粒子性也有波动性
D．戴维孙和汤姆孙利用图丁证明了电子具有波动性
3．下列说法中正确的是（　　）
A．偏振现象说明光是纵波
B．结合能越大，原子核越稳定
C．β衰变中产生的β射线实际上是原子核外电子挣脱原子核形成的
D．康普顿效应说明了光具有粒子性，不但具有能量，也具有动量
4．关于光的本性，下列说法中正确的是（ ）
A．光电效应现象表明在一定条件下，光子可以转化为电子
B．光电效应实验中，只有光的强度足够大时，才能观察到光电流
C．康普顿效应表明光子和电子、质子等实物粒子一样也具有能量和动量
D．光在传播过程中表现为粒子性，在于物质相互作用时表现为波动性
5．下列说法正确的是
A．爱因斯坦在研究黑体辐射的过程中提出了能量子的假说
B．康普顿效应说明光子有动量，即光具有粒子性
C．宏观物体的物质波波长非常小，极易观察到它的波动性
D．天然放射现象的发现揭示了原子的核式结构
6．关于近代物理，下列说法正确的是
A．光电效应实验中，从金属表面逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率无关
B．放射性元素原子核发生衰变时，产生的射线实质上是原子核外电子抛射出来形成的
C．康普顿效应证明了实物粒子具有波粒二象性
D．玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氢原子光谱的特征
7．下列说法正确的是（　　）
A．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，要辐射一定频率的光子，同时电子的动能减小，电势能增大
B．在光电效应实验中，用同种频率的光照射不同的金属表面，从金属表面逸出的光电子最大初动能越大，则这种金属的逸出功W0越小
C．康普顿效应成功地解释了光的波动性
D．结合能越大的原子核越稳定
8．下列说法中正确的是（　　）
A．泊松亮斑证实了光的粒子性
B．光的偏振现象说明光是一种纵波
C．康普顿效应进一步证实了光的粒子性
D．干涉法检查被检测平面的平整度应用了光的双缝干涉原理
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．物理学发展史上有重要地位的物理实验，以及与之相关的物理学发展史的说法，其中错误的是（ ）
A．粒子散射实验是原子核式结构理论的实验基础
B．光电效应实验表明光具有粒子性
C．电子的发现揭示了原子不是构成物质的最小微粒
D．康普顿效应进一步证实了光的波动特性
11．下列各种叙述中，符合物理学事实的是
A．康普顿效应证明了光具有波动性
B．电子衍射实验证明了实物粒子具有波动性
C．普朗克为了解释光电效应的规律提出光子说
D．光电效应现象是爱因斯坦首先发现的
12．下列说法正确的是（　　）
A．康普顿在研究X射线散射时，发现散射光线的波长发生了变化，为波动说提供了依据
B．汤姆孙发现了电子，并测出了电子的荷质比，从而揭示了原子核具有复杂结构
C．查德威克发现了中子，揭开了原子核组成的神秘面纱，开创了人类认识原子核的新纪元
D．伽利略发现了单摆具有等时性，并提出了单摆的周期性公式
13．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
14．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．
15．下列叙述中不正确的是（　　）
A．光的粒子性被光电效应和康普顿效应所证实
B．玻尔建立了量子理论，成功解释了所有原子发光现象
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
二、填空题（共4题）
16．康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也有动量，下图给出了光子与静止电子碰撞后，电子的运动方向，则碰后光子可能沿方向___________运动，并且波长___________（填“不变”“变小”或“变长”）．
17．在图装置中，阴极K在光子动量为p0的单色光1的照射下发生了光电效应，调节滑片P至某一位置，使电流表的示数恰好为零；在保持上述滑片P的位置不变的情况下，改用光子动量为0.5p0的单色光2照射阴极K，则电流表的示数将________(选填“为0”或“不为0”)，单色光1、2的波长之比为________．
18．科学家通过X射线的衍射来获得晶体的结构图像．已知普朗克常量为h，真空的光速为c.若X射线在真空中的波长为λ，其对应的光子能量E＝________，该光子与电子碰撞后其波长将________(选填“变大”“不变”或“变小”)．
19．（1）关于下列四幅图的说法，正确的是__________
A．图甲中放射源放出的三种射线是由同一种元素的原子核释放的
B．图乙中用紫外光灯照射与验电器相连的锌板，锌板和验电器均带正电
C．图丙为黑体辐射规律，普朗克提出能量子概念成功解释了这个规律
D．图丁中电子束通过铝箔后的衍射图样说明电子具有粒子性
（2）我国自行研制的一种大型激光器，能发出频率为ν、功率为P的高纯度和高亮度激光，当该激光垂直照射到某纯黑物体表面时能被完全吸收．已知真空中光速为c，普朗克恒量为h，则该激光发出的光子的动量为_______，纯黑物体受到该激光的压力为_____．
（3）氡存在于建筑水泥、装饰石材及土壤中,是除吸烟外导致肺癌的重大因素．静止的氡核放出一个粒子X后变成钋核，钋核的动能为0.33MeV，设衰变放出的能量全部变成钋核和粒子X的动能．
①写出上述衰变的核反应方程_________；
②求粒子X的动能 __________．（保留两位有效数字）
三、综合题（共4题）
20．光照射到物体表面时，如同大量粒子与墙壁的频繁碰撞一样，将产生持续均匀的压力。一台发光功率为的激光器发出一束频率为ν的激光，普朗克常量为h。
（1）求频率为ν的激光光子动量p和能量E；
（2）求该激光器每秒钟发出的激光光子的个数n；
（3）已知光束的横截面积为S，当该激光束垂直照射到某物体表面时，假设光全部被吸收，试写出其在物体表面引起的压力的表达式。
21．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）
22．简述康普顿散射的过程及结论。
23．上题中，若有一静止的反氢原子从n=2的激发态跃迁到基态．已知光子动量p与能量E之间满足关系式p=E/c，元电荷e=1.6×10－19C，光速c=3×108m/s．求
① 放出光子的能量；
② 放出光子时反氢原子获得的反冲动量大小．
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
2．D
3．D
4．C
5．B
6．D
7．B
8．C
9．C
10．D
11．B
12．C
13．D
14．A
15．B
16． 1 变长
17． 为0 1∶2
18． 变大
19． BC hv/c P/c
20．（1），；（2）；（3）
21．
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。
22．
实验表明：光子与速度不太大的电子碰撞发生散射时，光的波长会变长或者不变，这种现象叫康普顿散射，该过程遵循能量守恒定律和动量守恒定律。
23．p’=p=5.44×10－27kgm/s
答案第1页，共2页