2.3、4 康普顿效应及其解释 光的波粒二象性 习题（含答案）

第三节　康普顿效应及其解释
第四节　光的波粒二象性
(时间：60分钟)
考查知识点及角度
难度及题号
基础
中档
稍难
康普顿效应
1、2
波粒二象性
3、4
5、6
概率波
7、8
9
综合提升
10
11、12
13
知识点一　康普顿效应
1．康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也有动量，如图2－3、4－3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________(选填“不变”、“变短”或“变长”)．
图2－3、4－3
解析　根据动量守恒定律知，光子与静止电子碰撞前后动量守恒，相碰后合动量应沿2方向，所以碰后光子可能沿1方向运动，由于动量变小，故波长应变长．
答案　1　变长
2．(双选)下列有关光的说法正确的是
(　　)．
A．光电效应表明在一定条件下，光子可以转化为电子
B．大量光子易表现出波动性，少量光子易表现粒子性
C．光有时是波，有时是粒子
D．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
答案　BD
知识点二　波粒二象性
3．下列实验中，能证实光具有粒子性的是
(　　)．
A．光电效应实验
B．光的双缝干涉实验
C．光的圆孔衍射实验
D．泊松亮斑实验
解析　光电效应证明光具有粒子性，A正确．光的干涉和衍射可证明光具有波动性．B、C、D错误．
答案　A
4．下列现象能说明光具有波粒二象性的是
(　　)．
A．光的色散和光的干涉
B．光的干涉和光的衍射
C．光的反射和光电效应
D．泊松亮斑和光电效应
解析　光的色散、光的反射可以从波动性和粒子性两方面分别予以理解，故A、C选项错误．光的干涉、衍射现象只说明光的波动性，B选项错误．泊松亮斑能说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性，故D选项正确．
答案　D
5．下列关于光的波粒二象性的理解，正确的是
(　　)．
A．大量的光子中有些光子表现出波动性，有些光子表现出粒子性
B．光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子
C．高频光是粒子，低频光是波
D．波粒二象性是光的属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著
解析　光的波粒二象性是光的属性，不论其频率的高低还是光在传播或者是与物质相互作用，光都具有波粒二象性，大量光子的行为易呈现出波动性，个别光子的行为易表现出粒子性，光的频率越高，粒子性越强，光的频率越低，波动性越强，故A、B、C错误，D正确．
答案　D
6．人类对光的本性的认识经历了曲折的过程．下列关于光的本性的陈述不符合科学规律或历史事实的是
(　　)．
A．牛顿的“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”本质上是一样的
B．光的双缝干涉实验显示了光具有波动性
C．麦克斯韦预言了光是一种电磁波
D．光具有波粒二象性
解析　牛顿的“微粒说”认为光是一种物质微粒，爱因斯坦的“光子说”认为光是一份一份不连续的能量，显然A错；干涉、衍射是波的特性，光能发生干涉说明光具有波动性，B正确；麦克斯韦根据光的传播不需要介质，以及电磁波在真空中的传播速度与光速近似相等认为光是一种电磁波，后来赫兹用实验证实了光的电磁说，C正确；光具有波动性与粒子性，称为光的波粒二象性，D正确．
答案　A
知识点三　概率波
7．关于电子云，下列说法正确的是
(　　)．
A．电子云是真实存在的实体
B．电子云周围的小黑点就是电子的真实位置
C．电子云上的小黑点表示的是电子的概率分布
D．电子云说明电子在绕原子核运动时有固定轨道
解析　由电子云的定义我们知道，电子云不是一种稳定的概率分布，人们常用小圆点表示这种概率，小圆点的密疏代表电子在这一位置出现的概率大小，故只有C正确．
答案　C
8．在做双缝干涉实验时，发现100个光子中有96个通过双缝后打到了观察屏上的b处，则b处是
(　　)．
A．亮纹
B．暗纹
C．既有可能是亮纹也有可能是暗纹
D．以上各种情况均有可能
解析　由光子按波的概率分布的特点去判断，由于大部分光子都落在b点，故b处一定是亮纹，选项A正确．
答案　A
9．(双选)下列各种波是概率波的是
(　　)．
A．声波
B．无线电波
C．光波
D．物质波
解析　声波是机械波，A错．电磁波是一种能量波，B错．由概率波的概念和光波以及物质波的特点分析可以得知光波和物质波均为概率波，故C、D正确．
答案　CD
10．光在折射率为n的介质中波长为λ，则光子在真空中的能量为________，光子的动量为________．
解析　光在介质和真空中频率不变，由n＝＝，得λ0＝nλ，则光子的能量E＝h＝；光子的动量p＝＝.
答案　　
11．(双选)下列物理实验中，能说明粒子具有波动性的是
(　　)．
A．通过研究金属的遏止电压与入射光频率的关系，证明了爱因斯坦的正确性
B．通过测试多种物质对X射线的散射，发现散射射线中有波长变大的成分
C．通过电子双缝实验，发现电子的干涉现象
D．利用晶体做电子束衍射实验，证实了电子的波动性
解析　干涉和衍射是波特有的现象，由于X射线本身就是一种波，而不是实物粒子，故X射线有波长变大的成分，并不能证实物质波理论的正确性，而A、B并不能说明粒子的波动性，证明粒子的波动性只能是C、D，故选项C、D正确．
答案　CD
12．如图2－3、4－4是一个粒子源．产生某种粒子，在其正前方安装只有两条狭缝的挡板，粒子穿过狭缝打在前方的荧光屏上使荧光屏发光．那么在荧光屏上将看到
(　　)．
A．只有两条亮纹
B．有多条明暗相间的条纹
C．没有亮纹
D．只有一条亮纹
解析　由于粒子源产生的粒子是微观粒子，它的运动受波动规律支配，对大量粒子运动到达屏上的某点的概率，可以用波的特征进行描述，即产生双缝干涉，在屏上将看到干涉条纹，所以B正确．
答案　B
13．照相底片上的感光物质中的AgBr分子在光照射下能分解，经冲洗后就被记录下来(这种现象称为“光化效应”，与光电效应类似，只有入射光光子的能量大于某一数值，才能发生)．已知分解一个AgBr分子所需的最小能量约为1.0×10－19
J，试探究分析这种照相底片感光的截止波长(即它能记录的光的最大波长值)．
解析　E＝hν，而c＝νλ，
故λ＝＝
m
＝2.0×10－6
m.
答案　2.0×10－6
m
图2－3、4－4