5.2 康普顿效应 同步练习 (含答案解析) (3)

第2节
康普顿效应
(时间：60分钟)
考查知识点及角度
难度及题号
基础
中档
稍难
对康普顿效应的理解
1、2、3
光的波粒二象性
4、5、6、7
8
综合提升
9、10、11
12
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知识点一　对康普顿效应的理解
1．光电效应和康普顿效应都包含有电子与光子的相互作用过程，对此下列说法正确的是
(　　)．
A．两种效应中电子与光子组成的系统都服从动量守恒定律和能量守恒定律
B．两种效应都相当于电子与光子的弹性碰撞过程
C．两种效应都属于吸收光子的过程
D．光电效应是吸收光子的过程，而康普顿效应相当于光子和电子弹性碰撞
的过程
解析　光电效应吸收光子放出电子，其过程能量守恒，但动量不守恒，康普
顿效应相当于光子与电子弹性碰撞的过程，并且遵守动量守恒定律和能量守
恒定律，两种效应都说明光具有粒子性．故D正确．
答案　D
2．科学研究证明，光子有能量也有动量，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子．假设光子与电子碰撞前的波长为λ，碰撞后的波长为λ′，则碰撞过程中
(　　)．
A．能量守恒，动量守恒，且λ＝λ′
B．能量不守恒，动量不守恒，且λ＝λ′
C．能量守恒，动量守恒，且λ<λ′
D．能量守恒，动量守恒，且λ>λ′
解析　能量守恒和动量守恒是自然界的普遍规律，适用于宏观世界也适用于
微观世界．光子与电子碰撞时遵循这两个守恒定律．光子与电子碰撞前光子
的能量E＝hν＝h，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子，
光子的能量E′＝hν′＝h，由E
>E′，可知λ<λ′，选项C正确．
答案　C
3．发生光电效应或康普顿效应取决于入射光的波长，当波长较短的X射线或γ射线入射时，产生________；当波长较长的可见光或紫外光入射时，主要产生________．
答案　康普顿效应　光电效应
知识点二　光波粒二象性
4．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
5．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
6．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，大量光子的效果易呈现出波动性，
个别光子的效果易表现出粒子性，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
7．关于物质波，以下说法正确的是
(　　)．
A．任何运动物体都具有波动性
B．湖面上形成的水波就是物质波
C．通常情况下，质子比电子的波长长
D．核外电子绕核运动时，并没有确定的轨道
解析　任何运动物体都具有波动性，选项A正确；湖面上形成的水波是机械
波而不是物质波，选项B错误；电子的动量比质子的动量往往要小一些，由
λ＝知，电子的德布罗意波波长要长，选项C错误；由于电子的波动性，核
外电子绕核运动不可能有确定的轨道，选项D正确．
答案　AD
8．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　BCD
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9．在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入整个光强的95%以上，假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子
(　　)．
A．一定落在中央亮纹处
B．一定落在亮纹处
C．可能落在暗纹处
D．落在中央亮纹处的可能性最大
解析　根据光的概念和波的概念，对于一个光子通过单缝落在何处，是不可
确定的，但概率最大的是落在中央亮纹处，当然也可落在其他亮纹处，还可
能落在暗纹处，不过落在暗纹处的概率很小，故C、D正确．
答案　CD
10．牛顿为了说明光的性质，提出了光的微粒说，如今人们对光的性质已有了进一步的认识，如图5－2－1所示四个示意图所表示的实验，能说明光的性质的是
(　　)．
图5－2－1
A．①②
B．②③
C．③④
D．②④
解析　图②为光的双孔干涉实验，可证明光的波动性；图③为光电效应实验，
可说明光的粒子性，故正确选项为B.图①是α粒子散射实验；图④是三种放
射线在电场中偏转的实验．
答案　B
11．下列说法中正确的是
(　　)．
A．光的干涉和衍射现象说明光具有波动性
B．光的频率越大，波长越大
C．光的波长越大，光子的能量越大
D．光在真空的传播速度为3.00×108
m/s
解析　考查光的基本特性
①光既具有波动性又具有粒子性，A正确．
②由c＝λν知B错．
③由爱因斯坦光子理论E＝hν＝h知波长越大，光子能量越小，C错．
④任何光在真空中传播速度均为3×108
m/s.D正确．
答案　AD
12．如图5－2－2所示，从点光源S发出的一细束白光以一定的角度入射到三棱镜的表面，经过三棱镜的折射后发生色散现象，在光屏ab间形成一条彩色光带．下面的说法中正确的是
(　　)．
A．a侧是红色光，b侧是紫色光
B．a侧的光比b侧的光粒子性显著些
C．a侧的光比b侧的光波动性显著些
D．a侧的光的动量比b侧光的动量大
解析　由几何光学知识可得，a侧光为紫光，b侧光为红光，紫光频率比红光
大，故粒子性比红光显著．紫光的波长比红光小，由p＝得，紫光的动量
大．
答案　BD
图5－2－2