高中物理粤教版选修3-5同步练习课时跟踪检测（十）+光的波粒二象性+Word版含解析

课时跟踪检测（十） 光的波粒二象性
一、选择题(第1～5题为单选题，第6～8题为多选题)
1．有关光的本性，下列说法正确的是(　　)
A．光既有波动性，又具有粒子性，两种性质是不相容的
B．光的波动性类似于机械波，光的粒子性类似于质点
C．大量光子才具有波动性，个别光子只具有粒子性
D．由于光既有波动性，又有粒子性，无法只用其中一种去说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性
解析：选D　光既具有波动性，又具有粒子性，但它又不同于宏观观念中的机械波和粒子，波动性和粒子性是光在不同情况下的不同表现，是同一客体的两个不同侧面、不同属性，我们无法用其中的一种去说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性。
2．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：选A　牛顿的“微粒说”认为光是一群弹性粒子与爱因斯坦的“光子说”本质不同，光的干涉实验显示了光的波动性，故A错，B、C、D对。
3．为了验证光的波粒二象性，在双缝干涉实验中将光屏换成感光胶片，并设法减弱光的强度，下列说法正确的是(　　)
A．曝光时间很短的照片可清楚地看出光的粒子性，曝光时间长的照片，大量亮点聚集起来看起来是连续的，说明大量光子不具有粒子性
B．单个光子通过双缝后的落点无法预测，大量光子打在胶片上的位置表现出波动规律
C．单个光子通过双缝后做匀速直线运动
D．干涉条纹的亮条纹处光子到达的概率大，暗条纹处光子不能到达
解析：选B　根据光的波粒二象性，大量光子的行为表现出波动性，但波动性并不否定光的粒子性，只不过粒子性没有明确显现而已。单个光子显示了光的粒子性，落点无法预测，大量光子表现出波动性。光子通过双缝后遵从概率波的规律，并不做匀速运动。暗条纹处只是光子到达的概率很小，故A、C、D错误，B对。
4．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处可能是(　　)
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：选A　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，A正确。
5．如图是一个光源。在其正前方安装只有两条狭缝的挡板，光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：选B　光子运动到达荧光屏上的某点的概率，可以用波的特征进行描述，即产生双缝干涉，在荧光屏上将看到干涉条纹，所以B正确。
6．下面关于光的波粒二象性的说法中，正确的是(　　)
A．大量光子产生的效果往往显示出波动性，个别光子产生的效果往往显示出粒子性
B．频率越大的光其粒子性越显著，频率越小的光其波动性越显著
C．光在传播时往往表现出波动性，光在跟物质相互作用时往往表现出粒子性
D．光不可能同时既具有波动性，又具有粒子性
解析：选ABC　光既具有粒子性，又具有波动性，大量的光子波动性比较明显，个别光子的粒子性比较明显，故A正确；在光的波粒二象性中，频率越大的光其粒子性越显著，频率越小的光其波动性越显著，故B正确；光在传播时往往表现出波动性，光在跟物质相互作用时往往表现出粒子性，故C正确；光的波粒二象性是指光有时表现为波动性，有时表现为粒子性，二者是统一的，故D错误。
7．用很弱的光做双缝干涉实验，把入射光减弱到可以认为光源和感光胶片之间不可能同时有两个光子，比较不同曝光时间摄得的照片，发现曝光时间不长的情况下，照片上是一些散乱的无规则分布的亮点，若曝光时间较长，照片上亮点分布区域呈现出不均匀迹象；若曝光时间足够长，照片上获得清晰的双缝干涉条纹，这个实验说明了(　　)
A．光具有粒子性
B．光具有波动性
C．光既具有粒子性，又具有波动性
D．光的波动性不是光子之间的相互作用引起的
解析：选CD　少量光子通过双缝后照片上呈现不规则分布亮点，显示了光的粒子性，大量光子通过双缝后照片上获得了双缝干涉条纹，说明光具有波动性；光子先后通过双缝，说明光的波动性不是光子之间的相互作用引起的。
8．(全国卷Ⅱ)实物粒子和光都具有波粒二象性。下列事实中突出体现波动性的是(　　)
A．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样
B．β射线(高速电子流)在云室中穿过会留下清晰的径迹
C．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构
D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构
E．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关
解析：选ACD　电子束具有波动性，通过双缝实验装置后可以形成干涉图样，选项A正确。β射线在云室中高速运动时，径迹又细又直，表现出粒子性，选项B错误。人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构，体现出波动性，选项C正确。电子显微镜是利用电子束工作的，体现了波动性，选项D正确。光电效应实验，体现的是波的粒子性，选项E错误。
二、非选择题
9．我们能感知光现象，是因为我们接收到了一定能量的光。
(1)一个频率是106 Hz的无线电波的光子的能量是多大？
(2)一个频率为6×1014 Hz的绿色光子和1018 Hz的γ光子的能量各是多大？
(3)请结合以上光子能量的大小，从概率波的角度说明：为什么低频电磁波的波动性显著而高频电磁波的粒子性显著。
解析：(1)由公式ε＝hν得：
ε1＝hν1＝6.63×10－34×106 J＝6.63×10－28 J
(2)ε2＝hν2＝6.63×10－34×6×1014 J＝3.98×10－19 J
ε3＝hν3＝6.63×10－34×1018 J＝6.63×10－16 J
(3)低频电磁波的光子能量小、波长长，容易观察到干涉和衍射现象，波动性显著，在衍射的亮纹处表示到达的光子数多、概率大，而在暗纹处表示到达的光子数少、概率小。相比之下，高频电磁波光子能量大、波长极短，很难找到其发生明显衍射的狭缝或障碍物，因而波动性不容易观察到，粒子性显著。
答案：(1)6.63×10－28 J　(2)3.98×10－19 J
6．63×10－16 J　(3)见解析