4.3光的波粒二象性 达标作业（解析版)
文档属性
| 名称 | 4.3光的波粒二象性 达标作业（解析版) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 114.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-02-14 21:08:19 | ||
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文档简介
4.3光的波粒二象性
达标作业（解析版)
1．对光的认识，下列说法错误的是（ ）
A．个别光子的行为表现出粒子性，大量光子的行为表现出波动性
B．光的波动是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的
C．光表现出波动性时，就不具有粒子性了；光表现出粒子性时，就不再具有波动性了
D．光的波动二象性应理解为：在某种场合下光的波动性表现得明显，在另外的某种场合下，光的粒子性表现得明显
2．下列说法正确的是（ ）
A．康普顿在研究石墨中的电子对X射线的散射时发现，有些散射波的波长比入射波的波长略小
B．由玻尔的原子模型可以推知，氢原子处于激发态的量子数越大，核外电子动能越大
C．在研究光电效应现象实验中，饱和光电流的大小与入射光的强弱无关
D．平均结合能小的原子核结合成或分裂成平均结合能大的原子核时一定会放出核能
3．下列说法正确的是
A．光电效应现象说明光具有波动性
B．射线同、射线一样，都是高速带电粒子流
C．氢原子从基态吸收能量跃迁到激发态后，原子核外电子动能变大
D．用粒子轰击铍，能够产生中子，核反应方程为
4．下列说法正确的是
A．衰变成要经过4次衰变和2次衰变
B．核泄漏事故污染物能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程式为可以判断为质子
C．玻尔理论的假设是原子能量的量子化和轨道量子化
D．康普顿效应说明光具有粒子性，电子的衍射实验说明实物粒子只具有粒子性
5．物理学是一门以实验为基础的科学，任何学说和理论的建立都离不开实验，下面给出了几个在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
6．下列说法正确的是
A．在核反应中，由于存在质量亏损，所以质量数不守恒
B．光电效应和康普顿效应都揭示了光的粒子性
C．卢瑟福的核式结构模型能够解释氢原子光谱的分立特征
D．比结合能越小，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
7．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
8．关于物质波，下列说法正确的是( )
A．速度相等的电子和质子，电子的波长长
B．动能相等的电子和质子，电子的波长短
C．动量相等的电子和中子，中子的波长短
D．甲电子速度是乙电子的3倍，甲电子的波长也是乙电子的3倍
9．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．光在传播过程中表现为粒子性，在与物质相互作用时表现为波动性
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
10．如图所示，在平静水面下的一个点光源S分别发出单色光a、b，照在水面上形成光斑；其中a单色光照射形成的光斑比b单色光照射形成的光斑大。则下列说法正确的是
A．水对a光的临界角比b光的小
B．a光光子的能量比b光的大
C．a光光子的动量比b光的小
D．a光照射某金属能逸出光电子，则b光照射该金属也一定能逸出光电子
11．在康普顿散射实验中，频率为的入射光，与某一静止的电子发生碰撞，碰后电子的动量为p，方向与入射光方向相同。已知普朗克常量为h，光速为c，求碰后光子的波长λ。
12．德布罗意认为，任何一个运动着的物体，都有一种波与它对应，波长是，式中p是运动物体的动量，h是普朗克常量.已知某种紫光的波长是440nm，若将电子加速，使它的德布罗意波波长是这种紫光波长的10－4倍.
(1)求电子的动量大小；
(2)试推导加速电压跟德布罗意波波长的关系.
13．用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图A、B、C所示的图像，该实验现象说明：个别光子的行为往往显示出__________，大量光子的行为往往显示出__________ （选填“粒子性”、“波动性”、或“波粒二象性”） 。
14．A、B两种光子的能量之比为2：1，A、B两种光子的动量之比为_____；如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们的_____（选填“动量”或“动能”）也相等。
参考答案
1．C
【解析】
【详解】
A．根据波粒二象性可知个别光子的行为表现出粒子性，大量光子的行为表现出波动性，A正确；
BCD．光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的，光的波粒二象性可理解为：在某种场合下光的波动性表现得明显，在另外的某种场合下，光的粒子性表现得明显，但两者不矛盾，不能说光表现出波动性时，就不具有粒子性了；光表现出粒子性时，就不再具有波动性了，BD正确，C错误。本题选错误的。
故选C。
2．D
【解析】
【详解】
A．康普顿在研究石墨中的电子对X射线的散射时发现，有些散射波的波长比入射波的波长略大，A错误；
B．氢原子处于激发态的量子数越大，电子绕原子核运动的轨道半径越大，运动的线速度越小，动能越小，B错误；
C．饱和光电流的大小由光照强度决定，光照强度越大，饱和光电流越大，C错误；
D．平均结合能是核子与核子结合成原子核时平均每个核子放出的能量，故平均结合能小的原子核结合成或分解成平均结合能大的原子核时一定放出核能，D正确。
故选D。
3．D
【解析】
【详解】
A．光电效应现象说明光具有粒子性，不能说明光具有波动性，故A错误；
B．射线是电磁波，不带电；射线是高速氦核流，带正电；射线是高速的电子流，带负电，故B错误；
C．氢原子从基态吸收能量跃迁到激发态后，原子核外电子动能变小，故C错误；
D．用粒子轰击铍原子核，能够产生中子，是发现中子的核反应方程，核反应方程为：
故D正确；
故选D。
4．C
【解析】
【详解】
A、因为衰变时质量数不变，所以衰变的次数，在衰变的过程中电荷数总共少6×2=12，则衰变的次数，故选项A错误；
B、核反应方程式为?，可以根据质量数和电荷数守恒判断为粒子，故选项B错误；
C、玻尔理论的假设是提出了轨道量子化和能量量子化，故选项C正确；
D、康普顿效应说明光具有粒子性，电子的衍射说明实物粒子具有波动性，故选项D错误。
5．D
【解析】
【详解】
α粒子散射实验是原子核式结构理论的实验基础，选项A正确；光电效应实验表明光具有粒子性，选项B正确；电子的发现揭示了原子不是构成物质的最小微粒，选项C正确；康普顿效应进一步证实了光的粒子性，选项D错误；此题选择不正确的选项，故选D.
6．B
【解析】
【详解】
A.核反应有质量亏损，但质量数和电荷数都守恒，故A错误；
B.光电效应和康普顿效应都揭示了光的粒子性，选项B正确；
C.卢瑟福提出原子核式结构学说，但不能解释原子光谱分立特征，故C错误。
D.比结合能越大，原子核中的核子结合的越牢固，原子核越稳定，故D错误；
7．C
【解析】
【详解】
A．光电效应现象表明在一定条件下，光子的能量可以被电子吸收，A错误；
B．光电效应实验中，只有光的频率大于金属的极限频率，才能观察到光电流；与光照强度无关，B错误；
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，C正确；
D．光的波长越长，波动性越明显，频率越高，粒子性越明显；大量光子的运动表现为波动性，单个光子的运动表现为粒子性，D错误。
8．A
【解析】
试题分析：由λ＝可知，动量大的波长短，电子与质子的速度相等时，电子动量小，波长长．A对；
电子与质子动能相等时，由动量与动能的关系式p＝可知，电子的动量小，波长长．B错；
动量相等的电子和中子，其波长应相等．C错；
如果甲、乙两电子的速度远小于光速，甲的速度是乙的三倍，甲的动量也是乙的三倍，则甲的波长应是乙的，D错；
故答案选A.
考点：物质波 动能 动量
点评：德布罗意波的波长与粒子的质量速度的乘积有关，即由粒子的动量决定，根据德布罗意波的波长公式计算比较即可
9．D
【解析】
【分析】
本题考查光的本性，根据光电效应的规律、光的波粒二象性、康普顿效应进行分析解答。
【详解】
A.光电效应现象表明在一定条件下，光子的能量可以被电子吸收，故A不符合题意；
B.光电效应实验中，只有光的频率大于金属的极限频率，才能观察到光电流；与光照强度无关；故B不符合题意；
C.光的波长越长，波动性越明显，频率越高，粒子性越明显；大量光子的运动表现为波动性，单个光子的运动表现为粒子性，故C不符合题意；
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，故D符合题意。
【点睛】
本题考查波粒二象性的基本内容，理解光电效应的规律、光的波粒二象性以及康普顿效应是解题的关键。
10．CD
【解析】
【详解】
AB．单色光照射形成的光斑比单色光照射形成的光斑大，说明光的全反射临界角大，根据可知：
因此有：
，
根据光子能量可知光光子的能量比光的小，故A、B错误；
C．根据德布罗意波波长公式可知，光光子的动量比光的小，故C正确，
D．根据光电效应方程可知，频率小的光照射某金属能发生光电效应，则光照射该金属也一定能逸出光电子，故D正确；
故选CD。
11．
【解析】
【分析】
根据求入射光波长，由求碰前光子动量；
根据动量守恒定律求碰后光子的动量；
再由求碰后光子波长。
【详解】
由波速、频率和波长的关系得，频率为的入射光的波长，所以碰前动量为。根据动量守恒定律得：，解得：。又根据得：。
【点睛】
熟记公式，，明确动量守恒定律适用于宏观物体，同时也适用于微观粒子的碰撞，是解决本题的关键。
12．(1)1.5×10－23kg·m/s (2)
【解析】
试题分析：根据德布罗意波波长公式与动量表达式，即可求解；根据动能定理，即可求解。
（1）根据德布罗意波波长公式： ，
电子的动量为：
代入数据解得：
（2）根据动能定理：
又因：
联立以上解得：
点睛：本题主要考查德布罗意波波长公式、动量的表达式与动能定理。
13．粒子性 波动性
【解析】
【详解】
[1][2]．少量的光子所能到达的位置不能确定，即每次只照亮一个位置，这表明光是一份一份传播的，说明光具有粒子性，单个光子所到达哪个位置是个概率问题；只有当大量光子却表现出波动性，即光子到达哪个位置是一个概率问题，故此实验表明了光是一种概率波．
14．2：1， 动量
【解析】
【详解】
第一空.光子的频率与能量成正比，A、B两种光子的能量之比为2：1，则A、B两种光子的频率之比为2：1；由光子能量公式E＝hγ＝和动量公式P＝mv＝ 知，A、B两种光子的动量之比等于A、B两种光子的能量之比为2：l；
第二空.根据德布罗意波波长的公式：可知，若一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们的动量一定是相等的。
达标作业（解析版)
1．对光的认识，下列说法错误的是（ ）
A．个别光子的行为表现出粒子性，大量光子的行为表现出波动性
B．光的波动是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的
C．光表现出波动性时，就不具有粒子性了；光表现出粒子性时，就不再具有波动性了
D．光的波动二象性应理解为：在某种场合下光的波动性表现得明显，在另外的某种场合下，光的粒子性表现得明显
2．下列说法正确的是（ ）
A．康普顿在研究石墨中的电子对X射线的散射时发现，有些散射波的波长比入射波的波长略小
B．由玻尔的原子模型可以推知，氢原子处于激发态的量子数越大，核外电子动能越大
C．在研究光电效应现象实验中，饱和光电流的大小与入射光的强弱无关
D．平均结合能小的原子核结合成或分裂成平均结合能大的原子核时一定会放出核能
3．下列说法正确的是
A．光电效应现象说明光具有波动性
B．射线同、射线一样，都是高速带电粒子流
C．氢原子从基态吸收能量跃迁到激发态后，原子核外电子动能变大
D．用粒子轰击铍，能够产生中子，核反应方程为
4．下列说法正确的是
A．衰变成要经过4次衰变和2次衰变
B．核泄漏事故污染物能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程式为可以判断为质子
C．玻尔理论的假设是原子能量的量子化和轨道量子化
D．康普顿效应说明光具有粒子性，电子的衍射实验说明实物粒子只具有粒子性
5．物理学是一门以实验为基础的科学，任何学说和理论的建立都离不开实验，下面给出了几个在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
6．下列说法正确的是
A．在核反应中，由于存在质量亏损，所以质量数不守恒
B．光电效应和康普顿效应都揭示了光的粒子性
C．卢瑟福的核式结构模型能够解释氢原子光谱的分立特征
D．比结合能越小，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
7．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
8．关于物质波，下列说法正确的是( )
A．速度相等的电子和质子，电子的波长长
B．动能相等的电子和质子，电子的波长短
C．动量相等的电子和中子，中子的波长短
D．甲电子速度是乙电子的3倍，甲电子的波长也是乙电子的3倍
9．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．光在传播过程中表现为粒子性，在与物质相互作用时表现为波动性
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
10．如图所示，在平静水面下的一个点光源S分别发出单色光a、b，照在水面上形成光斑；其中a单色光照射形成的光斑比b单色光照射形成的光斑大。则下列说法正确的是
A．水对a光的临界角比b光的小
B．a光光子的能量比b光的大
C．a光光子的动量比b光的小
D．a光照射某金属能逸出光电子，则b光照射该金属也一定能逸出光电子
11．在康普顿散射实验中，频率为的入射光，与某一静止的电子发生碰撞，碰后电子的动量为p，方向与入射光方向相同。已知普朗克常量为h，光速为c，求碰后光子的波长λ。
12．德布罗意认为，任何一个运动着的物体，都有一种波与它对应，波长是，式中p是运动物体的动量，h是普朗克常量.已知某种紫光的波长是440nm，若将电子加速，使它的德布罗意波波长是这种紫光波长的10－4倍.
(1)求电子的动量大小；
(2)试推导加速电压跟德布罗意波波长的关系.
13．用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图A、B、C所示的图像，该实验现象说明：个别光子的行为往往显示出__________，大量光子的行为往往显示出__________ （选填“粒子性”、“波动性”、或“波粒二象性”） 。
14．A、B两种光子的能量之比为2：1，A、B两种光子的动量之比为_____；如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们的_____（选填“动量”或“动能”）也相等。
参考答案
1．C
【解析】
【详解】
A．根据波粒二象性可知个别光子的行为表现出粒子性，大量光子的行为表现出波动性，A正确；
BCD．光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的，光的波粒二象性可理解为：在某种场合下光的波动性表现得明显，在另外的某种场合下，光的粒子性表现得明显，但两者不矛盾，不能说光表现出波动性时，就不具有粒子性了；光表现出粒子性时，就不再具有波动性了，BD正确，C错误。本题选错误的。
故选C。
2．D
【解析】
【详解】
A．康普顿在研究石墨中的电子对X射线的散射时发现，有些散射波的波长比入射波的波长略大，A错误；
B．氢原子处于激发态的量子数越大，电子绕原子核运动的轨道半径越大，运动的线速度越小，动能越小，B错误；
C．饱和光电流的大小由光照强度决定，光照强度越大，饱和光电流越大，C错误；
D．平均结合能是核子与核子结合成原子核时平均每个核子放出的能量，故平均结合能小的原子核结合成或分解成平均结合能大的原子核时一定放出核能，D正确。
故选D。
3．D
【解析】
【详解】
A．光电效应现象说明光具有粒子性，不能说明光具有波动性，故A错误；
B．射线是电磁波，不带电；射线是高速氦核流，带正电；射线是高速的电子流，带负电，故B错误；
C．氢原子从基态吸收能量跃迁到激发态后，原子核外电子动能变小，故C错误；
D．用粒子轰击铍原子核，能够产生中子，是发现中子的核反应方程，核反应方程为：
故D正确；
故选D。
4．C
【解析】
【详解】
A、因为衰变时质量数不变，所以衰变的次数，在衰变的过程中电荷数总共少6×2=12，则衰变的次数，故选项A错误；
B、核反应方程式为?，可以根据质量数和电荷数守恒判断为粒子，故选项B错误；
C、玻尔理论的假设是提出了轨道量子化和能量量子化，故选项C正确；
D、康普顿效应说明光具有粒子性，电子的衍射说明实物粒子具有波动性，故选项D错误。
5．D
【解析】
【详解】
α粒子散射实验是原子核式结构理论的实验基础，选项A正确；光电效应实验表明光具有粒子性，选项B正确；电子的发现揭示了原子不是构成物质的最小微粒，选项C正确；康普顿效应进一步证实了光的粒子性，选项D错误；此题选择不正确的选项，故选D.
6．B
【解析】
【详解】
A.核反应有质量亏损，但质量数和电荷数都守恒，故A错误；
B.光电效应和康普顿效应都揭示了光的粒子性，选项B正确；
C.卢瑟福提出原子核式结构学说，但不能解释原子光谱分立特征，故C错误。
D.比结合能越大，原子核中的核子结合的越牢固，原子核越稳定，故D错误；
7．C
【解析】
【详解】
A．光电效应现象表明在一定条件下，光子的能量可以被电子吸收，A错误；
B．光电效应实验中，只有光的频率大于金属的极限频率，才能观察到光电流；与光照强度无关，B错误；
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，C正确；
D．光的波长越长，波动性越明显，频率越高，粒子性越明显；大量光子的运动表现为波动性，单个光子的运动表现为粒子性，D错误。
8．A
【解析】
试题分析：由λ＝可知，动量大的波长短，电子与质子的速度相等时，电子动量小，波长长．A对；
电子与质子动能相等时，由动量与动能的关系式p＝可知，电子的动量小，波长长．B错；
动量相等的电子和中子，其波长应相等．C错；
如果甲、乙两电子的速度远小于光速，甲的速度是乙的三倍，甲的动量也是乙的三倍，则甲的波长应是乙的，D错；
故答案选A.
考点：物质波 动能 动量
点评：德布罗意波的波长与粒子的质量速度的乘积有关，即由粒子的动量决定，根据德布罗意波的波长公式计算比较即可
9．D
【解析】
【分析】
本题考查光的本性，根据光电效应的规律、光的波粒二象性、康普顿效应进行分析解答。
【详解】
A.光电效应现象表明在一定条件下，光子的能量可以被电子吸收，故A不符合题意；
B.光电效应实验中，只有光的频率大于金属的极限频率，才能观察到光电流；与光照强度无关；故B不符合题意；
C.光的波长越长，波动性越明显，频率越高，粒子性越明显；大量光子的运动表现为波动性，单个光子的运动表现为粒子性，故C不符合题意；
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，故D符合题意。
【点睛】
本题考查波粒二象性的基本内容，理解光电效应的规律、光的波粒二象性以及康普顿效应是解题的关键。
10．CD
【解析】
【详解】
AB．单色光照射形成的光斑比单色光照射形成的光斑大，说明光的全反射临界角大，根据可知：
因此有：
，
根据光子能量可知光光子的能量比光的小，故A、B错误；
C．根据德布罗意波波长公式可知，光光子的动量比光的小，故C正确，
D．根据光电效应方程可知，频率小的光照射某金属能发生光电效应，则光照射该金属也一定能逸出光电子，故D正确；
故选CD。
11．
【解析】
【分析】
根据求入射光波长，由求碰前光子动量；
根据动量守恒定律求碰后光子的动量；
再由求碰后光子波长。
【详解】
由波速、频率和波长的关系得，频率为的入射光的波长，所以碰前动量为。根据动量守恒定律得：，解得：。又根据得：。
【点睛】
熟记公式，，明确动量守恒定律适用于宏观物体，同时也适用于微观粒子的碰撞，是解决本题的关键。
12．(1)1.5×10－23kg·m/s (2)
【解析】
试题分析：根据德布罗意波波长公式与动量表达式，即可求解；根据动能定理，即可求解。
（1）根据德布罗意波波长公式： ，
电子的动量为：
代入数据解得：
（2）根据动能定理：
又因：
联立以上解得：
点睛：本题主要考查德布罗意波波长公式、动量的表达式与动能定理。
13．粒子性 波动性
【解析】
【详解】
[1][2]．少量的光子所能到达的位置不能确定，即每次只照亮一个位置，这表明光是一份一份传播的，说明光具有粒子性，单个光子所到达哪个位置是个概率问题；只有当大量光子却表现出波动性，即光子到达哪个位置是一个概率问题，故此实验表明了光是一种概率波．
14．2：1， 动量
【解析】
【详解】
第一空.光子的频率与能量成正比，A、B两种光子的能量之比为2：1，则A、B两种光子的频率之比为2：1；由光子能量公式E＝hγ＝和动量公式P＝mv＝ 知，A、B两种光子的动量之比等于A、B两种光子的能量之比为2：l；
第二空.根据德布罗意波波长的公式：可知，若一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们的动量一定是相等的。