2019-2020学年粤教版选修3-5 2.3康普顿效应及其解释 达标作业（解析版)

2.3康普顿效应及其解释
达标作业（解析版)
1．物理学重视逻辑，崇尚理性，其理论总是建立在对事实观察的基础上．下列说法正确的是( 　)
A．爱因斯坦在光的粒子性的基础上，建立了光电效应方程
B．康普顿效应表明光子只具有能量，不具有动量
C．卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的枣糕式结构模型
D．德布罗意指出微观粒子的动量越大，其对应的波长就越长
2．下列说法正确的是
A．光电效应和康普顿效应揭示了光的粒子性，都表明光子既有能量又有动量
B．一定量气体,在压强不变时，分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随着温度降低而减少
C．折断的粉笔不能粘合在一起是因为受分子斥力的作用
D．组成原子核的核子的总质量大于该原子核的质量，这个现象是质量亏损
3．关于康普顿效应，下列说法正确的是 (　　)
A．康普顿效应证明光具有波动性
B．康普顿在研究石墨对X射线的散射时发现，在散射的X射线中，有些波长变短了
C．康普顿在研究石墨对X射线的散射时发现，在散射的X射线中，有些波长变长了
D．康普顿效应可用经典电磁理论进行解释
4．下列说法中正确的是（ ）
A．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分能量转移给电子，因此光子散射后波长变短
B．结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
C．若要使处于能级n=3的氢原子电离，可以采用两种方法：一是用能量为的电子撞击氢原子二是用能量为的光子照射氢原子
D．由于核力的作用范围是有限的以及核力的饱和性，不可能无节制地增大原子核而仍能使其稳定
5．频率为ν的光子，具有的能量为hν，动量为，将这个光子打在处于静止状态的电子上，光子将偏离原运动方向，这种现象称为光子的散射，下列关于光子散射的说法正确的是(　　)
A．光子改变原来的运动方向，但传播速度大小不变
B．光子由于在与电子碰撞中获得能量，因而频率增大
C．由于受到电子碰撞，散射后的光子波长小于入射光子的波长
D．由于受到电子碰撞，散射后的光子频率大于入射光子的频率
6．关于近代物理学，下列说法正确的是( )
A．如果用紫光照射某种金属发生光电效应，改用绿光照射该金属一定发生光电效应
B．一群处于n=5能级的氢原子向低能级跃迁时能辐射出9种不同频率的光
C．重核裂变过程生成中等质量的核，反应前后质量数守恒，但质量一定减少
D．X射线经物质散射后波长变短的现象称为康普顿效应
7．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。如果电子具有足够大的初速度，以至于在散射过程中有能量从电子转移到光子，则该散射被称为逆康普顿散射，这一现象已被实验证实。关于上述逆康普顿散射，下列说法中正确的是
A．该过程不遵循能量守恒定律
B．该过程不遵循动量守恒定律
C．散射光中存在波长变长的成分
D．散射光中存在频率变大的成分
8．以下有关近代物理内容的若干叙述正确的是
A．比结合能越小，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
B．光电效应和康普顿效应深入揭示了光的粒子性，前者表明光子具有能量，后者表明光子既具有能量，也具有动量
C．某原子核经过一次衰变和两次衰变后，核内中子数减少6个
D．的半衰期是5天，12 经过15天后衰变了
9．下列说法中错误的是
A．光电效应和康普顿效应都说明光具有粒子性
B．光电效应中光电子的最大动能与入射光频率有关，与入射光强度无关
C．通过α粒子散射实验卢瑟福提出了原子核式结构模型
D．太阳辐射能量主要来自于太阳内部的裂变反应
10．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
11．下列说法中不正确的是(　　)
A．康普顿效应说明了光子具有动量和能量
B．康普顿效应进一步证实了光的粒子性
C．黑体辐射规律是爱因斯坦提出的
D．普朗克提出能量子假设
12．如图所示为康普顿效应示意图，光子与一个静止的电子发生碰撞，图中标出了碰撞后电子的运动方向．设碰前光子频率为ν，碰后为ν′，则关于光子碰后的运动方向和频率的说法中正确的是(　　)
A．可能沿图中①方向 B．可能沿图中②方向
C．ν＝ν′ D．ν<ν′
13．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。
14．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”）。

参考答案
1．A
【解析】
爱因斯坦在光的粒子性的基础上，建立了光电效应方程,选项A正确； 康普顿效应表明光子不但具有能量，还具有动量，选项B错误； 卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，选项C错误； 德布罗意指出微观粒子的动量越大，其对应的波长就越小，选项D错误；故选A.
【答案】D
【解析】光电效应说明光子具有能量，康普顿效应说明光子不仅具有能量还具有动量，A错误；气体的压强是由大量分子对器壁的碰撞而产生的，它包含两方面的原因：分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数和每一次的平均撞击力．气体的温度降低时，分子的平均动能减小，所以，在压强不变时，分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随着温度降低而增加，B错误；分子力是短程力，分子之间是存在作用力，但是分子间距离超过分子直径10倍时，分子间作用力几乎不存在了，C错误；组成原子核的核子的总质量大于该原子核的质量，这个现象是质量亏损，D正确．
3．C
【解析】康普顿效应证明光具有粒子性,选项A错误；康普顿在研究石墨对X射线的散射时发现，在散射的X射线中，有些因为能量减小，从而波长变长了，选项B错误，C正确； 康普顿效应不可用经典电磁理论进行解释，选项D错误；故选C.
4．D
【解析】在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分能量转移给电子，因此光子散射后能量减小，波长变长，选项A错误；比 结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，选项B错误； 若要使处于能级n=3的氢原子电离，若用能量为的电子撞击氢原子，则电子的能量不可能全部传给氢原子而使其电离；若用能量为的光子照射氢原子，光子的能力可完全被氢原子吸收可使其电离，选项C错误；由于核力的作用范围是有限的以及核力的饱和性，不可能无节制地增大原子核而仍能使其稳定，选项D正确；故选D.
5．A
【解析】光子与电子碰撞后，光子方向改变，但是速度大小不变，故A正确；光子与电子碰撞将部分能量转移给电子，能量E减小，根据E=hv，则频率减小，故B错误；由于受到电子碰撞，能量减小，则频率减小，根据，知，散射后光子的波长大于入射光子的波长，散射后光子频率小于入射光子的频率，故CD错误。所以A正确，BCD错误。
6．C
【解析】如果用紫光照射某种金属发生光电效应，改用绿光照射该金属，因绿光的频率小于紫光，则不一定发生光电效应，选项A错误；一群处于n=5能级的氢原子向低能级跃迁时能辐射出 种不同频率的光，选项B错误； 重核裂变过程生成中等质量的核，反应前后质量数守恒，但由于放出能量，根据质能方程可知，生成物的质量一定减少，选项C正确；石墨对X射线散射时，部分X射线的散射光波长会变大，这个现象称为康普顿效应．选项D错误；故选C.
7．D
【解析】逆康普顿散射与康普特散射一样也遵守能量守恒定律、动量守恒定律，所以AB错误；由于有能量从电子转移到光子，所以光子的能力增大，频率变大，波长变短，故C错误；D正确。
8．B
【解析】比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，选项A错误；光电效应和康普顿效应深入揭示了光的粒子性，前者表明光子具有能量，后者表明光子既具有能量，也具有动量，选项B正确；某原子核经过一次衰变核内中子数减小2；再进过两次衰变后，核内中子数再减小2，故共减少4个中子，选项C错误； 的半衰期是5天，12 经过15天后还剩下，选项D错误；故选B.
9．D
【解析】光电效应和康普顿效应都说明光具有粒子性，选项A正确；光电效应中光电子的最大动能与入射光频率有关，与入射光强度无关，选项B正确； 通过α粒子散射实验卢瑟福提出了原子核式结构模型，选项C正确； 太阳辐射能量主要来自于太阳内部的聚变反应，选项D错误；此题选择错误的选项，故选D.
10．A
【解析】
康普顿效应表明光子不但具有能量，而且象实物粒子一样具有动量，光的偏振现象和干涉现象表明光具有波动性，故A正确
故选A
11．C
【解析】康普顿效应说明了光子具有动量和能量，选项A正确；康普顿效应进一步证实了光的粒子性，选项B正确；黑体辐射规律是普朗克提出的，选项C错误；普朗克提出能量子假设，选项D正确；此题选择错误的选项，故选C.
12．B
【解析】光子与电子碰撞过程满足动量守恒，总动量与碰前光子动量方向一致大小相等，故光子可能的运动方向为②方向，故A错误，B正确；碰撞过程光子能量减小，因此频率减小，所以v＞v′，故C D错误；故选B.
13．
【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。
14． 1 变长
【解析】光子与电子碰撞过程系统动量守恒，系统动量的矢量和不变，碰前动量向右，故碰撞后系统的动量的矢量和也向右，故碰后光子可能沿方向1振动；由于电子动能增加，故光子动减量小，根据ε=hν，光子的频率减小，根据c=λυ，波长变长；
点睛：光电效应表明光具有粒子性，光子具有能量；康普顿效应进一步表面光子具有动量。