邻水县第二中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-5：4.3光的波粒二象性 巩固练习（含解析）
文档属性
| 名称 | 邻水县第二中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-5：4.3光的波粒二象性 巩固练习（含解析） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 208.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-07-12 06:54:46 | ||
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文档简介
4.3光的波粒二象性
1．下列说法中正确的是（ ）
A．原子核发生衰变时都遵守电荷守恒、质量守恒、能量守恒
B．为核衰变方程
C．光电效应说明了光具有粒子性
D．康普顿散射实验说明了光具有波动性
2．下列四幅示意图所表示的实验中，能说明光具有粒子性的是（ ）
A．B．C．D．
3．现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光照射时，有光电流产生．关于光电效应及波粒二象性，下列说法正确的是
A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，光电流变大
B．光的波长越长，其粒子性越显著；频率越高，其波动性越显著
C．入射光的频率变高，光强不变，光电子的最大初动能不变
D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生
4．康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也有动量．如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：（ ）
A．可能沿1方向，且波长变小
B．可能沿2方向，且波长变小
C．可能沿1方向，且波长变长
D．可能沿3方向，且波长变长
5．美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，用X光对静止的电子进行照射，照射后电子获得速度的同时，X光光子的运动方向也会发生相应的改变．下列说法正确的是
A．当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把部分动量转移给电子，因此光子散射后频率变大
B．康普顿效应揭示了光的粒子性，表明光子除了具有能量之外还具有动量
C．X光散射后与散射前相比，速度变小
D．散射后的光子虽然改变原来的运动方向，但频率保持不变
6．对于光的认识，下列说法不正确的是（ ）
A．在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的
B．光既具有波动性又有粒子性
C．光具有波动性就不具备粒子性，反之亦然
D．光不但是一种波，而且是一种电磁波
7．下列对于光的本质的说法正确的是（ ）
A．光有时是一种粒子，有时是一种波
B．光既具有波的特性又具有粒子的特性
C．在宏观上，大量光子传播往往表现为波动性
D．在微观上，个别光子在与其他物质产生作用时，往往表现为粒子性
8．已知某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大，则两种光（ ）
A．若红光照射某金属可以发生光电效应，则蓝光照射时也一定可以发生光电效应
B．以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中，红光折射角较小
C．从该玻璃中射入空气恰发生反射时，蓝光临界角较大
D．用同一装置进行双缝干涉实验，红光的相邻条纹间距较大
9．下列四幅图涉及光的粒子性和波动性，其中说法正确的是（ ）
A．甲图的光电效应实验说明光具有波粒二象性
B．乙图说明，在光电效应中，同一单色入射光越强，饱和电流越大
C．丙图的“泊松亮斑”说明光具有波动性，是光通过小圆孔时发生衍射形成的
D．丁图的康普顿效应表明光子具有动量，揭示了光的粒子性的一面
10．下述实验或现象中，能够说明光具有粒子性的是（ ）
A．光电效应 B．天然放射现象 C．原子的线状光谱 D．康普顿效应
11．从人类第一次使用光来驱赶自然界的黑暗以来，许多研究物理学的巨匠都怀着极大的兴趣去研究光，研究光是什么．牛顿认为光具有粒子的性质，惠更斯提出光的波动说，请你按人类对光的认识过程进行排序____________．
A．爱因斯坦提出光子说 B．托马斯·杨在实验中成功地观察到光的干涉现象
C．麦克斯韦根据他的电磁理论提出光是电磁波 D．伦琴发现X射线
12．光究竟是什么？今天你的认识是：________________________．
13．光具有波粒二象性，光子的能量为，其中频率表征波的特性。在爱因斯坦提出光子说之后，法国物理学家德布罗意提出了光子动量与光波波长的关系为。若某激光管以的功率发射波长的光束。求：
（1）该管在内发射出多少个光子？
（2）若光束全部被某黑体表面吸收，那么该黑体表面所受到的光束对它的作用力为多大？
参考答案
1．C
【解析】
A．原子核发生衰变时电荷数守恒和质量数守恒，但质量不守恒，故A错误；
B．为裂变方程，故B错误；
C．光电效应说明了光具有粒子性，故C正确；
D．康普顿在研究石墨对X射线的散射中发现光具有粒子性，故D错误。
故选C。
2．C
【解析】
A.粒子散射实验说明了原子的核式结构，故A错误；
B.单缝干涉实验说明光具有波动性，故B错误；
C.光电效应说明光具有粒子性，故C正确；
D.放射线在电场中偏转是根据带点粒子的偏转方向确定放射线的电性，故D错误。
故选C。
3．A
【解析】
A. 保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大，因为饱和光电流与入射光的强度成正比，A正确．
B. 光的波长越长，越容易发生干涉、衍射等现象，其波动性越显著，频率越高，能量越高，其粒子性越显著；B错误．
C. 根据光电效应的规律，光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，所以入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大，C错误．
D. 如果入射光的频率小于极限频率将不会发生光电效应，不会有光电流产生，D错误．
4．C
【解析】
康普顿效应第一次从实验上证实了爱因斯坦提出的关于光子具有动量的假设．光子和电子、质子这样的实物粒子一样，不仅具有能量，也具有动量，碰撞过程中能量守恒，动量也守恒．根据动量守恒，碰后光子不可能沿2、3方向，根据能量守恒，在散射波中，除了原波长的波以外，还出现波长增大的波，故C正确，ABD错误。
故选C．
5．B
【解析】
在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把部分动量转移给电子，则光子动量减小，但速度仍为光速c，根据：
知光子频率减小，康普顿效应说明光不但具有能量而且具有动量，证明了光的粒子性，故ACD错误，B正确；
故选B。
6．C
【解析】
A．通过光电效应的实验，验证了光的传播不是连续的，而是非连续的一份一份的传播。选项A正确；
BC．光既具有波动性又有粒子性。某种场合下光的波动性表现的明显，另外场合光的粒子性表现得明显，但光的波动性和粒子性是同时同在的。选项B正确，选项C错误；
D．电磁波范围很长，光的波长范围包含其中，可以认为光是一种电磁波。选项D正确。
故选C。
7．BCD
【解析】
光既具有波的特性又具有粒子的特性，即光具有波粒二象性，光既是波也是粒子，在宏观上，大量光子传播往往表现为波动性，在微观上，个别光子在与其他物质产生作用时，往往表现为粒子性。故BCD三项正确，A项错误。
8．AD
【解析】
A．根据题意，蓝光的折射率大，则蓝色光的频率大，根据光电效应发生的条件可知，若红光照射某金属刚好可以发生光电效应，则蓝光照射时一定能发生光电效应。故A正确；
B．红光的折射率小，以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中，红光折射角较大，故B错误；
C．从玻璃射入空气发生全反射时的临界角由公式，红光的折射率小，则临界角较大。故C错误；
D．根据，红光的波长较长，用同一装置进行双缝干涉实验红光的相邻条纹间距较大，故D正确。
故选AD。
9．BD
【解析】
A．甲图的光电效应实验说明光具有微粒性，选项A错误；
B．乙图中，黄光的强度越大，饱和光电流越大，即说明在光电效应中，同一单色入射光越强，饱和电流越大，选项B正确；
C．丙图的“泊松亮斑”说明光具有波动性，是光通过小圆板时发生衍射形成的，选项C错误；
D．丁图的康普顿效应表明光子具有动量，揭示了光的粒子性的一面，选项D正确。
故选BD。
10．AD
【解析】
AD．光电效应和康普顿效应都说明光具有粒子性，选项AD正确；
BC．天然放射现象以及原子的线状光谱不能说明光具有粒子性，选项BC错误。
故选AD。
11．BCDA
【解析】
人类对光的认识过程是：托马斯?扬在实验中成功地观察到光的干涉现象，干涉现象是波特有的特点，故双缝干涉实验显示了光具有波动性；接着麦克斯韦根据他的电磁理论提出光是电磁波，麦克斯韦预言了光是一种电磁波，而赫兹用实验证实了电磁波的存在；其次伦琴发现X射线；最后爱因斯坦提出光子说，更多的具有量子性，是指单个的光子表现粒子性，而大量的光子表现为波动性。所以顺序为BCDA。
12．光具有波粒二象性
【解析】
[1]光具有波粒二象性，大量的光子波动性比较明显，个别光子粒子性比较明显。
13．（1）个（2）
【解析】
(1)没在时间内发射出的光子数为n，光子频率为v，每个光子的能量为，则：
又，则：
将代入上式，解得：个
(2)在时间内激光管发射出的光子全部被黑体表面吸收，光子的末态总动量变为0，根据题中信息可知，个光子的初态总动量为：
根据动量定理可知：
黑体表面对光子的作用力为：
根据牛顿第三定律，光子对黑体表面的作用力为
1．下列说法中正确的是（ ）
A．原子核发生衰变时都遵守电荷守恒、质量守恒、能量守恒
B．为核衰变方程
C．光电效应说明了光具有粒子性
D．康普顿散射实验说明了光具有波动性
2．下列四幅示意图所表示的实验中，能说明光具有粒子性的是（ ）
A．B．C．D．
3．现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光照射时，有光电流产生．关于光电效应及波粒二象性，下列说法正确的是
A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，光电流变大
B．光的波长越长，其粒子性越显著；频率越高，其波动性越显著
C．入射光的频率变高，光强不变，光电子的最大初动能不变
D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生
4．康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也有动量．如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：（ ）
A．可能沿1方向，且波长变小
B．可能沿2方向，且波长变小
C．可能沿1方向，且波长变长
D．可能沿3方向，且波长变长
5．美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，用X光对静止的电子进行照射，照射后电子获得速度的同时，X光光子的运动方向也会发生相应的改变．下列说法正确的是
A．当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把部分动量转移给电子，因此光子散射后频率变大
B．康普顿效应揭示了光的粒子性，表明光子除了具有能量之外还具有动量
C．X光散射后与散射前相比，速度变小
D．散射后的光子虽然改变原来的运动方向，但频率保持不变
6．对于光的认识，下列说法不正确的是（ ）
A．在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的
B．光既具有波动性又有粒子性
C．光具有波动性就不具备粒子性，反之亦然
D．光不但是一种波，而且是一种电磁波
7．下列对于光的本质的说法正确的是（ ）
A．光有时是一种粒子，有时是一种波
B．光既具有波的特性又具有粒子的特性
C．在宏观上，大量光子传播往往表现为波动性
D．在微观上，个别光子在与其他物质产生作用时，往往表现为粒子性
8．已知某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大，则两种光（ ）
A．若红光照射某金属可以发生光电效应，则蓝光照射时也一定可以发生光电效应
B．以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中，红光折射角较小
C．从该玻璃中射入空气恰发生反射时，蓝光临界角较大
D．用同一装置进行双缝干涉实验，红光的相邻条纹间距较大
9．下列四幅图涉及光的粒子性和波动性，其中说法正确的是（ ）
A．甲图的光电效应实验说明光具有波粒二象性
B．乙图说明，在光电效应中，同一单色入射光越强，饱和电流越大
C．丙图的“泊松亮斑”说明光具有波动性，是光通过小圆孔时发生衍射形成的
D．丁图的康普顿效应表明光子具有动量，揭示了光的粒子性的一面
10．下述实验或现象中，能够说明光具有粒子性的是（ ）
A．光电效应 B．天然放射现象 C．原子的线状光谱 D．康普顿效应
11．从人类第一次使用光来驱赶自然界的黑暗以来，许多研究物理学的巨匠都怀着极大的兴趣去研究光，研究光是什么．牛顿认为光具有粒子的性质，惠更斯提出光的波动说，请你按人类对光的认识过程进行排序____________．
A．爱因斯坦提出光子说 B．托马斯·杨在实验中成功地观察到光的干涉现象
C．麦克斯韦根据他的电磁理论提出光是电磁波 D．伦琴发现X射线
12．光究竟是什么？今天你的认识是：________________________．
13．光具有波粒二象性，光子的能量为，其中频率表征波的特性。在爱因斯坦提出光子说之后，法国物理学家德布罗意提出了光子动量与光波波长的关系为。若某激光管以的功率发射波长的光束。求：
（1）该管在内发射出多少个光子？
（2）若光束全部被某黑体表面吸收，那么该黑体表面所受到的光束对它的作用力为多大？
参考答案
1．C
【解析】
A．原子核发生衰变时电荷数守恒和质量数守恒，但质量不守恒，故A错误；
B．为裂变方程，故B错误；
C．光电效应说明了光具有粒子性，故C正确；
D．康普顿在研究石墨对X射线的散射中发现光具有粒子性，故D错误。
故选C。
2．C
【解析】
A.粒子散射实验说明了原子的核式结构，故A错误；
B.单缝干涉实验说明光具有波动性，故B错误；
C.光电效应说明光具有粒子性，故C正确；
D.放射线在电场中偏转是根据带点粒子的偏转方向确定放射线的电性，故D错误。
故选C。
3．A
【解析】
A. 保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大，因为饱和光电流与入射光的强度成正比，A正确．
B. 光的波长越长，越容易发生干涉、衍射等现象，其波动性越显著，频率越高，能量越高，其粒子性越显著；B错误．
C. 根据光电效应的规律，光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，所以入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大，C错误．
D. 如果入射光的频率小于极限频率将不会发生光电效应，不会有光电流产生，D错误．
4．C
【解析】
康普顿效应第一次从实验上证实了爱因斯坦提出的关于光子具有动量的假设．光子和电子、质子这样的实物粒子一样，不仅具有能量，也具有动量，碰撞过程中能量守恒，动量也守恒．根据动量守恒，碰后光子不可能沿2、3方向，根据能量守恒，在散射波中，除了原波长的波以外，还出现波长增大的波，故C正确，ABD错误。
故选C．
5．B
【解析】
在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把部分动量转移给电子，则光子动量减小，但速度仍为光速c，根据：
知光子频率减小，康普顿效应说明光不但具有能量而且具有动量，证明了光的粒子性，故ACD错误，B正确；
故选B。
6．C
【解析】
A．通过光电效应的实验，验证了光的传播不是连续的，而是非连续的一份一份的传播。选项A正确；
BC．光既具有波动性又有粒子性。某种场合下光的波动性表现的明显，另外场合光的粒子性表现得明显，但光的波动性和粒子性是同时同在的。选项B正确，选项C错误；
D．电磁波范围很长，光的波长范围包含其中，可以认为光是一种电磁波。选项D正确。
故选C。
7．BCD
【解析】
光既具有波的特性又具有粒子的特性，即光具有波粒二象性，光既是波也是粒子，在宏观上，大量光子传播往往表现为波动性，在微观上，个别光子在与其他物质产生作用时，往往表现为粒子性。故BCD三项正确，A项错误。
8．AD
【解析】
A．根据题意，蓝光的折射率大，则蓝色光的频率大，根据光电效应发生的条件可知，若红光照射某金属刚好可以发生光电效应，则蓝光照射时一定能发生光电效应。故A正确；
B．红光的折射率小，以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中，红光折射角较大，故B错误；
C．从玻璃射入空气发生全反射时的临界角由公式，红光的折射率小，则临界角较大。故C错误；
D．根据，红光的波长较长，用同一装置进行双缝干涉实验红光的相邻条纹间距较大，故D正确。
故选AD。
9．BD
【解析】
A．甲图的光电效应实验说明光具有微粒性，选项A错误；
B．乙图中，黄光的强度越大，饱和光电流越大，即说明在光电效应中，同一单色入射光越强，饱和电流越大，选项B正确；
C．丙图的“泊松亮斑”说明光具有波动性，是光通过小圆板时发生衍射形成的，选项C错误；
D．丁图的康普顿效应表明光子具有动量，揭示了光的粒子性的一面，选项D正确。
故选BD。
10．AD
【解析】
AD．光电效应和康普顿效应都说明光具有粒子性，选项AD正确；
BC．天然放射现象以及原子的线状光谱不能说明光具有粒子性，选项BC错误。
故选AD。
11．BCDA
【解析】
人类对光的认识过程是：托马斯?扬在实验中成功地观察到光的干涉现象，干涉现象是波特有的特点，故双缝干涉实验显示了光具有波动性；接着麦克斯韦根据他的电磁理论提出光是电磁波，麦克斯韦预言了光是一种电磁波，而赫兹用实验证实了电磁波的存在；其次伦琴发现X射线；最后爱因斯坦提出光子说，更多的具有量子性，是指单个的光子表现粒子性，而大量的光子表现为波动性。所以顺序为BCDA。
12．光具有波粒二象性
【解析】
[1]光具有波粒二象性，大量的光子波动性比较明显，个别光子粒子性比较明显。
13．（1）个（2）
【解析】
(1)没在时间内发射出的光子数为n，光子频率为v，每个光子的能量为，则：
又，则：
将代入上式，解得：个
(2)在时间内激光管发射出的光子全部被黑体表面吸收，光子的末态总动量变为0，根据题中信息可知，个光子的初态总动量为：
根据动量定理可知：
黑体表面对光子的作用力为：
根据牛顿第三定律，光子对黑体表面的作用力为