四川省合江中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-5：4.3光的波粒二象性 同步练习（含解析）

4.3光的波粒二象性
1．下列说法中正确的是 ( )
A．光的波粒二象性学说就是牛顿的微粒说加上惠更斯的波动说组成的
B．光的波粒二象性彻底推翻了麦克斯韦的电磁理论
C．光子说并没有否定电磁说，在光子的能量ε＝hν中，ν表示波的特性，ε表示粒子的特性
D．光波与机械波具有完全相同的特点
2．关于光的波粒二象性，下列说法正确的是（ ）
A．有的光是粒子，有的光是波
B．大量光子的行为表现为粒子性
C．光电效应揭示了光具有粒子性，康普顿效应揭示了光具有波动性
D．光的波长越长，其波动性越明显；波长越短，其粒子性越显著
3．下列说法正确的是
A．紫外线比红外线的粒子性明显 B．无线电波没有粒子性
C．伦琴射线不能发生衍射 D．X光子的能量比紫外光子能量小
4．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
5．光子有能量，也有动量，它也遵守有关动量的规律．如图所示，真空中有一“∞”字形装置可绕通过横杆中点的竖直轴OO′ 在水平面内灵活地转动，其中左边是圆形黑纸片，右边是和左边大小、质量均相同的圆形白纸片．当用平行白光垂直照射这两个圆面时，关于此装置开始时转动情况（俯视）下列说法中正确的是
A．逆时针方向转动 B．顺时针方向转动 C．都有可能 D．不会转动
6．下面关于光的波粒二象性的说法中，正确的是（ ）
A．光电效应现象说明光具有波粒二象性
B．频率越大的光粒子性越显著，频率越小的光波动性越显著
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．光不可能既具有波动性，又具有粒子性
7．从光的波粒二象性出发，下列说法正确的是( )
A．光是高速运动的微观粒子，每个光子都具有波粒二象性
B．光的频率越高，光子的能量越大
C．在光的干涉中，暗条纹处是光子不会到达的地方
D．在光的干涉中，亮条纹处是光子到达概率最大的地方
8．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．粒子散射实验
9．下列现象中，用光的波动说不能解释的是（ ）．
A．光电效应现象 B．光的色散现象 C．光的干涉现象 D．光的衍射现象
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．某电视显像管中电子的运动速度是；质量为的一颗子弹的运动速度是。
（1）分别计算电子和子弹的德布罗意波长。
（2）试根据计算结果分析它们表现的波粒二象性。（电子的质量为，普朗克常量为）
12．光的________和________现象证明光有波动性，________________提出光是一种电磁波．
13．如图所示，用很弱的红光做双缝实验，通过控制暴光时间记录现象，分别得到了图a、图b和图c三张相片，其中暴光时间最长的相片是________,最能说明光具有波动性的相片是_______,这三张相片共同说明了光具有___________性．
参考答案
1．C
【解析】
爱因斯坦的“光子说”与惠更斯的波动说揭示了光具有波粒二象性．故A错误．麦克斯韦根据他的电磁理论，认为光是一种电磁波，赫兹证实了电磁波的存在，电磁波传播速度跟光速相同，他提出光是一种电磁波，光子说并没有否定光的电磁说，在光子能量公式ε=hν中，频率ν表示波的特征，能量ε表示粒子的特征．故B错误，C正确．光波与机械波不是同样的一种波．故D错误．
2．D
【解析】
AB．光既是波又是粒子，个别光子的作用效果往往表现为粒子性，大量光子的作用效果往往表现为波动性，故A、B错误；
C．光电效应和康普顿效应都揭示了光具有粒子性，故C错误；
D．光的波长越长，其波动性越显著，波长越短，其粒子性越显著，故D正确．
故选D。
3．A
【解析】
A．紫外线的波长比红外线更短，所以紫外线比红外线的粒子性明显，故A正确；
B．一切物质都有粒粒子性，故B错误；
C．伦琴射线的波长较短，不容易发生明显衍射，但能发生衍射 ，故C错误；
D．由于x光子的频率比紫外线的频率列大，所以x光子的能量比紫外光子能量大，故D错误。
故选A。
4．D
【解析】
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。
5．A
【解析】
白纸反射各种色光，故用平行白光垂直照射白纸片时光子会被反弹回去，而黑纸面会吸收各种色光，即光子与黑纸片碰撞后具有相同的速度方向，结合动量守恒知光子与白纸片碰撞后，白纸片会获得较大速度，故此装置会逆时针方向转动（俯视）．
故ACD选项错误，B正确．
6．BC
【解析】
A．光电效应现象说明光具有粒子性，选项A错误；
B．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，选项B正确；
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，选项C正确；
D．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，选项D错误．
故选BC。
7．BD
【解析】
试题分析：光不是实物粒子，光具有波粒二象性，个别光子表现出粒子性，A错．
光的频率越高，光子的能量越大，B正确．
在干涉条纹中亮纹是光子到达概率大的地方，暗纹是光子到达概率小的地方，C错，D正确．
故答案选BD
考点:光的波粒二象性 光的干涉
点评：光的波粒二象性是指光既具有波动性又有粒子性，少量粒子体现粒子性，大量粒子体现波动性,
8．AD
【解析】
A．光电效应-认为光的能量是一份一份的，说明光具有粒子性。故A符合题意。
B．双缝干涉，认为光会叠加产生增强或减弱的效果，说明光具有波动性。故B不符合题意。
C．光的圆孔衍射，认为光会绕过障碍物，说明光具有波动性。故C不符合题意。
D．α粒子散射，验证了原子模型，利用了带电粒子在电场中的运动，说明α射线（光）的粒子性。故D符合题意。
故选AD。
9．AB
【解析】
A．光电效应认为光的能量是一份一份的，说明光具有粒子性，不能用波动说解释。故A符合题意。
B．色散是光的折射造成的，证明了光的粒子性。故B符合题意。
C．光的干涉现象说明光具有波动性。故C不符合题意。
D．光的衍射现象说明光具有波动性。故D不符合题意。
故选AB。
10．CD
【解析】
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．（1）
（2）电子的德布罗意波的波长比可见光短得多，故波动性不太明显，子弹的德布罗意波的波长更短，故子弹的波动性非常小，所以它们的波动性不明显，主要表现为粒子性。
【解析】
（1）根据德布罗意波的波长的公式
则电子的德布罗意波的波长为
子弹的德布罗意波的波长为
（2）电子的德布罗意波的波长比可见光短得多，故波动性不太明显，子弹的德布罗意波的波长更短，故子弹的波动性非常小，所以它们的波动性不明显，主要表现为粒子性。
12．干涉 衍射 麦克斯韦
【解析】
[1][2]光的干涉和衍射现象证明光有波动性；
[3]麦克斯韦提出光是一种电磁波。
13．图c 图c 波粒二象性
【解析】
[1]图b和图c比较，图c衍射现象较明显，曝光时间最长
[2]图c有明显的明暗相间的干涉条纹，而干涉是波特有的性质，故表明光具有波动性
[3]图a以一个个的亮点，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，因此这三张图共同说明了光具有波粒二象性．