四川省资阳市普州高级中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-5:4.3光的波粒二象性 学业测评(含解析)

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名称 四川省资阳市普州高级中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-5:4.3光的波粒二象性 学业测评(含解析)
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资源类型 教案
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科目 物理
更新时间 2020-07-12 12:59:58

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4.3光的波粒二象性
1.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,下列说法错误的是( )
A.????粒子散射实验是原子核式结构理论的实验基础
B.康普顿效应进一步证实了光的波动特性
C.光电效应实验表明光具有粒子性
D.电子的发现揭示了原子不是构成物质的最小微粒
2.下列关于光的本性的说法中正确的是
A.关于光的本性,牛顿提出了“微粒说”惠更斯提出了“波动说”,爱因斯坦提出了“光子说”,综合他们的说法圆满地说明了光的本性
B.光具有波粒二象性是指既可以把光看成宏观概念上的波,也可以看成微观概念上的粒子
C.光的干涉、衍射现象说明光具有波动性,光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性
D.频率低、波长长的光,粒子性特征显著;频率高、波长短的光,波动性特征显著
3.以下科学家中,提出实物粒子具有波粒二象性的是
A.德布罗意 B.查德威克
C.贝克勒尔 D.约里奥·居里夫妇
4.下列说法中不正确的是
A.光电效应表明光子有能量,康普顿效应表明光子有动量,这两者均证明了光的粒子性
B.卢瑟福根据α粒子散射实验,提出了原子的核式结构
C.玻尔的原子理论第一次将量子观念引入原子领域,成功地解释了原子的光谱
D.天然放射现象表明原子核有更为精细的结构
5.任何一个运动着的物体,小到电子、质子,大到行星、太阳,都有一种波与之对应,叫做德布罗意波。现有一德布罗意波波长为λ1的中子和一德布罗意波波长为λ2的氘核相向对撞后结合成一个氚核,该氚核的德布罗意波波长为
A. B. C. D.
6.下列说法正确的有(  )
A.如果用紫光照射某种金属发生光电效应,改用绿光照射这种金属不一定发生光电效应
B.α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转,这是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据之一
C.由玻尔理论可知,氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时,要释放一定频率的光子,同时电子的动能减小,电势能增大
D.在康普顿效应中,当入射光子与晶体中的电子碰撞时,把一部分动量转移给电子,因此,光子散射后波长变长
7.下列说法中正确的有    .
A.黑体辐射的强度随温度的升高而变大,且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
B.粒子散射实验揭示了原子核有复杂的结构
C.玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域,提出了定态和跃迁的概念,成功地解释了各种原子光谱的实验规律
D.德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的猜想,而电子的衍射实验证实了他的猜想
8.相对论和量子理论是现代物理学两大支柱。量子理论的核心观念是“不连续”。关于量子理论,以下说法正确的是;
A.普朗克为解释黑体辐射,首先提出“能量子”的概念,他被称为“量子之父”
B.爱因斯坦实际上是利用量子观念和能量守恒解释了光电效应
C.康普顿效应证明光具有动量,证明光具有波动性
D.玻尔的能量量子化和电子轨道量子化的观点和现代量子理论是一致的
9.下列说法中正确的有___________。
A.按照德布罗意关于实物粒子波动性的假说,物质波的波长λ=
B.裂变反应中,常用“慢化剂”让裂变产生的快中子减速
C.研究光电效应实验时,所加的电压高于遏止电压时,将不发生光电效应现象
D.α射线、β射线来自原子核,说明原子核内部是有结构的
10.以下说法中正确的是(  )
A.如甲图是α粒子散射实验示意图,当显微镜在A、B、C、D中的A位置时荧光屏上接收到的α粒子数最多.
B.如乙图是氢原子的能级示意图,氢原子从n=3能级跃迁到n=1能级时吸收了一定频率的光子能量.
C.如丙图是光电效应实验示意图,当光照射锌板时验电器的指针发生了偏转,则此时验电器的金属杆带的是正电荷.
D.如丁图是电子束穿过铝箔后的衍射图样,该实验现象说明实物粒子也具有波动性.
11.一颗质量为5.0 kg的炮弹以200 m/s的速度运动时,它的德布罗意波波长为_______;若它以光速运动,它的德布罗意波波长为_______;若要使它的德布罗意波波长为400 nm,则它的运动速度为________.
12.2013年3月14日,欧洲核子研究中心的物理学家宣布,他们利用强子(质子)对撞机发现了粒子物理标准模型所预言的希格斯粒子,它可用来解释粒子获得质量的机制.希格斯与恩格勒因此获得2013年度的诺贝尔物理学奖.若对撞机中高速运动的质子的速度为v,质量为m,普朗克常量为h,则该质子的物质波波长为______________.
13.第一个在理论上预言电磁波存在并指出光是一种电磁波的物理学家是________;第一个在实验上证实电磁波存在的物理学家是____;提出物质波假说的物理学家是________;第一个提出量子概念的物理学家是________;________提出了______解释了光电效应现象.
14.爱因斯坦的相对论提出,物体的能量和质量之间存在一个定量关系:E=mc?2,其中c为光在真空中的速度c=3×10?8m/s,电子的质量为m=9.1×10?-31kg,其中普朗克常量为h=6.63×10-34J s;计算频率为v=5×10?14?Hz光子具有的动量是多少?若一电子的动量与该光子相同,该电子的运动速度是多少?该电子物质波的波长λ?e是多少?
参考答案
1.B
【解析】
A.卢瑟福通过α粒子散射实验验证了原子核式结构,故A说法正确;
B.康普顿效应进一步证实了光的粒子性,故B说法错误;
C.光电效应实验表明光具有粒子性,故C说法正确;
D.电子的发现表明了原子不是构成物质的最小微粒,故D说法正确.
2.C
【解析】A、牛顿的“微粒说”认为光是一种实物粒子,是宏观意义的粒子,而不是微观概念上的粒子,实际上是不科学的.惠更斯提出了“波动说”,光既具有粒子性,又具有波动性,即具有波粒二象性,才能圆满说明光的本性,故A错误;
B、光具有波粒二象性,但不能把光看成宏观概念上的波,光的粒子性要求把光看成微观概念上的粒子,故B错误;
C、干涉和衍射是波的特有现象,光的干涉、衍射现象说明光具有波动性,光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性,故C正确;
D、频率低、波长长的光,波动性特征显著;频率高、波长短的光,粒子性特征显著,故D错误。
点睛:光既有波动性,又有粒子性,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;波长长的光,波动性越强.频率越高,粒子性特征显著。
3.A
【解析】
德布罗意提出实物粒子象光子一样,也具有波粒二象性。
4.C
【解析】
A、光电效应表明光子具有能量,康普顿效应表明光子除了具有能量之外还具有动量,它们都是光的粒子性的证明,故A正确;
B、卢瑟福通过粒子的散射实验,提出原子的核式结构模型,故B正确;
C、玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域,成功地解释了氢原子光谱的实验规律,不能解释所有原子光谱的实验规律,故C错误;
D、天然放射现象表明原子核有更为精细的结构,故D正确。
【点睛】
该题考查了原子物理的基础知识,明确卢瑟福通过α粒子的散射实验、波尔理论、光电效应以及天然放射现象是解题的关键。
5.D
【解析】
任何一个运动着的物体,小到电子、质子,大到行星、太阳,都有德布罗意波.分别写出中子和氘核的动量的表达式,然后根据动量守恒定律得出氚核的动量,代入公式即可.
【详解】
中子的动量,氘核的动量;对撞后形成的氚核的动量P3=P2-P1;所以氚核的德布罗意波波长为,故选D。
【点睛】
同一物质不同的速度,对应的德布罗意波的波长也不相同.记住德布罗意波波长表达式。
6.ABD
【解析】
A、紫光照射某种金属发生光电效应,改用绿光,因绿光的频率小于紫光,则照射这种金属不一定发生光电效应,故A正确;
B、卢瑟福用α粒子散射实验现象,提出原子核式结构模型,故B正确;
C、玻尔理论可知,核外电子由较高能级跃迁到较低能级时,要释放一定频率的光子,同时电子的动能增大,电势能减小,故C错误;
D、康普顿效应中,当入射光子与晶体中的电子碰撞时,把一部分动量转移给电子,光子的动量变小,由可知,光子散射后的波长变长,故D正确;
故选ABD。
7.AD
【解析】
黑体辐射的强度随温度的升高而变大,且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动,选项A正确;卢瑟福在用α粒子轰击金箔的实验中,提出原子核式结构学说,天然放射现象的发现揭示了原子核有复杂的结构。故B错误;玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域,提出了定态和跃迁的概念,成功地解释了氢原子光谱的实验规律,但是没能解释所有原子光谱,选项C错误;德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的猜想,而电子的衍射实验证实了他的猜想,选项D正确;故选AD.
8.AB
【解析】
普朗克为解释黑体辐射,首先提出“能量子”的概念,他被称为“量子之父”,选项A正确; 爱因斯坦实际上是利用量子观念和能量守恒解释了光电效应,选项B正确;康普顿效应表明光子具有动量,证明光有粒子性,选项C错误;玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域,提出了定态和跃迁的概念,成功地解释了氢原子光谱的实验规律,且只能解释氢原子光谱,与现代的量子理论不一致的,D错误;故选AB.
9.BD
【解析】
实物粒子也具有波动性,在核反应堆中,为使快中子减速,在轴棒周围要放“慢化剂”,常用的慢化剂有石墨、重水和普通水,α射线、β射线来自原子核,说明原子核内部是有结构的。
【详解】
A项:实物粒子也具有波动性,这种与实物粒子相联系的波称为德布罗意波,也叫做物质波,物质波的波长,故A错误;
B项:在核反应堆中,为使快中子减速,在轴棒周围要放“慢化剂”,常用的慢化剂有石墨、重水和普通水,故B正确;
C项:研究光电效应实验时,所加的电压高于遏止电压时,能发生光电效应,只是不能形成光电流,故C错误;
D项:α射线、β射线来自原子核,说明原子核内部是有结构的,故D正确。
故选:BD。
10.ACD
【解析】
(1)放射源放出一束射线轰击金箔,运用显微镜前荧光屏去观察射线的位置,了解α粒子散射实验的实验现象即可正确解答;
(2)用紫外线照射锌板时,发生光电效应,有电子从锌板逸出,锌板失去电子带正电核;
(3)当光子的频率大于极限频率时,发生光电效应,金属板将带正电;
(4)衍射是波特有的性质;
【详解】
A、图示是α粒子散射实验示意图,当显微镜在A、B、C、D中的A位置时荧光屏上接收到的α粒子数最多。故A正确;
B、图示是氢原子的能级示意图,结合氢光谱可知,氢原子从n=3能级跃迁到n=1能级时辐射了一定频率的光子能量。故B错误;
C、当光照射锌板时,金属板失去电子,将带正电,所以与之相连的验电器的指针将发生偏转,此时验电器的金属杆带的是正电荷。故C正确;
D、图示是电子束穿过铝箔后的衍射图样,由于衍射是波特有的性质,所以该实验现象说明实物粒子也具有波动性。故D正确;
故本题选ACD。
【点睛】
(1)由α粒子的散射实验可知,原子内部的结构:中心有一个很小的核,全部正电荷及几乎全部的质量都集中在里面,外面自由电子绕核高速旋转,知道α粒子的散射实验的结果;
(2)解决本题的关键知道发生光电效应时有光电子从金属中飞出,理解光电效应的产生;
(3)理解光电效应产生的条件,以及光电流大小的决定因素,并能在具体问题中正确应用.
11. 6.63×10-37 m 4.42×10-43 m 3.31×10-28 m/s
【解析】根据可得当以200m/s运动时;
当以光速运动时,根据公式可得
12.
【解析】由得: ;
13. 麦克斯韦  赫兹  德布罗意  普朗克  爱因斯坦  光子说
【解析】第一个在理论上预言电磁波存在并指出光是一种电磁波的物理学家是麦克斯韦;第一个在实验上证实电磁波存在的物理学家是赫兹;提出物质波假说的物理学家是德布罗意;第一个提出量子概念的物理学家是普朗克;爱因斯坦提出光子说解释了光电效应现象.
14.p=;ve=1.2×103m/s;λe=6.0×10-7m
【解析】根据光子说,光子的能量E=hv=mc2,故得动量?
设电子质量为me,速度为ve,动量为pe,则pe=meve?
依题意pe=p?
则电子的速度大小为:
设电子物质波的波长为: