山东省怀仁县巨子高中2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-5：5.2康普顿效应 学业测评（含解析）

5.2康普顿效应
1．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
2．假设一个运动的光子和一个静止的自由电子碰撞以后，电子向某一方向运动，光子沿另一方向散射出去，则这个散射光子跟原来的光子相比
A．频率变大 B．速度变小
C．光子能量变大 D．波长变长
3．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，这种现象叫康普顿效应，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，则该现象被称为逆康普顿效应，这一现象已被实验证实．关于上述逆康普顿效应，下列说法正确的是
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
4．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
5．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
6．对光的行为，下列说法正确的是(　　)
A．单个光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性
B．光的波动性是光的一种特性，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，就不具有波动性了
D．光的波粒二象性应理解为：在某种场合下光的波动性显著，在另外某种场合下，光的粒子性显著
7．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
8．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
9．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
10．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
11．从人类第一次使用光来驱赶黑暗以来，许多研究物理学的巨匠都怀着极大的兴趣去研究光究竟是什么．请你按人类对光的认识和研究进程的先后就下列选项进行排序______________（用字母排）．
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．牛顿提出光的粒子说，而惠更斯提出光的波动说 D．麦克斯韦根据他的电磁理论提出光是电磁波
12．光的________和________现象证明光有波动性，________________提出光是一种电磁波．
13．17世纪，荷兰物理学家__________提出了光的波动说，但由于__________支持微粒说，因而微粒说长期占着主导地位，19世纪观察到了光的__________、__________现象，波动说才得到了公认，后来又发现了__________，证实光具有粒子性，因而光具有__________．
参考答案
1．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。
2．D
【解析】
A．光子与自由电子碰撞时，遵守动量守恒定律和能量守恒定律，自由电子碰撞前静止，碰撞后动量、能量增加，所以光子的动量、能量减小，由
可知光子频率变小，故A错误；
B．碰撞前后光子的速度是不变的，故B错误；
C．碰撞后光子的动量和能量都减小，故C错误；
D．由于光子的动量减小，由
可知光子的波长变长，故D正确。
故选D。
3．D
【解析】
AB．射线的光子与电子撞时要遵守能量守恒定律和动量守恒定律，可以推知，在逆康普顿效应中，同样遵循能量守恒定律与动量守恒定律，故AB错误；
CD．逆康普顿散射的过程中有能量从电子转移到光子，则光子的能量增大，根据公式：
可知散射光中存在频率变大的成分，或者说散射光中存在波长变短的成分，故C错误，D正确。
故选D。
4．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。
5．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。
6．ABD
【解析】
试题分析：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．
解：A、大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性．故A正确；
B、波粒二象性是光的根本属性，与光子之间的相互作用无关，故B正确；
C、光具有波粒二象性即光既具有波动性又有粒子性．故C错误；
D、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，故D正确；
故选ABD．
【点评】宏观世界里找不到既有粒子性又有波动性的物质，同时波长长的可以体现波动性，波长短可以体现粒子性．
7．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。
8．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,
9．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。
10．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。
11．CBDA
【解析】
人类对光的认识过程是：牛顿提出光的粒子说，而惠更斯提出光的波动说，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CBDA。
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．惠更斯 牛顿 干涉 衍射 光电效应 波粒二象性
【解析】
[1][2][3][4][5][6]17世纪，荷兰物理学家惠更斯提出了光的波动说，但由于牛顿支持微粒说，因而微粒说长期占着主导地位，19世纪观察到了光的干涉、衍射现象，波动说才得到了公认，后来又发现了光电效应，证实光具有粒子性，因而光具有波粒二象性。