山东省济南历城四中2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-5：5.2康普顿效应 达标作业（含解析）

5.2康普顿效应
1．下列有关波粒二象性的说法中正确的是
A．爱因斯坦在研究黑体辐射时，提出了能量子的概念，成功解释了黑体辐射强度随波长分布的规律，解决了“紫外灾难”问题
B．德布罗意最先提出了物质波，认为实物粒子也具有波动性
C．康普顿效应表明光具有波动性，即光子不仅具有能量还具有动量
D．如果能发生光电效应，只增大入射光强度，单位时间内逸出的光电子数目不变，但逸出的光电子最大初动能增加
2．下列说法正确的是
A．汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况，判定其本质是带负电的粒子流，并最终发现了电子
B．爱因斯坦提出了能量量子化的概念
C．不确定关系告诉我们，微观物理学中，粒子的位置和动量测不准
D．康普顿效应说明光具有波动性
3．以下说法正确的是（ ）
A．黑体辐射的强度与频率的关系:随着温度的升高,各种频率的辐射强度都增加,辐射强度极大值向频率较低的方向移动
B．结合能越大,原子核结构一定越稳定
C．光子不仅具有能量,而且也具有动量
D．不同频率的光照射处于基态的氢原子时都可以被氢原子吸收
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．下列说法正确的是( )
A．的半衰期会随着周围环境温度的变化而改变
B．爱因斯坦为解释光的干涉现象提出了光子说
C．处于n＝3能级状态的大量氢原子自发跃迁时，能发出3种频率的光子
D．普朗克在研究黑体辐射问题时提出了光子说
6．下列说法正确的是
A．衰变成要经过4次衰变和2次衰变
B．核泄漏事故污染物能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程式为可以判断为质子
C．玻尔理论的假设是原子能量的量子化和轨道量子化
D．康普顿效应说明光具有粒子性，电子的衍射实验说明实物粒子只具有粒子性
7．关于光的本性，下列说法中正确的是（ ）
A．光电效应现象表明在一定条件下，光子可以转化为电子
B．光电效应实验中，只有光的强度足够大时，才能观察到光电流
C．康普顿效应表明光子和电子、质子等实物粒子一样也具有能量和动量
D．光在传播过程中表现为粒子性，在于物质相互作用时表现为波动性
8．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
9．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
10．下列说法正确的是（ ）
A．、射线均是来自原子核的高频电磁波，且射线的频率高于射线的频率
B．声波从空气传入水中，声波的波长与波速都变小
C．在LC振荡电路中，当电流最大时，线圈两端电势差最小
D．光电效应实验和康普顿效应证实光具有粒子性
11．如图所示，一验电器与锌板相连，在A处用一紫外线灯照射锌板，关灯后，验电器指针保持一定偏角．
(1)现用一带少量负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将________(填“增大”、“减小”或“不变”)．
(2)使验电器指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转．那么，若改用强度更大的红外线灯照射锌板，可观察到验电器指针________(填“有”或“无”)偏转．
(3)光电效应实验和康普顿实验都证明了光具有________(填“粒子性”或“波动性”)．甲图中金属片张开是因为验电器带________(填“正”或“负”)电，若改用强度较弱的紫外线照射锌板________(填“能”或“不能”)使金属片张开；乙图中ν1________ν(填“>”、“<”或“＝”)．
12．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。
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．B
【解析】
A、普朗克在研究黑体辐射时，提出了能量子的概念，故A错；
B、德布罗意最先提出了物质波，认为实物粒子也具有波动性，且波长和物体的动量大小有关，故B对；
C、康普顿效应表明光具有粒子性，即光子不仅具有能量还具有动量，故C错；
D、如果能发生光电效应，只增大入射光强度，单位时间内逸出的光电子数目增大，但逸出的光电子最大初动能不变，故D错；
2．A
【解析】
A项：汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成，并测出了该粒子的比荷，最终发现了电子，故A正确；
B项：普朗克提出了能量量子化的概念，故B错误；
C项：根据不确定关系可知，在微观物理学中，不能同时准确地测得粒子的位置和动量，故C错误；
D项：康普顿效应说明光的粒子性，故D错误。
3．C
【解析】
随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都有增加，另一方面辐射强度的极大值向波长较短、频率较高的方向移动，故A错误；比结合能越大，原子核结构一定越稳定，故B错误；康普顿效应深入地揭示了光的粒子性，遵守能量守恒和动量守恒，它表明光子不仅具有能量而且具有动量，故C正确；当吸收的光子能量等于两能级间的能级差，才能被氢原子吸收，所以不同频率的光照射处于基态的氢原子时，只有某些频率的光可以被氢原子吸收，故D错误．所以C正确，ABD错误．
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．C
【解析】
放射性元素的半衰期与外界环境无关，选项A错误；爱因斯坦为解释光电效应现象提出了光子说，选项B错误；处于n＝3能级状态的大量氢原子自发跃迁时，能发出种频率的光子，选项C正确；普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说，建立了量子论，选项D错误；故选C.
6．C
【解析】
A、因为衰变时质量数不变，所以衰变的次数，在衰变的过程中电荷数总共少6×2=12，则衰变的次数，故选项A错误；
B、核反应方程式为?，可以根据质量数和电荷数守恒判断为粒子，故选项B错误；
C、玻尔理论的假设是提出了轨道量子化和能量量子化，故选项C正确；
D、康普顿效应说明光具有粒子性，电子的衍射说明实物粒子具有波动性，故选项D错误．
7．C
【解析】
A．光电效应现象表明在一定条件下，光子的能量可以被电子吸收，A错误；
B．光电效应实验中，只有光的频率大于金属的极限频率，才能观察到光电流；与光照强度无关，B错误；
C．康普顿效应表明光子和电子、质子等实物粒子一样也具有能量和动量，C正确；
D．光的波长越长，波动性越明显，频率越高，粒子性越明显；大量光子的运动表现为波动性，单个光子的运动表现为粒子性，D错误．
8．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。
9．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.
10．CD
【解析】
A.射线是来自原子核的高频电磁波，而射线是高速的电子流，来自衰变，A错误；
B.波的频率是由波源决定的，故当声波由空气进入水中，频率不变。声波从空气传入水中，波速变大，由波速公式得知，声波的波长变长，B错误；
C.电容器充电的过程，磁场能转化为电场能，电流在减小，线圈中电流产生的磁场的磁感应强度减小，而电压在增大；当电压达到最大值时，充电完毕，电流强度零；电容器放电的过程，电场能转化为磁场能，电流在增大，线圈中电流产生的磁场的磁感应强度增大，而电压在减小；当放电完毕时，电流强度最大，线圈两端电势差最小为0，C正确；
D.光电效应和康普顿效应说明了光具有粒子性，同时没有否定波动性，D正确．
【点睛】
该题考查多个不同的知识点，解决本题的关键知道在LC振荡电路中，当电容器充电时，电流在减小，电容器上的电荷量增大，磁场能转化为电场能；当电容器放电时，电流在增大，电容器上的电荷量减小，电场能转化为磁场能．
11．减小 无 粒子性 正 能 >
【解析】
(1)在A处用一紫外线灯照射锌板，锌板产生光电效应，光电子射出后，锌板带正电，用一带少量负电的金属小球与锌板接触，会使锌板上带的正电减少，验电器指针偏角将减小。
(2)钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转，说明黄光不能使锌板产生光电效应；改用红外线灯照射锌板，红外线的频率小于黄光的频率，红外线也不能使锌板产生光电效应，验电器指针无偏转。
(3)光电效应实验和康普顿实验都证明了光具有粒子性。
紫外线灯照射锌板，锌板产生光电效应，光电子射出后，锌板带正电，验电器带正电，验电器的金属片张开。
只要入射光的频率大于截止频率，光电效应就会发生。较弱的紫外线照射锌板，锌板一样产生光电效应，光电子射出后，锌板带正电，验电器带正电，验电器的金属片张开。
乙图中光子与电子碰撞后，光子的能量减小，光子的频率减小，则。
12．
【解析】
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。
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．