山东省宁阳第四中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-5：5.2康普顿效应 课时练（含解析）

5.2康普顿效应
1．人类对光的本性的认识经历了曲折的过程．下列关于光的本性的陈述中不符合科学规律或历史事实的是（ ）
A．牛顿的“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”本质上是不同的
B．光的双缝干涉实验显示了光具有波动性
C．爱因斯坦预言了光是一种电磁波
D．光既具有粒子性又具有波动性
2．下列事例中表明光子不但具有能量，而且象实物粒子一样具有动量的是 （ ）
A．康普顿效应 B．光的偏振现象
C．光的色散现象 D．光的干涉现象
3．关于康普顿效应，下列说法正确的是 (　　)
A．康普顿效应证明光具有波动性
B．康普顿在研究石墨对X射线的散射时发现，在散射的X射线中，有些波长变短了
C．康普顿在研究石墨对X射线的散射时发现，在散射的X射线中，有些波长变长了
D．康普顿效应可用经典电磁理论进行解释
4．下列说法中正确的是（ ）
A．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分能量转移给电子，因此光子散射后波长变短
B．结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
C．若要使处于能级n=3的氢原子电离，可以采用两种方法：一是用能量为的电子撞击氢原子二是用能量为的光子照射氢原子
D．由于核力的作用范围是有限的以及核力的饱和性，不可能无节制地增大原子核而仍能使其稳定
5．频率为ν的光子，具有的能量为hν，动量为，将这个光子打在处于静止状态的电子上，光子将偏离原运动方向，这种现象称为光子的散射，下列关于光子散射的说法正确的是(　　)
A．光子改变原来的运动方向，但传播速度大小不变
B．光子由于在与电子碰撞中获得能量，因而频率增大
C．由于受到电子碰撞，散射后的光子波长小于入射光子的波长
D．由于受到电子碰撞，散射后的光子频率大于入射光子的频率
6．关于近代物理学，下列说法正确的是( )
A．如果用紫光照射某种金属发生光电效应，改用绿光照射该金属一定发生光电效应
B．一群处于n=5能级的氢原子向低能级跃迁时能辐射出9种不同频率的光
C．重核裂变过程生成中等质量的核，反应前后质量数守恒，但质量一定减少
D．X射线经物质散射后波长变短的现象称为康普顿效应
7．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，这种现象叫康普顿散射，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，则该散射被称为逆康普顿散射，这一现象已被实验证实。关于上述逆康普顿散射，下列说法中正确的是
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
8．以下有关近代物理内容的若干叙述正确的是
A．比结合能越小，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
B．光电效应和康普顿效应深入揭示了光的粒子性，前者表明光子具有能量，后者表明光子既具有能量，也具有动量
C．某原子核经过一次衰变和两次衰变后，核内中子数减少6个
D．的半衰期是5天，12 经过15天后衰变了
9．下列说法中错误的是
A．光电效应和康普顿效应都说明光具有粒子性
B．光电效应中光电子的最大动能与入射光频率有关，与入射光强度无关
C．通过α粒子散射实验卢瑟福提出了原子核式结构模型
D．太阳辐射能量主要来自于太阳内部的裂变反应
10．下列说法正确的是__________．
A．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，从而证明了原子核可再分
B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关
C．康普顿效应和电子的衍射现象说明粒子的波动性
D．氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能减小，核外电子的运动加速度增大
11．下列说法正确的是 （ ）
A．光电效应揭示了光的粒子性，而康普顿效应从动量方面进一步揭示了光的粒子性
B．卢瑟福通过粒子散射实验，提出了原子的核式结构学说
C．核反应方程中的为质子
D．一个氢原子处在n=4的能级，由较高能级跃迁到较低能级时，最多可以发出3种频率的光
12．量子理论是现代物理学两大支柱之一．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，也说明光是不连续的
D．海森伯的不确定性关系告诉我们电子的位置是不能准确测量的
13．下列说法中正确的是 （　　）
A．α粒子散射实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据
B．光电效应和康普顿效应深入揭示了光的粒子性，前者表明光子具有能量，后者表明光子除了具有能量外还具有动量
C．根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能增大，核外电子的运动速度减小．
D．正负电子对湮灭技术是一项较新的核物理技术．一对正负电子对湮灭后生成光子的事实说
14．(1) 下列说法中正确的是：（）
A．紫外线照射到金属锌板表面时能够产生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大
B．中等核的比结合能最大，因此这些核是最稳定的
C．天然放射现象的发现揭示了原子核具有复杂的结构
D．卢瑟福在研究原子结构中引入了量子化的观点
E.光电效应实验揭示了光的粒子性，康普顿效应揭示了光的波动性
F.在光的单缝衍射实验中，狭缝变窄，衍射条纹变宽
参考答案
1．C
【解析】
牛顿的“微粒说”认为光是一种实物粒子，而爱因斯坦的“光子说”认为光是一种量子化的物质．光既具有波动性又具有粒子性，光是一种电磁波，干涉是波特有的现象．
【详解】
A．牛顿的“微粒说”认为光是一种实物粒子，而爱因斯坦的“光子说”认为光是一种量子化的物质．故A正确．
B．干涉是波特有的现象，故光的双缝干涉实验显示了光具有波动性，故B正确．
C．麦克斯韦根据他的电磁理论，认为光是一种电磁波，而赫兹证实了电磁波的存在．故C错误．
D．光既具有波动性又具有粒子性，故具有波粒二象性，故D正确．
2．A
【解析】
康普顿效应表明光子不但具有能量，而且象实物粒子一样具有动量，光的偏振现象和干涉现象表明光具有波动性，故A正确
故选A
3．C
【解析】康普顿效应证明光具有粒子性,选项A错误；康普顿在研究石墨对X射线的散射时发现，在散射的X射线中，有些因为能量减小，从而波长变长了，选项B错误，C正确； 康普顿效应不可用经典电磁理论进行解释，选项D错误；故选C.
4．D
【解析】在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分能量转移给电子，因此光子散射后能量减小，波长变长，选项A错误；比 结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，选项B错误； 若要使处于能级n=3的氢原子电离，若用能量为的电子撞击氢原子，则电子的能量不可能全部传给氢原子而使其电离；若用能量为的光子照射氢原子，光子的能力可完全被氢原子吸收可使其电离，选项C错误；由于核力的作用范围是有限的以及核力的饱和性，不可能无节制地增大原子核而仍能使其稳定，选项D正确；故选D.
5．A
【解析】光子与电子碰撞后，光子方向改变，但是速度大小不变，故A正确；光子与电子碰撞将部分能量转移给电子，能量E减小，根据E=hv，则频率减小，故B错误；由于受到电子碰撞，能量减小，则频率减小，根据，知，散射后光子的波长大于入射光子的波长，散射后光子频率小于入射光子的频率，故CD错误。所以A正确，BCD错误。
6．C
【解析】如果用紫光照射某种金属发生光电效应，改用绿光照射该金属，因绿光的频率小于紫光，则不一定发生光电效应，选项A错误；一群处于n=5能级的氢原子向低能级跃迁时能辐射出 种不同频率的光，选项B错误； 重核裂变过程生成中等质量的核，反应前后质量数守恒，但由于放出能量，根据质能方程可知，生成物的质量一定减少，选项C正确；石墨对X射线散射时，部分X射线的散射光波长会变大，这个现象称为康普顿效应．选项D错误；故选C.
7．D
【解析】逆康普顿散射与康普特散射一样也遵守能量守恒定律、动量守恒定律，所以AB错误；由于有能量从电子转移到光子，所以光子的能力增大，频率变大，波长变短，故C错误；D正确。
8．B
【解析】比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，选项A错误；光电效应和康普顿效应深入揭示了光的粒子性，前者表明光子具有能量，后者表明光子既具有能量，也具有动量，选项B正确；某原子核经过一次衰变核内中子数减小2；再进过两次衰变后，核内中子数再减小2，故共减少4个中子，选项C错误； 的半衰期是5天，12 经过15天后还剩下，选项D错误；故选B.
9．D
【解析】光电效应和康普顿效应都说明光具有粒子性，选项A正确；光电效应中光电子的最大动能与入射光频率有关，与入射光强度无关，选项B正确； 通过α粒子散射实验卢瑟福提出了原子核式结构模型，选项C正确； 太阳辐射能量主要来自于太阳内部的聚变反应，选项D错误；此题选择错误的选项，故选D.
10．BD
【解析】
汤姆孙发现了电子，证明了原子是可再分的，选项A错误；黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，选项B正确；康普顿效应说明光的粒子性，选项C错误；氢原子辐射出一个光子后，能量减小，动能增大，电势能减小，选项D正确．
11．ABD
【解析】
A、光电效应、康普顿效应都揭示了光的粒子性，故A正确；
B、卢瑟福通过粒子散射实验，提出了原子的核式结构学说，故B正确；
C、核反应方程: 中，X的质量数：m=9+4﹣12=1，电荷数：z=4+2﹣6=0，所以X为中子，故C错误；
D、一个氢原子处在n=4的能级，由较高能级跃迁到较低能级时，最多可以发出4→3，3→2，和2→1三种种频率的光，故D正确．
点睛：本题主要考查了氢原子的能级公式和跃迁、光电效应、裂变反应和聚变反应等知识．光电效应、康普顿效应都说明光具有粒子性．卢瑟福通过粒子散射实验，提出了原子的核式结构学说根据电荷数守恒、质量数守恒判断X的电荷数和质量数，从而确定X为何种粒子，根据数学组合公式确定一群氢原子跃迁时可能辐射的光谱线条数．
12．ABC
【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； 康普顿效应证明光的粒子性，光具有动量，也说明光是不连续的，选项C正确； 海森伯的不确定性关系告诉我们，在微观领域，不可能同时准确地知道粒子的位置和动量．故D错误；故选ABC.
13．AB
【解析】粒子散射实验是卢瑟福原子核式结构学说的实验基础；光电效应和康普顿效应都揭示了光的粒子性；根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，根据电场力做功，分析电子的电势能和动能的变化；质量守恒定律是自然界的普遍规律；放射性元素的原子核有半数发生衰变时所需要的时间叫半衰期；
A、卢瑟福根据粒子散射实验中少数粒子发生大角度偏转，从而提出了原子核式结构模型，故A正确；
B、光电效应和康普顿效应都揭示了光的粒子性，前者表明光子具有能量，后者表明光子除了具有能量外，还具有动量，故B正确；
C、根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，总能量减小，电子的轨道半径减小，电场力对电子做正功，其电势能减小，动能增大，则速度增大，故C错误；
D、一对正负电子对湮灭后生成光子，根据爱因斯坦质能方程可知，光子有与能量相对应的质量，所以这个过程仍遵守质量守恒定律，故D错误；
14．BCF
【解析】
A、光电子的最大初动能与入射光的频率有关与光照强度无关，因此增大光照强度，若入射光的频率不变，则光子的最大初动能不变，故A错误；
B、比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，中等大小的核的比结合能最大，所以这些核是最稳定的，故B正确；
C、人们认识到原子核有复杂的结构是从天然放射现象开始的，故C正确；
D、卢瑟福提出原子的核式结构，波尔引入了量子化的观点，故D错误；
E、光电效应揭示了光的粒子性，而康普顿效应也反映了光的粒子性，故E错误；
F、在光的单缝衍射实验中，狭缝变窄，衍射条纹越宽，衍射现象越明显，故F错误．