开封市置地高中2019-2020学年高中物理人教版选修3-5：17.3粒子的波动性 同步练习（含解析）
文档属性
| 名称 | 开封市置地高中2019-2020学年高中物理人教版选修3-5：17.3粒子的波动性 同步练习（含解析） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 101.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-07-17 11:32:26 | ||
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文档简介
2.3康普顿效应及其解释
1．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
2．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
3．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
4．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
5．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
6．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
7．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
8．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
9．1905 年爱因斯坦提出光子假设，成功地解释了光电效应，因此获得 1921年诺贝尔物理学奖。 下列关于光电效应的描述正确的是
A．只有入射光的波长大于金属的极限波长才能发生光电效应
B．金属的逸出功与入射光的频率和强度无关
C．用同种频率的光照射各种金属，发生光电效应时逸出的光电子的初动能都相同
D．发生光电效应时，保持入射光的频率不变，减弱入射光的强度，从光照射到金属表面到发射出光电子的时间间隔将明显增加
10．激光在“焊接”视网膜的眼科手术中有着广泛的应用。在一次手术中，所用激光的波长λ=6.610-7m，每个激光脉冲的能量E=1.510-2J。则每个脉冲中的光子数目是（已知普朗克常量，光速）（ ）
A．3×1016 B．3×1012 C．5×1016 D．5×1012
11．光子的能量与之成正比的是（ ）
A．光速 B．光的频率 C．光的波长 D．光速的平方
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
参考答案
1．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.
2．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.
3．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。
4．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.
5．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。
6．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.
7．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.
8．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
9．B
【解析】
只有入射光的波长小于金属的极限波长才能发生光电效应，选项A错误；金属的逸出功由金属本身决定，与入射光的频率和强度无关，选项B正确；由于不同金属的逸出功不同，则如果用同种频率的光照射各种金属，发生光电效应时逸出的光电子的初动能不相同，选项C错误；发生光电效应时，保持入射光的频率不变，减弱入射光的强度，从光照射到金属表面到发射出光电子的时间间隔不变，只是逸出的光电子的数量减小，选项D错误.
10．C
【解析】
每个光子的能量为
每个激光脉冲的能量为E，则每个脉冲中的光子数目
代入数据，解得
故ABD错误，C正确。
故选C。
11．B
【解析】
根据可知，光子的能量与光的频率成正比。
故选B。
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；
1．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
2．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
3．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
4．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
5．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
6．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
7．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
8．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
9．1905 年爱因斯坦提出光子假设，成功地解释了光电效应，因此获得 1921年诺贝尔物理学奖。 下列关于光电效应的描述正确的是
A．只有入射光的波长大于金属的极限波长才能发生光电效应
B．金属的逸出功与入射光的频率和强度无关
C．用同种频率的光照射各种金属，发生光电效应时逸出的光电子的初动能都相同
D．发生光电效应时，保持入射光的频率不变，减弱入射光的强度，从光照射到金属表面到发射出光电子的时间间隔将明显增加
10．激光在“焊接”视网膜的眼科手术中有着广泛的应用。在一次手术中，所用激光的波长λ=6.610-7m，每个激光脉冲的能量E=1.510-2J。则每个脉冲中的光子数目是（已知普朗克常量，光速）（ ）
A．3×1016 B．3×1012 C．5×1016 D．5×1012
11．光子的能量与之成正比的是（ ）
A．光速 B．光的频率 C．光的波长 D．光速的平方
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
参考答案
1．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.
2．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.
3．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。
4．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.
5．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。
6．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.
7．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.
8．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
9．B
【解析】
只有入射光的波长小于金属的极限波长才能发生光电效应，选项A错误；金属的逸出功由金属本身决定，与入射光的频率和强度无关，选项B正确；由于不同金属的逸出功不同，则如果用同种频率的光照射各种金属，发生光电效应时逸出的光电子的初动能不相同，选项C错误；发生光电效应时，保持入射光的频率不变，减弱入射光的强度，从光照射到金属表面到发射出光电子的时间间隔不变，只是逸出的光电子的数量减小，选项D错误.
10．C
【解析】
每个光子的能量为
每个激光脉冲的能量为E，则每个脉冲中的光子数目
代入数据，解得
故ABD错误，C正确。
故选C。
11．B
【解析】
根据可知，光子的能量与光的频率成正比。
故选B。
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；