上海市北虹高中2019-2020学年物理沪科版选修3-5：2.4实物是粒子还是波 课时作业（含解析）

2.4实物是粒子还是波
1．下列各组现象能说明光具有波粒二象性的是(　　)
A．光的色散和光的干涉 B．光的干涉和光的衍射
C．泊松亮斑和光电效应 D．光的反射和光电效应
2．下列说法正确的是（ ）
A．用紫外线照射某种金属，有光电效应现象，则用红光照射也一定有光电效应现象
B．X射线既有粒子性，也有波动性，它的波动性比粒子性更加明显
C．光波、德布罗意波都是概率波，在真空中传播速度相等
D．物体在高温时辐射可见光，在任何温度下都会辐射红外线
3．关于光的波粒二象性，下列说法中不正确的是（　　）
A．波粒二象性指的是光在一些场合表现为波动性，在另一些场合表现为粒子性
B．光波频率越高，粒子性越明显
C．能量较大的光子其波动性越显著
D．个别光子易表现出粒子性，大量光子易表现出显示波动性
4．下列说法正确的是（　　）
A．美国物理学家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，除了与入射波长相同的成分，还有波长小于入射波长的成分，这个现象称为康普顿效应
B．1912年，德国物理学家劳厄提议利用晶体中排列规则的物质微粒作为衍射光栅，来检验电子的波动性。实验最终获得成功，证实了电子是一种物质波
C．加速电压越大，电子显微镜的分辨本领越强
D．光的波动性是由光子之间的相互作用引起的
5．下列说法错误的是（　　）
A．黑体辐射电磁波的强度按波长分布，与黑体的温度无关
B．德布罗意提出了实物粒子也具有波动性的猜想，而电子衍射实验证实了他的猜想
C．用频率一定的光照射某金属发生光电效应时，入射光越强，单位时间发出的光电子数越多
D．光电效应和康普顿效应都揭示了光具有粒子性
6．下列关于物理发展进程中重要事件的描述正确的是（ ）
A．物质波是概率波而机械波不是概率波
B．原子核越大，它的结合能越高，原子核中核子结合得越牢固
C．库仑发现了点电荷的相互作用规律；汤姆孙通过实验测定了元电荷的数值
D．衰变中的电子实质上是基态电子吸收能量后电离成的自由电子
7．以下说法中正确的是(　　)
A．光波是概率波，物质波不是概率波 B．实物粒子不具有波动性
C．实物粒子也具有波动性，只是不明显 D．光的波动性是光子之间相互作用引起的
8．关于光的理解，下列正确的是（ ）
A．光电效应和康普顿效应都表明光具有粒子性
B．光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子
C．德布罗意是历史上第一个实验验证了物质波存在的人
D．牛顿的微粒说与爱因斯坦的光子说本质上是一样的
9．下列说法正确的是__________
A．普朗克曾经大胆假设：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的整数倍，这个不可再分的最小能量值也叫做能量子
B．德布罗意提出：实物粒子也具有波动性，而且粒子的能量和动量P跟它对应的波的频率和波长之间，遵从和
C．光的干涉现象中，干涉亮条纹部分是光子到达几率大的地方
D．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
E.X射线是处于激发态的原子核辐射出的
10．下列物理实验中，能说明粒子具有波动性的是
A．通过研究金属的遏止电压与入射光频率的关系，证明了爱因斯坦方程的正确性
B．通过测试多种物质对X射线的散射，发现散射射线中有波长变大的成分
C．通过电子双缝实验，发现电子的干涉现象
D．利用晶体做电子束衍射实验，证实了电子的波动性
11．a、b是两种单色光，其光子能量分别为 ，，其中
A．a、b光子动量之比为
B．若a、b入射到同一双缝干涉装置上，则相邻亮条纹的间距之比
C．若a、b都能使某种金属发生光电效应，则光电子最大初动能之差
D．若a、b是由处在同一激发态的原子跃迁到a态和b态时产生的，则a、b两态能级之差
12．下列说法正确的是（ ）
A．电子衍射现象的发现为物质波理论提供了实验支持
B．已知氡的半衰期是3.8天，若有8个氡原子核，经过7.6天后就一定只剩下两个氡原子核了
C．各种原子的发射光谱都是线状谱，不同原子的发光频率不一样，因此每种原子都有自己的特征谱线，人们可以通过光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成
D．物质波是一种概率波，在微观物理学中可以用“轨迹”来描述粒子的运动
13．下列说法正确的是
A．发生α或β衰变时，原子核从高能级向低能级跃迁时辐射γ光子
B．分别用X射线和绿光照射同一金属表面能发生光电效应，则用X射线照射时光电子的最大初动能较小
C．宏观物体的物质波波长非常小，极难观察到它的波动性
D．均匀变化的磁场产生均匀变化的电场向外传播形成了电磁波
14．下列说法中正确的是（ ）
A．电子的衍射现象说明实物粒子也具有波动性
B．β衰变是原子核内部一个质子转化成一个中子的过程
C．裂变物质的体积小于临界体积时，链式反应不能进行
D．235U的半衰期约为7亿年，随地球环境的变化，半衰期可能变短
参考答案
1．C
【解析】
A.光的色散、干涉都说明光具有波动性，选项A错误；
B.光的干涉和光的衍射都说明光具有波动性，选项B错误；
C.泊松亮斑说明光具有波动性，光电效应现象说明光又具有粒子性。选项C正确；
D.光的反射说明光具有类似于实物粒子的特性，光电效应现象说明光又具有粒子性，故D错误。
2．D
【解析】
试题分析: 当入射光的频率大于金属的极限频率时有光电效应现象．现用紫外线照射某种金属，有光电效应现象，因红光的频率小于紫光的频率，故用红光照射时，不一定有光电效应现象，A错；X射线既有粒子性，也有波动性，当少数时体现粒子性，多数时，体现波动性，B错；光波、德布罗意波都是概率波，在真空中，光的传播速度大，C错；物体在高温时辐射可见光，在任何温度下都会辐射红外线，D对．
考点:光电效应、概率波、黑体辐射．
【名师点睛】光电效应规律
（1）每种金属都有一个极限频率．
（2）光子的最大初动能与入射光的强度无关．只随入射光的频率增大而增大．
（3）光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的．
（4）光电流的强度与入射光的强度成正比．
3．C
【解析】
A．光的波粒二象性是指光波同时具有波和粒子的双重性质，但有时表现为波动性，有时表现为粒子性，故A不符合题意；
BC．在光的波粒二象性中，频率越大的光，光子的能量越大，粒子性越显著，频率越小的光其波动性越显著，故B不符合题意，C符合题意。
D．光既具有粒子性，又具有波动性，大量的光子波动性比较明显，个别光子粒子性比较明显，故D不符合题意。
故选C。
4．C
【解析】
A．美国物理学家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，除了与入射波长相同的成分外，还有波长大于入射波长的成分，这个现象称为康普顿效应，故A错误；
B．1912年，德国物理学家劳厄提议，利用晶体中排列规则的物质微粒作为光栅，来检验伦琴射线的波动性，实验获得了成功，证实伦琴射线就是波长为十分之几纳米的电磁波，故B错误；
C．光的波长越大，则波动性越强越容易发生明显衍射；而电子的波长
可知电子的速度越大，波长越短，越不容易发生明显的衍射，所以增大加速电压，增大电子束的速度，有利于提高分辨率，故C正确；
D．在光的双缝干涉实验中，减小光的强度，让光子通过双缝后，光子只能一个接一个地到达光屏，经过足够长时间，仍然发现相同的干涉条纹。这表明光的波动性不是由光子之间的相互作用引起的，故D错误；
故选C。
5．A
【解析】
A．根据黑体辐射规律知，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，故A与题意相符；
B．德布罗意首先提出了物质波的猜想，之后电子衍射实验证实了他的猜想，故B与题意不符；
C．用频率一定的光照射某金属发生光电效应时，入射光越强，则光束中的光电子的数目越多，单位时间发出的光电子数越多，故C与题意不符；
D．光电效应和康普顿效应都揭示了光具有粒子性，故D与题意不符。
故选A。
6．A
【解析】物质波又称德布罗意波，是一种概率波，指空间中某点某时刻可能出现的几率，其中概率的大小受波动规律的支配．与机械波是不同的概念，A正确；比结合能是原子核结合能对其中所有核子的平均值，亦即若把原子核全部拆成自由核子，平均对每个核子所要添加的能量．用于表示原子核结合松紧程度． 结合能是两个或几个自由状态的粒子结合在一起时释放的能量，当比结合能越大，原子核中的核子结合的越牢固，原子核越稳定，B错误；库仑发现了点电荷的相互作用规律，密立根测定了元电荷的数值，C错误； 衰变中产生的射线实际上是原子核内的中子转化为质子同时释放出电子，故D错误；
7．C
【解析】光波和物质波都是概率波，选项A错误； 实物粒子也具有波动性，只是不明显，选项B错误，C正确；光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的，选项D错误；故选C.
点睛：宏观世界里找不到既有粒子性又有波动性的物质，同时波长长的更容易体现波动性，波长短可以体现粒子性．
8．A
【解析】
物体在光的照射下发射出电子的现象叫光电效应，根据爱因斯坦光子说的理论可知，光电效应说明了光具有粒子性．康普顿效应也揭示了光具有粒子性．A正确；光同时具有波粒二象性，B错误；德布罗意是历史上第一个提出物质波的人，C错误；牛顿认为光是一种实物，是一些硬的小球，是按照牛顿运动定路运动的．爱因斯坦的光子说认为，光子还是波动，只不过是一种不连续的，分离的粒子状的波动，D错误．
9．ABC
【解析】
A．普朗克把最小的能量单位叫做能量子，所以A选项是正确的；
B．德布罗意提出实物粒子也具有波动性，所以B选项是正确的；
C．光子到达频率高的区域就是光亮区，所以C选项是正确的；
D．在康普顿效应中，光子动量减小，据可知波长变大，康普顿效应揭示了光的粒子性，故D错误；
E．X射线是处于激发态的原子内层电子受激辐射出的，故E错误；
故选ABC。
【点睛】
普朗克提出能量量子化，能量都是能量子的整数倍；关系式和中，能量与动量体现粒子性，而频率与波长体现波动性；干涉现象中，亮条纹部分是光子到达几率大；而暗条纹则是光子到达几率小，康普顿效应中，一部分动量转移给电子，光子散射后波长变长；对于半衰期不会受到环境因素的影响，从而即可求解．
10．CD
【解析】
通过研究金属的遏止电压与入射光频率的关系，证明爱因斯坦方程光电效应方程的正确性，这句话正确，但是这证明了光的粒子性，A错误；康普顿效应实验证明了光的粒子性，B错误；干涉、衍射现象是光特有的现象，因此双缝干涉以及衍射现象均说明了光的波动性，CD正确．
11．BC
【解析】
A．根据德布罗意方程，以及光子能量公式可得，故，A错误；
B．根据可知，因为，故，所以，B正确；
C．根据电子最大初动能可知，故可得，C正确；
D．根据公式 ，又由同一激发态原子跃迁所以相同，且都由高能级往低能级跃迁，所以 ，D错误．
12．AC
【解析】
电子衍射现象的发现为物质波理论提供了实验支持，选项A正确；半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数原子核的衰变不适应，故选项B错误；各种原子的发射光谱都是线状谱，不同原子的发光频率不一样，因此每种原子都有自己的特征谱线，人们可以通过光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成，选项C正确；物质波是一种概率波，在微观物理学中不可用“轨迹”来描述粒子的运动，粒子在空间各个点出现的几率符合波函数规律，故D错误；
13．AC
【解析】
A．发生α或β衰变时，原子核从高能级向低能级跃迁时辐射γ光子，选项A正确；
B．分别用X射线和绿光照射同一金属表面能发生光电效应，因X射线频率较大，根据，则用X射线照射时光电子的最大初动能较大，选项B错误；
C．宏观物体的物质波波长非常小，极难观察到它的波动性，选项C正确；
D．均匀变化的磁场产生稳定不变的电场，不能产生电磁波，选项D错误。
14．AC
【解析】 电子的衍射现象说明实物粒子也具有波动性，选项A正确； β衰变是原子核内部一个中子转化成一个质子子的过程，选项B错误； 裂变物质的体积小于临界体积时，链式反应不能进行，选项C正确；半衰期与外界环境无关，选项D错误；故选AC.