上海市甘泉高中2019-2020学年物理沪科版选修3-5：2.3光是波还是粒子 跟踪训练（含解析）

2.3光是波还是粒子
1．光具有波粒二象性，能说明光具有粒子性的实验是（ ）
A．光的干涉和衍射 B．光的干涉和光电效应
C．光的衍射和康普顿效应 D．光电效应和康普顿效应
2．波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的是（　　）
A．光电效应和康普顿效应都揭示了光的波动性
B．热中子束射到晶体上产生的衍射图样说明中子具有粒子性
C．光的波粒二象性表明一束传播的光，有的光是波，有的光是粒子
D．速度相同的质子和电子相比，电子的波动性更为明显
3．现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光照射时，有光电流产生．关于光电效应及波粒二象性，下列说法正确的是
A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，光电流变大
B．光的波长越长，其粒子性越显著；频率越高，其波动性越显著
C．入射光的频率变高，光强不变，光电子的最大初动能不变
D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生
4．关于波粒二象性，下列说法正确的是（　　）
A．微观粒子一会像粒子，一会像波 B．粒子在空间出现的概率可以用波动规律来描述
C．只是光子的属性 D．只是电子、质子等微观粒子的属性
5．光电管是把光信号转变为电信号的仪器，今用频率为的光照射光电管，发射光电子的最大初动能为E。若改用频率为的光照射该光电管，发射光电子的最大初动能是（是普朗克常量）（　　）
A． B． C． D．
6．对于光的认识，下列说法不正确的是（ ）
A．在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的
B．光既具有波动性又有粒子性
C．光具有波动性就不具备粒子性，反之亦然
D．光不但是一种波，而且是一种电磁波
7．关于光的波粒二象性的说法中，正确的是( )
A．一束传播的光，有的光是波，有的光是粒子
B．光子与电子是同样的一种粒子，光波与机械波是同样的一种波
C．光的波动性是由于光子间的相互作用而形成的
D．光是一种波，同时也是一种粒子，光子说并未否定电磁说，在光子能量ε＝hν中，频率ν仍表示的是波的特性
8．下列对于光的本质的说法正确的是（ ）
A．光有时是一种粒子，有时是一种波
B．光既具有波的特性又具有粒子的特性
C．在宏观上，大量光子传播往往表现为波动性
D．在微观上，个别光子在与其他物质产生作用时，往往表现为粒子性
9．甲、乙两种金属发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光频率间的函数关系分别如图中的Ⅰ、Ⅱ所示。下列判断错误的是（ ）
A．甲金属的逸出功等于Ek1
B．乙金属的极限频率大
C．入射光的频率为时，甲金属产生的光电子的最大初动能为2Ek1
D．Ⅰ、Ⅱ的斜率是定值，与入射光和金属材料均无关
10．下列关于光的波粒二象性的说法中，正确的是（ ）
A．频率高的光是波，频率低的光是粒子
B．通常光的波长越长，其波动性越显著，波长越短，其粒子性越显著
C．少量光子产生的效果往往显示出波动性
D．大量光子产生的效果往往显示出波动性
11．下列说法不正确的是（　　）
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
12．对光的认识，下列说法中正确的是（ ）
A．个别光子的行为表现出粒子性，大量光子的行为表现出波动性
B．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
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，就不再具有波动性了
D．光的波粒二象性应理解为：在某种场合下光的波动性表现得明显，在另外的某种场合下，光的粒子 性表现得明显
13．下列关于光的干涉和衍射说法中正确的是________
A．双缝干涉证明光具有波动性，单缝衍射证明光具有粒子性
B．双缝干涉是两束相干光叠加出现的干涉现象；薄膜干涉是一束光经薄膜的前后表面反射后叠加形成的干涉现象
C．照相机镜头镀有增透膜，其作用是让各种色光都发生干涉相消，增强透射光
D．双缝干涉时，双缝间距越小，干涉条纹间距越大
E.泊松亮斑是衍射现象，证明了光具有波动性
14．如图所示是研究光电效应规律的电路。图中标有A和K的为光电管，其中K为阴极，A为阳极。
（1）现接通电源，用光子能量为10.5eV的光照射阴极K，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为6.0V；则光电管阴极材料的逸出功为________eV，现保持滑片P位置不变，增大入射光的强度，电流计的读数 __________；(选填“为零”、或“不为零”)
（2）用强黄光、弱黄光、强蓝光、弱蓝光分别照射同一个光电管做光电效应实验，得到四条光电流I与电压U的关系曲线，如图所示(其中有一条曲线图中未画出)，则曲线甲对应的入射光为_________(填“强黄光”、“弱黄光”、“强蓝光”或“弱蓝光”)，曲线丙对应的入射光为_________。(填“黄光”或“蓝光”)
参考答案
1．D
【解析】
光的干涉和衍射是波特有的现象，不能说明光具有粒子性，而光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性，故D正确。
2．D
【解析】
A． 光电效应和康普顿效应都揭示了光的粒子性，故A错误；
B． 热中子束射到晶体上产生的衍射图样说明中子具有波动性，衍射是波的特征，故B错误；
C． 光都具有波粒二象性，光同时具有波和粒子的特性，并非有的光是波，有的光是粒子，故C错误；
D． 质子和电子都有波动性，由，可知，相同速度的电子和质子，由于质子的质量较大，所以其物质波波长较短，所以电子的波动性更为明显。故D正确。
故选D。
3．A
【解析】
A. 保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大，因为饱和光电流与入射光的强度成正比，A正确．
B. 光的波长越长，越容易发生干涉、衍射等现象，其波动性越显著，频率越高，能量越高，其粒子性越显著；B错误．
C. 根据光电效应的规律，光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，所以入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大，C错误．
D. 如果入射光的频率小于极限频率将不会发生光电效应，不会有光电流产生，D错误．
4．B
【解析】
A．波粒二象性是指频率较大的容易表现为较强微粒性，频率较小的容易表现为较强波动性；大量光子表现为波动性，个别光子表现为微粒性，选项A错误；
B．光具有波粒二象性，属于概率波，因此光子在空间各点出现的可能性大小（概率）可以用波动规律来描述，故B正确；
CD．波粒二象性不只是光子的属性，也不只是电子、质子等微观粒子的属性，所有物体都具有波粒二象性，故CD错误。
故选B。
5．B
【解析】
ABCD．设光电管的逸出功为，根据爱因斯坦光电效应方程得
，
解方程组得
ACD错误B正确。
故选B。
6．C
【解析】
A．通过光电效应的实验，验证了光的传播不是连续的，而是非连续的一份一份的传播。选项A正确；
BC．光既具有波动性又有粒子性。某种场合下光的波动性表现的明显，另外场合光的粒子性表现得明显，但光的波动性和粒子性是同时同在的。选项B正确，选项C错误；
D．电磁波范围很长，光的波长范围包含其中，可以认为光是一种电磁波。选项D正确。
故选C。
7．D
【解析】
光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性．当光和物质作用时，是一份一份的，表现出粒子性；光的干涉、衍射又说明光是一种波，光既不同于宏观的粒子，也不同于宏观的波．光具有波粒二象性，光的波动性与粒子性不是独立的，由公式ε＝hν可以看出二者是有联系的．光的粒子性并没有否定光的波动性．故D正确，ABC错误。
【点睛】
本题解题的关键是把握住：光具有波粒二象性是微观世界具有的特殊规律，大量光子运动的规律表现出光的波动性，而单个光子的运动表现出光的粒子性．光的波长越长，波动性越明显，波长越短，其粒子性越显著．
8．BCD
【解析】
光既具有波的特性又具有粒子的特性，即光具有波粒二象性，光既是波也是粒子，在宏观上，大量光子传播往往表现为波动性，在微观上，个别光子在与其他物质产生作用时，往往表现为粒子性。故BCD三项正确，A项错误。
9．C
【解析】
A．根据光电效应方程
图像与纵截距的绝对值等于逸出功，则甲的逸出功是，故A正确，不符合题意；
B．逸出功为
由图可知Ⅱ金属的逸出功较比Ⅰ的逸出功大，则有Ⅱ金属的极限频率比Ⅰ的极限频率大，故B正确，不符合题意；
C．根据光电效应方程
当频率为时，则有
当当频率为2时，则有
故C错误，符合题意；
D．根据光电效应方程，图像的斜率是普朗克常量h，与入射光和金属材料均无关，故D正确，不符合题意。
故选C。
10．BD
【解析】
光的波粒二象性指的是少量光子产生的效果往往显示出粒子性；大量光子产生的效果往往显示出波动性；通常光的波长越长，其波动性越显著，波长越短，其粒子性越显著，因此BD正确
11．ABD
【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，还有波长大于的成分，这个现象称为康普顿效应，选项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，选项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，选项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，选项D错误。
本题选不正确的，故选ABD。
12．ABD
【解析】
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。
13．BDE
【解析】
A．双缝干涉证明光具有波动性，单缝衍射也证明光具有波动性，选项A错误；
B．双缝干涉是两束相干光叠加出现的干涉现象；薄膜干涉是一束光经薄膜的前后表面反射后叠加形成的干涉现象，选项B正确；
C．照相机镜头镀有增透膜，增透膜的厚度为绿光在增透膜内波长的，各种色光的波长不同，不可能让各种色光都发生干涉相消，故C错误；
D．根据，双缝干涉时，双缝间距d越小，干涉条纹间距越大，选项D正确；
E．泊松亮斑是衍射现象，证明了光具有波动性，选项E正确；
故选BDE.
14． 为零 强黄光 蓝光
【解析】
（1）[1]电流计的读数恰好为零，此时电压表的示数为6.0V，根据动能定理得
再根据光电效应方程知
[2]光电效应的产生的最大初动能与入射光的强度无关，与入射光的频率有关，故电流计的读数为零。
（2）[3]根据光电效应方程
再根据动能定理可得
得
频率越大则对应的截止电压越大，黄光的频率小于蓝光的频率，所以甲和乙对应是黄光，截止电压相等，光的频率相等，根据光电流的大小与光强成正比，可知甲的光强大于乙的光强，曲线甲是强黄光。
（2）[4] 频率越大则对应的截止电压越大，黄光的频率小于蓝光的频率，所以曲线丙是蓝光。