6.3光的波粒二象性同步練習2021—2022學年高中物理滬教版（2019）選擇性必修第三冊一、選擇題（共15題）1．關于康普頓效應，下列說法正確的是（　?。?/span>A．康普頓效應證明光具有波動性B．康普頓效應可用經(jīng)典電磁理論進行解釋C．康普頓在研究石墨對射線的散射時發(fā)現(xiàn)，在散射的射線中，有些波長變長了D．康普頓在研究石墨對射線的散射時發(fā)現(xiàn)，在散射的射線中，有些波長變短了2．以下說法正確的是（　　）A．光從空氣進入水中后波長變大B．康普頓效應表明光子具有動量C．自然光透過一個偏振片后就成為偏振光，偏振光經(jīng)過一個偏振片后又還原為自然光D．在真空中傳播的光是橫波，在空氣中傳播的光是縱波3．人類對光的本性的認識經(jīng)歷了曲折的過程．下列關于光的本性的陳述不符合科學規(guī)律或歷史事實的是(          )A．牛頓的“微粒說”與愛因斯坦的“光子說”本質(zhì)上是一樣的．B．光的雙縫干涉實驗顯示了光具有波動性．C．麥克斯韋預言了光是一種電磁波．D．光具有波粒二象性．4．下列敘述正確的是（     ）A．普朗克引入能量子的概念，得出黑體輻射的強度按波長分布的公式，與實驗符合得非常好，并由此開創(chuàng)了物理學的新紀元B．康普頓效應表明光子具有能量C．牛頓運動定律至適用于宏觀低速物體，動量守恒定律只能適用于微觀高速物體的碰撞D．湯姆遜通過α粒子散射實驗，提出了原子具有核式結構5．從光的波粒二象性出發(fā)，下列說法正確的是（　?。?/span>A．光是高速運動的微觀粒子，每個光子都具有波粒二象性B．光的頻率越高，光子的能量越大C．在光的干涉中，暗條紋的地方是光子不會到達的地方D．在光的干涉中，光子一定到達亮條紋的地方6．康普頓散射的主要特征是（　?。?/span>A．散射光的波長與入射光的波長全然不同B．散射光的波長有些與入射光的相同，但有些變短了，散射角的大小與散射波長無關C．散射光的波長有些與入射光的相同，但也有變長的，也有變短的D．散射光的波長有些與入射光的相同，有些散射光的波長比入射光的波長長些，且散射光波長的改變量與散射角的大小有關7．兩束單色光A、B的波長分別為、，且，已知普朗克常量為h、光速為c，則下列說法正確的是（　　）A．B光在水中發(fā)生全反射時的臨界角較大B．用同一裝置進行楊氏雙縫干涉實驗時，可以觀察到B光產(chǎn)生的條紋間距較大C．A、B兩種光子的動量之比為D．光電效應實驗中，單色光A照射某金屬板時，剛好有光電子從金屬表面逸出。當單色光B照射該金屬板時，光電子的最大初動能為8．下列說法中正確的是   （   ）A．黑體輻射時，隨著溫度的升高，一方面各種波長的輻射強度都有增加，另一方面輻射強度的極大值向頻率較小的方向移動B．在康普頓效應中，當入射光子與晶體中的電子碰撞時，把一部分能量轉移給電子，因此光子散射后波長變短C．盧瑟福通過對α粒子散射實驗的研究，揭示了原子核的組成．D．各種原子的發(fā)射光譜都是線狀譜，不同原子的發(fā)光頻率不一樣，因此每種原子都有自己的特征譜線，人們可以通過光譜分析來鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成．9．為了做好疫情防控工作，考試時工作人員利用紅外線體溫計對考生進行體溫檢測。紅外線體溫計的工作原理是：被測人員輻射的光線只有紅外線可被捕捉，并轉變成電信號，該信號再經(jīng)換算轉變?yōu)楸粶y目標的溫度值。圖為氫原子能級示意圖，已知普朗克常量為，光在真空中的速度為，元電荷。紅外線中只有波長在0.76至14的范圍內(nèi)的才能被捕捉。要使氫原子輻射出的光子可被紅外線體溫計捕捉，最少應給處于n=1的氫原子提供的能量為（　?。?/span>A．2.55eV B．12.09eV C．12.75eV D．10.20eV10．下列說法正確的是（       ）A．光電效應是原子核吸收光子向外釋放電子的現(xiàn)象B．康普頓在研究石墨對ⅹ射線的散射時發(fā)現(xiàn)，有些散射波的波長比入射波的波長略大C．波爾首先把能量子引入物理學，正確地破除了“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念D．由可知，在密閉的容器中混合存放一定比例的氦氣和氮氣，幾天后將有氧氣生成11．下列說法正確的是（　　）A．某黑體在不同溫度下的輻射強度與波長的關系如圖甲所示，則溫度B．同一光電管的光電流與電壓之間的關系曲線如圖乙所示，則入射光的頻率關系為C．圖丙為康普頓效應的示意圖，入射光子與靜止的電子發(fā)生碰撞，碰后散射光的波長變短D．在兩種固體薄片上涂上蠟，用燒熱的針接觸固體背面上一點，蠟熔化的范圍如圖丁所示，則a一定是非晶體，b一定是晶體12．下列說法正確的是（　　）A．平均速度、瞬時速度和加速度等描述運動所需的概念是伽利略首先建立的B．牛頓在前人研究的基礎上發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，并“稱”出了地球的質(zhì)量C．光電效應現(xiàn)象由愛因斯坦發(fā)現(xiàn)，并對其做出了正確的解釋D．光電效應揭示了光的粒子性，證明了光子除了能量之外還具有動量13．關于康普頓效應下列說法中正確的是（       ）A．石墨對X射線散射時，部分射線的波長變長短B．康普頓效應僅出現(xiàn)在石墨對X射線的散射中C．康普頓效應證明了光的波動性D．光子具有動量14．下列說法正確的是(    )A．在康普頓效應中,當入射光子與晶體中的電子碰撞時,把一部分能量轉移給電子,因此,光子散射后波長變小B．玻爾的原子結構理論是在盧瑟福核式結構學說上引入了量子理論C．光電效應現(xiàn)象說明光具有波動性D．在黑體輻射中隨著溫度的升高,一方面各種波長的輻射強度都會增加;另一方面輻射強度的極大值向波長較長的方向移動15．物理學發(fā)展史上有重要地位的物理實驗，以及與之相關的物理學發(fā)展史的說法，其中錯誤的是（     ）A．粒子散射實驗是原子核式結構理論的實驗基礎B．光電效應實驗表明光具有粒子性C．電子的發(fā)現(xiàn)揭示了原子不是構成物質(zhì)的最小微粒D．康普頓效應進一步證實了光的波動特性二、填空題（共4題）16．康普頓效應和光子的動量（1）康普頓效應：在研究石墨對X射線的散射時，發(fā)現(xiàn)在散射的X射線中，除了與入射波長λ0相同的成分外，還有波長____λ0的成分，這個現(xiàn)象稱為康普頓效應。（2）康普頓效應的意義：康普頓效應表明光子不僅具有能量而且具有動量。（3）光子的動量a.表達式：。b.說明：在康普頓效應中，當入射的光子與晶體中的電子碰撞時，要把一部分動量轉移給電子，光子的動量可能變小。因此，有些光子散射后波長_____。17．科學家通過X射線的衍射來獲得晶體的結構圖像．已知普朗克常量為h，真空的光速為c.若X射線在真空中的波長為λ，其對應的光子能量E＝________，該光子與電子碰撞后其波長將________(選填“變大”“不變”或“變小”)．18．在圖裝置中，陰極K在光子動量為p0的單色光1的照射下發(fā)生了光電效應，調(diào)節(jié)滑片P至某一位置，使電流表的示數(shù)恰好為零；在保持上述滑片P的位置不變的情況下，改用光子動量為0.5p0的單色光2照射陰極K，則電流表的示數(shù)將________(選填“為0”或“不為0”)，單色光1、2的波長之比為________．19．判斷下列說法的正誤。（1）光子的動量與波長成反比。(    )（2）光子發(fā)生散射后，其波長變大。(    )（3）光具有粒子性，但光子又不同于宏觀觀念的粒子。(    )（4）光在傳播過程中，有的光是波，有的光是粒子。(    )三、綜合題（共4題）20．對應于的能量子，其電磁輻射的頻率和波長各是多少？它是什么顏色的？21．我國自行研制的一種大型激光器，能發(fā)出頻率為ν、功率為P0的高純度和高亮度激光．如圖所示，光電管的陰極K用某金屬制成，閉合開關S，當該激光射向陰極，產(chǎn)生了光電流．移動變阻器的滑片P，當光電流恰為零時，電壓表的示數(shù)為Uc，已知普朗克常量為h，電子電荷量為e，真空中的光速為c．求：①激光器發(fā)出的光子的動量p；②光電管陰極K的截止頻率νc．22．已知太陽光垂直射到地球表面上時，地球表面的單位面積上單位時間接收到的太陽光的能量為P0。假如認為太陽光為單一頻率的光，且波長為，光速為c。普朗克常量為h。由于地球離太陽很遠，所以照射到地球表面的太陽光可近似看成平行光。現(xiàn)有一個半徑為R的半球體，球心為O，倒扣在地面上，太陽光垂直于地面入射到半球面上，如圖甲所示。圖乙為平放在地面上的半徑同為R的圓盤。（1）試比較單位時間打到半球面上的光子數(shù)N甲和單位時間打到圓盤上的光子數(shù)N乙的大小關系；（2）由于太陽光的作用，會使半球體或圓盤受到一個向下的壓力。為比較太陽光對圖甲中半球體的壓力和對圖乙中圓盤的壓力的大小關系，某同學想到了利用微元法的思想來進行計算。他在半球面上取一條很窄的環(huán)帶狀球面ABCD，AB是一個以O1為圓心的圓的直徑，CD是以O1正上方離O1很近的O2（圖中未畫出）為圓心的圓的直徑，∠AOO1=θ。由于AD很短，故整個環(huán)帶狀球面可看成與水平方向成θ角的斜面。設該環(huán)帶狀球面的面積為S1，其在地面上的投影記為S2。試在以下兩種情況下分別寫出太陽光對S1面和對S2面（假設太陽光直接穿過球面照射到S2上）的壓力的表達式，并比較大小。A．所有照射到球面上的太陽光均被吸收；B．所有照射到球面上的太陽光均被反射，反射前后頻率不變，且反射方向遵循光的反射定律。23．當用頻率為的紫光分別照射銫、鋅和銀的表面時，能產(chǎn)生光電效應嗎？為什么？若能產(chǎn)生光電效應，逸出的光電子的最大動能是多大？（已知銫的逸出功為1.9eV，鋅的逸出功為3.34eV，銀的逸出功為4.63eV）
參考答案：1．C2．B3．A4．A5．B6．D7．D8．D9．C10．B11．A12．A13．D14．B15．D16．     大于     變大17．          變大18．     為0     1∶219．     對     對     對     錯20．頻率為5.13×1014Hz，波長為5.85×10-7m，為黃色光。21．① p= ②   νc=ν-22．（1）；（2）A．在時間內(nèi)，射到S1面上的光子數(shù)為光子被完全吸收，根據(jù)動量定理，光子受到的力為F1，則得根據(jù)牛頓第三定律，S1面受到的力為同理，S2面受到的力為 又因為，故            B．在在時間內(nèi)，射到S1面上的光子數(shù)仍為，所有光子均被反射，設每個光子被反射前、后的動量變化量為，則方向垂直于S1面，如圖所示根據(jù)動量定理，光子受到的作用力F3，則得方向垂直于S1面斜向上根據(jù)牛頓第三定律，S1面受到的力垂直于S1面斜向下，其豎直向下的分力為S1面所受到的合力，即同理，可求出S2面所受到的光子作用力為F4故得可見。                 ?23．該光照射銫時能產(chǎn)生光電效應，逸出的光電子的最大初動能是1.0eV，而照射鋅和銀的表面時，由于該光子的能量值小于鋅和銀的逸出功，所以不能產(chǎn)生光電效應 

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6.3 光的波粒二象性

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