高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第三册光的波粒二象性精品导学案及答案

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▉题型1 光具有波粒二象性
【知识点的认识】
一、光的波粒二象性
1．光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有波动性．
2．光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性．
3．光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性．
1．让电子束通过电场加速后，照射到金属晶格（大小约10﹣10m）上，可得到电子的衍射图样，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．电子衍射图样说明了电子具有粒子性
B．加速电压越大，电子的物质波波长越长
C．电子物质波波长比可见光波长更长
D．动量相等的质子和电子，对应的物质波波长也相等
【答案】D
【解答】解：A．电子衍射图样说明了电子具有波动性，故A错误；
B．根据eU=12mv2
λ=ℎmv
解得λ=ℎ2meU
加速电压越大，电子的物质波波长越短，故B错误；
C．电子是实物粒子，其动量更大，根据λ=ℎp可知电子物质波波长比可见光波长更短，故C错误；
D．根据λ=ℎp，动量相等的质子和电子，对应的物质波波长也相等，故D正确。
故选：D。
2．下列现象中说明光具有波动性的是（ ）
A．黑体辐射B．康普顿效应
C．光电效应D．泊松亮斑
【答案】D
【解答】解：黑体辐射、康普顿效应、和光电效应说明光具有粒子性，泊松亮斑说明光具有波动性，故D正确，ABC错误。
故选：D。
3．关于光的本性，下列说法正确的是（ ）
A．爱因斯坦于1905年提出光子说，光子就是光电效应中的光电子
B．光电效应现象和康普顿效应分别从能量和动量角度反映了光的粒子性
C．光的波粒二象性是综合了牛顿的微粒说和惠更斯的波动说得出来的
D．大量光子产生的效果往往显示出粒子性，少量光子产生的效果往往显示出波动性
【答案】B
【解答】解：A．光子以及光电子不是同一种粒子，首先对光子而言，光子不带电，而光电子带负电，其次，光电子是光电效应中吸收光子后飞离金属表面的电子，故A错误；
B．光电效应现象以及康普顿效应分别从能量和动量角度反映了光的粒子性，故B正确；
C．光的波粒二象性认为光是一份一份的光子构成的，光的波粒二象性还认为光子是一种没有静止质量的能量团，这与牛顿的微粒说中的实物粒子有本质区别；除此之外，光同时还是一种概率波，可以用波动规律来解释，但是与惠更斯的波动说中的光是一种机械波有本质区别，故C错误；
D．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，故D错误。
故选：B。
4．下列四幅图中表明光具有粒子性的实验是（ ）
A．图甲和图乙B．图乙和图丙
C．图乙和图丁D．图丙和图丁
【答案】C
【解答】解：甲为光的干涉实验，丙为衍射实验，说明光具有波动性；乙为光电效应实验，丁为康普顿散射实验，说明光具有粒子性。
故C正确，ABD错误。
故选：C。
5．下列说法正确的是（ ）
A．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布情况只与温度有关
B．均匀变化的磁场周围一定存在着变化的电场
C．麦克斯韦预言了电磁波的存在，并通过实验捕捉到了电磁波
D．光电效应现象说明光具有波动性
【答案】A
【解答】解：A、根据黑体辐射规律：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正确；
B、变化的电场能产生磁场，变化的磁场能产生电场，但均匀变化的电场产生稳定的磁场，均匀变化的磁场能够产生稳定的电场，故B错误；
C、麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹证实了电磁波的存在，故C错误；
D、光电效应现象说明光具有粒子性，故D错误；
故选：A。
6．波粒二象性是微观世界的基本特征，下列说法正确的是（ ）
A．牛顿光的微粒说反映的就是波粒二象性中的粒子性
B．光电效应现象揭示了光的粒子性
C．黑体辐射现象可以用光的波动性解释
D．光的波动性是大量光子之间的相互作用引起的
【答案】B
【解答】解：A.牛顿的微粒说认为光是由微粒组成的，这种微粒与波粒二象性中的微粒性概念不同，牛顿的微粒说没有体现出波动性，故A错误；
B.光电效应现象和康普顿效应揭示了光的粒子性，故B正确；
C.黑体辐射的实验规律不能使用光的波动性解释，故C错误；
D.光的波粒二象性是光的内在属性，即使是单个光子也有波动性，跟光子的数量和光子之间是否有相互作用无关，故D错误。
故选：B。
7．下列说法正确的是（ ）
A．某黑体在不同温度下的辐射强度与波长的关系如图甲所示，则温度T1＞T2
B．同一光电管的光电流与电压之间的关系曲线如图乙所示，则入射光的频率关系为v甲＝v乙＞v丙
C．图丙为康普顿效应的示意图，入射光子与静止的电子发生碰撞，碰后散射光的波长变短
D．在两种固体薄片上涂上蜡，用烧热的针接触固体背面上一点，蜡熔化的范围如图丁所示，则a一定是非晶体，b一定是晶体
【答案】A
【解答】解：A、温度越高，黑体辐射强度越大；温度越高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，所以T1＞T2，故A正确；
B、根据爱因斯坦光电效应方程12mv2＝hν﹣W，
根据动能定理eUc=12mv2，解得eUc＝hν﹣W，
根据图像Uc甲＝Uc乙＜Uc丙，所以ν甲＝ν乙＜ν丙，故B错误；
C、根据E=ℎνλ，入射光子与静止的电子发生碰撞，损失能量E变小，碰后散射光的波长变长，故C错误；
D、固体a表现为各向同性，可能是多晶体，也可能是非晶体，故D错误。
故选：A。
（多选）8．光电效应和康普顿效应深入地揭示了光的粒子性一面。前者表明光子具有能量，后者表明光子除了具有能量之外还有动量，光子的能量E与动量p之间的关系是E＝pc，其中c是光速。光子的能量E与动量p和光的频率ν、光的波长λ均有关系，下列说法正确的是（ ）
A．E与λ成正比
B．p与λ成反比
C．E与ν的比值为普朗克常量h
D．p与λ的比值为普朗克常量h
【答案】BC
【解答】解：A、根据光子的能量公式E＝hν=ℎcλ，可知光子的能量E与波长λ成反比，故A错误；
B、根据德布罗意波波长公式λ=ℎp可得：p=ℎλ，可知光子的动量与波长λ成反比，故B正确；
C、根据光子的能量公式E＝hν可得：h=Eν，可知E与ν的比值为普朗克常量h，故C正确；
D、根据德布罗意波波长公式λ=ℎp可得：h＝pλ，可知p与λ的乘积为普朗克常量h，故D错误。
故选：BC。题型1 光具有波粒二象性