高中物理沪科版 (2019)选择性必修 第三册第6章 波粒二象性6.3 光的波粒二象性习题

6.3光的波粒二象性基础巩固2021—2022学年高中物理沪教版（2019）选择性必修第三册

一、选择题（共15题）

1．下列说法正确的是（　　）

A．平均速度、瞬时速度和加速度等描述运动所需的概念是伽利略首先建立的

B．牛顿在前人研究的基础上发现了万有引力定律，并“称”出了地球的质量

C．光电效应现象由爱因斯坦发现，并对其做出了正确的解释

D．光电效应揭示了光的粒子性，证明了光子除了能量之外还具有动量

2．已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014Hz和5.44×1014Hz，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的（ ）

A．波长 B．频率 C．能量 D．动量

3．从光的波粒二象性出发，下列说法正确的是（　　）

A．光是高速运动的微观粒子，每个光子都具有波粒二象性

B．光的频率越高，光子的能量越大

C．在光的干涉中，暗条纹的地方是光子不会到达的地方

D．在光的干涉中，光子一定到达亮条纹的地方

4．以下说法正确的是（　　）

A．光从空气进入水中后波长变大

B．康普顿效应表明光子具有动量

C．自然光透过一个偏振片后就成为偏振光，偏振光经过一个偏振片后又还原为自然光

D．在真空中传播的光是横波，在空气中传播的光是纵波

5．如图所示是教材上解释康普顿效应的示意图，下列说法正确的是（　　）

A．图中光子与电子不是正碰，故不遵循动量守恒定律

B．图中碰撞后光子频率ν′可能等于碰撞前光子频率ν

C．图中碰撞后光子速度可能小于碰撞前光子速度

D．图中碰撞后光子波长一定大于碰撞前光子波长

6．下列叙述正确的是（     ）

A．普朗克引入能量子的概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好，并由此开创了物理学的新纪元

B．康普顿效应表明光子具有能量

C．牛顿运动定律至适用于宏观低速物体，动量守恒定律只能适用于微观高速物体的碰撞

D．汤姆逊通过α粒子散射实验，提出了原子具有核式结构

7．下列说法正确的是

A．汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况，判定其本质是带负电的粒子流，并最终发现了电子

B．爱因斯坦提出了能量量子化的概念

C．不确定关系告诉我们，微观物理学中，粒子的位置和动量测不准

D．康普顿效应说明光具有波动性

8．关于康普顿效应下列说法中正确的是（       ）

A．石墨对X射线散射时，部分射线的波长变长短

B．康普顿效应仅出现在石墨对X射线的散射中

C．康普顿效应证明了光的波动性

D．光子具有动量

9．2018年11月29日，国家重大科研装备研制项目“超分辨光刻装备研制”通过验收，该光刻机光刻分辨力达到22nm．关于光的认识，下列说法正确的是(              )

A．光子除了具有能量之外还具有动量

B．波长越长的光，光子动量越大

C．光电效应显示了光的波动性

D．爱因斯坦测量了光电效应中几个重要的物理量，由此算出了普朗克常量h

10．A、B两种光子的频率分别为v、2v，照射同一光电管所产生的光电子最大初动能之比为1：3。普朗克常量用h表示，下列说法正确的是（　　）

A．该光电管内金属的逸出功为0.6hv

B．A、B两种光子的动量之比为2：1

C．A、B两种光子对应的截止电压之比为1：2

D．用A、B两种光做双缝干涉实验，在相同条件下相邻亮条纹间距之比为2：1

11．下列说法中正确的是   （   ）

A．黑体辐射时，随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都有增加，另一方面辐射强度的极大值向频率较小的方向移动

B．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

C．卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，揭示了原子核的组成．

D．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．

12．下列说法中正确的是(   )

A．爱因斯坦把物理学带进了量子世界

B．光的波粒二象性推翻了麦克斯韦的电磁理论

C．光波与宏观现象中的连续波相同

D．光波是表示大量光子运动规律的一种概率波

13．根据量子理论：光子既有能量也有动量；光子的能量E和动量p之间的关系是，其中c为光速。由于光子有动量，照到物体表面的光子被物体吸收或被反射时都会对物体产生一定的冲量，也就对物体产生了一定的压强。根据动量定理可近似认为：当动量为p的光子垂直照到物体表面，若被物体反射，则物体受到的冲量大小为2p；若被物体吸收，则物体受到的冲量大小为p。某激光器发出激光束的功率为，光束的横截面积为S。当该激光束垂直照射到某物体表面时，物体对该激光的反光率为，则激光束对此物体产生的压强为（            ）

A． B． C． D．

14．下列说法中不正确的是(　　)

A．康普顿效应说明了光子具有动量和能量

B．康普顿效应进一步证实了光的粒子性

C．黑体辐射规律是爱因斯坦提出的

D．普朗克提出能量子假设

15．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．康普顿效应可用经典电磁理论进行解释

C．康普顿在研究石墨对射线的散射时发现，在散射的射线中，有些波长变长了

D．康普顿在研究石墨对射线的散射时发现，在散射的射线中，有些波长变短了

二、填空题（共4题）

16．科学家通过X射线的衍射来获得晶体的结构图像．已知普朗克常量为h，真空的光速为c.若X射线在真空中的波长为λ，其对应的光子能量E＝________，该光子与电子碰撞后其波长将________(选填“变大”“不变”或“变小”)．

17．光电效应实验中，用波长为的单色光A照射某金属板时，刚好有光电子从金属表面逸出．当波长为的单色光B照射该金属板时，光电子的最大初动能为______，A、B两种光子的动量之比为_____． （已知普朗克常量为h、光速为c）

18．康普顿效应和光子的动量

（1）康普顿效应：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λ0相同的成分外，还有波长____λ0的成分，这个现象称为康普顿效应。

（2）康普顿效应的意义：康普顿效应表明光子不仅具有能量而且具有动量。

（3）光子的动量

a.表达式：。

b.说明：在康普顿效应中，当入射的光子与晶体中的电子碰撞时，要把一部分动量转移给电子，光子的动量可能变小。因此，有些光子散射后波长_____。

19．在图装置中，阴极K在光子动量为p0的单色光1的照射下发生了光电效应，调节滑片P至某一位置，使电流表的示数恰好为零；在保持上述滑片P的位置不变的情况下，改用光子动量为0.5p0的单色光2照射阴极K，则电流表的示数将________(选填“为0”或“不为0”)，单色光1、2的波长之比为________．

三、综合题（共4题）

20．在生活中我们会拍很多照片，通常我们都认为，这是由人和景物发出或反射的光波经过照相机的镜头聚焦在底片上形成的。实际上照片上的图像也是由光子撞击底片，使上面的感光材料发生化学反应形成的。图是用不同曝光量洗印的照片，请你根据自己对光的理解做出说明。

21．简述康普顿散射的过程及结论。

22．让波长为的光照射钾表面，产生的光电子的最大动能是，求钾的截止频率和逸出功。

23．光照射到物体表面时，如同大量粒子与墙壁的频繁碰撞一样，将产生持续均匀的压力。一台发光功率为的激光器发出一束频率为ν的激光，普朗克常量为h。

（1）求频率为ν的激光光子动量p和能量E；

（2）求该激光器每秒钟发出的激光光子的个数n；

（3）已知光束的横截面积为S，当该激光束垂直照射到某物体表面时，假设光全部被吸收，试写出其在物体表面引起的压力的表达式。

参考答案：

1．A

2．A

3．B

4．B

5．D

6．A

7．A

8．D

9．A

10．D

11．D

12．D

13．B

14．C

15．C

16．          变大

17．          1:2

18．     大于     变大

19．     为0     1∶2

20．

光波是一种概率波，在照片中有些地方光子出现的概率大，有些地方光子出现的概率小。在曝光量很小的情况下，在照片上出现的是一些随机分布的光点，随着曝光量的增大，图像逐渐呈现出一定的规律性，整体逐渐清晰起来。

21．

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。

22．，

23．（1），；（2）；（3）