高中第三节 光的波粒二象性课时练习

这是一份高中第三节 光的波粒二象性课时练习，共7页。试卷主要包含了选择题，填空题，综合题等内容，欢迎下载使用。
4.3光的波粒二象性基础巩固2021—2022学年高中物理粤教版（2019）选择性必修第三册一、选择题（共15题）1．下列叙述中符合物理学史的是A．汤姆孙通过研究阴极射线实验，发现了电子和质子的存在B．卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，证实了原子是可以再分的C．巴耳末根据氢原子光谱分析，总结出了氢原子光谱可见光区的波长公式D．康普顿在研究石墨对X射线的散射中发现光具有波动性2．关于波粒二象性，下列说法正确的是（       ）A．有的光只是粒子，有的光只是波B．康普顿效应表明光是粒子，并具有动量C．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性D．德布罗意指出微观粒子的动量越大，其对应的波长就越长3．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4．关于光电效应和康普顿效应的规律，下列说法正确的是（　　）A．光电效应中，金属板向外发射的光电子又可以叫做光子B．康普顿效应说明光具有波动性C．对于同种金属而言，遏止电压与入射光的频率无关D．石墨对X射线散射时，部分X射线的散射光波长会变长，这个现象称为康普顿效应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．康普顿效应表明光子除了具有能量之外还具有动量D．氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子6．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7．关于下列教材中的四副图片，说法正确的是（　　）A．图甲表明光具有波动性B．图乙接收信号的频率从95HZ到100HZ，可以将可变电容的正对面积调大C．图丙中的微波炉的微波是原子外层电子受激发后产生的D．图丁中的高频扼流圈的匝数要比低频扼流圈少8．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9．美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，用X光对静止的电子进行照射，照射后电子获得速度的同时，X光光子的运动方向也会发生相应的改变．下列说法正确的是A．当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把部分动量转移给电子，因此光子散射后频率变大B．康普顿效应揭示了光的粒子性，表明光子除了具有能量之外还具有动量C．X光散射后与散射前相比，速度变小D．散射后的光子虽然改变原来的运动方向，但频率保持不变10．下列各种叙述中，符合物理学事实的是A．康普顿效应证明了光具有波动性B．电子衍射实验证明了实物粒子具有波动性C．普朗克为了解释光电效应的规律提出光子说D．光电效应现象是爱因斯坦首先发现的11．下列说法正确的是A．氢原子从n=3能级跃迁到n=1能级和从n=2能级跃迁到n=1能级相比较．前者辐射出的光的波长比后者的长B．α射线与β射线和γ射线相比，α射线具有较强的穿透能力C．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等D．康普顿效应说明光具有粒子性，电子的衍射实验说明实物粒子具有波动性12．巴耳末系是指氢原子从能级跃迁到能级时发出的光谱线系如图甲所示。图乙中给出了巴耳末谱线对应的波长，已知可见光的波长在400nm-700nm之间，则下列说法正确的是（　　）A．谱线对应光子的能量大于谱线对应光子的能量B．属于巴耳末系的、、、谱线均属于可见光C．大量处于能级的氢原子向基态跃迁过程，可辐射出6种处于巴耳末线系的光子D．谱线的光照射极限频率为的钨，能发生光电效应现象13．在“焊接”视网膜的眼科手术中，所用激光的波长为，每个激光脉冲中的光子数目为n，已知普朗克常量为h，光速为c，则（　　）A．用激光“焊接”视网膜是因为激光具有高度的相干性B．激光的频率为C．激光光子的动量为D．每个激光脉冲的能量为14．康普顿散射的主要特征是（　　）A．散射光的波长与入射光的波长全然不同B．散射光的波长有些与入射光的相同，但有些变短了，散射角的大小与散射波长无关C．散射光的波长有些与入射光的相同，但也有变长的，也有变短的D．散射光的波长有些与入射光的相同，有些散射光的波长比入射光的波长长些，且散射光波长的改变量与散射角的大小有关15．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，除了与入射波波长相同的成分外，还有波长大于的成分，这个现象说明了光具有粒子性B．放射性的原子核在发生衰变、衰变时，新形成的原子核会辐射光子，形成射线C．结合能是指自由的核子结合成原子核而具有的能量D．铀核裂变生成钡和氪的核反应方程是二、填空题（共4题）16．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_____。17．康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也有动量，下图给出了光子与静止电子碰撞后，电子的运动方向，则碰后光子可能沿方向___________运动，并且波长___________（填“不变”“变小”或“变长”）．18．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）19．判断下列说法的正误。（1）光子的动量与波长成反比。(    )（2）光子发生散射后，其波长变大。(    )（3）光具有粒子性，但光子又不同于宏观观念的粒子。(    )（4）光在传播过程中，有的光是波，有的光是粒子。(    )三、综合题（共4题）20．我国非常注重太阳能的开发和利用，太阳能热水器的产量和使用量均为世界第一。光热转换是将太阳能转换成其他物质内能的过程，太阳能热水器就是一种光热转换装置，它的主要转换器件是真空玻璃管，这些玻璃管将太阳能转换成水的内能、如图所示，真空玻璃管上采用镀膜技术增加透射光，使尽可能多的太阳能转换成内能，这种镀膜技术的物理依据是什么？请查阅相关资料后与同学分享所得。21．光电效应和康普顿效应深入地揭示了光的粒子性的一面。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具有动量。我们知道光子的能量，动量，其中为光的频率，h为普朗克常量，λ为光的波长。由于光子具有动量，当光照射到物体表面时，会对物体表面产生持续均匀的压力，这种压力会对物体表面产生压强，这就是“光压”，用I表示。一台发光功率为P0的激光器发出一束频率为的激光，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（即光子的末动量变为0）。求：(1)该激光器在单位时间内发出的光子数N；(2)该激光作用在物体表面时产生的光压I。22．原子激光制冷是一种利用激光使原子减速、降低原子温度的技术。冷原子实验中减速原子束流的塞曼减速装置如图所示：一束与准直后的原子束流反向传播的单频激光与原子发生散射，以达到使原子减速的目的。原子和光子的散射后过程可理解为原子吸收光子、随即各向同性地发射相同能量光子的过程。单位时间内一个原子散射光子的数目称为散射速率是。当原子的能级与激光频率共振时，原子散射光子的散射速率最大，减速效果最好。然而，在正常情况下，当原子速度改变（被减速）后，由于多普勒效应，原子与激光不再共振，造成减速暂停。塞曼减速装置利用原子跃迁频率会受磁场影响的特性（塞曼效应：原子的能级会受到外磁场影响，从而能级间跃迁所吸收的光的频率也会受到外磁场的影响），利用随空间变化的磁场来补偿多普勒效应的影响，使原子在减速管中处处与激光共振，直至将原子减速至接近静止。（1）考虑被加热到的原子气体，问准直后（假设准直后原子只有一个方向的自由度）的原子的方均根速率是多少？（2）激光与对应的原子跃迁共振时，原子对光子的散射速率为。已知用于减速原子的激光波长是，问原子做减速运动时的加速度为多少？将具有方均根速率的原子一直被激光共振减速至静止所需的距离是多少？（3）不考虑磁场的影响，试计算激光频率应该比原子静止时的激光共振频率减小多少才能与以方均根速率（向着光源方向）运动的原子发生共振跃迁？（4）已知在磁场的作用下，原子对应的跃迁的频率随磁感应强度变大而线性变小（塞曼效应）式中，系数。假设在准直管出口处原子以均方根速率朝激光射来的方向运动，同时假设在准直管出口处的磁感应强度为0.为了使原子在减速管中（直至原子减速至接近静止）处处被激光共振减速，需要加上随着离准直管出口处距离而变化的磁场来补偿多普勒效应的影响。试求需要加上的磁场的磁感应强度与的关系。已知普朗克常量，玻尔兹曼常量，单位原子质量。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．C2．B3．C4．D5．A6．D7．D8．C9．B10．B11．D12．B13．D14．D15．C16．     大于     变大17．     1     变长18．          1:219．     对     对     对     错20．光照在薄膜两表面上被反射回去，在叠加处由于光程差使得两束反射光出现振动减弱，导致相互抵消，从而增强光的透射能力，这是依据光的干涉原理。21．(1)；(2)22．（1）（2） （3）（4）23．（1），；（2）；（3）