【备战2022】高考物理选择题专题强化训练：光的波粒二象性 光波是概率波

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【备战2022】高考物理选择题专题强化训练：光的波粒二象性 光波是概率波 一、单项选择题（共15小题；共60分）1. 频率为 ν 的光子，具有的能量为 hν，将这个光子打在处于静止状态的电子上，光子将偏离原来的运动方向，这种现象称为光的散射。散射后的光子   A. 虽然改变原来的运动方向，但频率保持不变 B. 光子将从电子处获得能量，因而频率将增大 C. .散射后的光子运动方向将与电子运动方向在一条直线上，但方向相反 D. 由于电子受到碰撞，散射后的光子频率低于入射光的频率 2. 下列关于概率波的说法中，正确的是   A. 概率波就是机械波 B. 物质波是一种概率波 C. 概率波和机械波的本质是一样的，都能发生干涉和衍射现象 D. 在光的双缝干涉实验中，若有一个粒子，则可以确定它从其中的哪一个缝中穿过 3. 关于电子的运动规律，以下说法正确的是   A. 电子如果不表现波动性，则无法用轨迹来描述它们的运动。其规律遵循牛顿运动定律 B. 电子如果不表现波动性，则可以用轨迹来描述它们的运动。其规律遵循牛顿运动定律 C. 电子如果表现波动性，则无法用轨迹来描述它们的运动，空间分布的概率遵循波动规律 D. 电子如果表现波动性，则可以用轨迹来描述它们的运动，其遵循牛顿运动定律 4. 为了观察到纳米级的微小结构，需要用到分辨率比光学显微镜更高的电子显微镜。下列说法正确的是   A. 电子显微镜所利用电子物质波的波长比可见光短，因此不容易发生明显衍射 B. 电子显微镜所利用电子物质波的波长比可见光长，因此不容易发生明显衍射 C. 电子显微镜所利用电子物质波的波长比可见光短，因此更容易发生明显衍射 D. 电子显微镜所利用电子物质波的波长比可见光长，因此更容易发生明显衍射 5. 下列各组的两个现象都表现出光具有波动性的是   A. 光的折射现象、色散现象 B. 光的反射现象、干涉现象 C. 光的衍射现象、偏振现象 D. 光的直线传播现象、光电效应现象 6. 如图所示，弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成亮暗相间的条纹，与锌板相连的验电器的铝箔有张角，则该实验不能证明   A. 光具有波动性 B. 从锌板上逸出带正电的粒子 C. 光能发生衍射 D. 光具有波粒二象性 7. 关于光的波粒二象性，下列说法正确的是   A. 光既是一种波又是一种粒子 B. 个别光子是粒子，大量光子是波 C. 光直线传播时表现为粒子性，发生干涉时表现为波动性 D. 在光的干涉条纹中，明条纹是光子能够到达的地方，暗条纹是光子不能到达的地方 8. 下列说法正确的是   A. 惠更斯提出的光的波动说与麦克斯韦的光的电磁说都是说光是一种波，其本质是相同的 B. 牛顿提出的光的微粒说与爱因斯坦的光子说都是说光是一份一份不连续的，其实质是相同的 C. 惠更斯的波动说与牛顿的微粒说也是说光具有波粒二象性 D. 爱因斯坦的光子说与麦克斯韦的光的电磁说揭示了光既具有波动性又具有粒子性 9. 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. 康普顿在研究石墨对 X 射线的散射时发现，在散射的 X 射线中，有些波长变短了 C. 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，有些波长变长了 D. 康普顿效应可用经典电磁理论进行解释 10. 在 X 射线管中，由阴极发射的电子被加速后打到阳极，会产生包括 X 光在内的各种能量的光子，其中光子能量的最大值等于电子的动能。已知阳极与阴极之间的电势差 U 、普朗克常量 h 、电子电荷量 e 和光速 c ，则可知该 X 射线管发出的 X 光的   A. 最短波长为 ceUh B. 最长波长为 hceU C. 最小频率为 eUh D. 最大频率为 eUh 11. 如图所示是一个粒子源，产生某种粒子，其正前方安装只有两条狭缝的挡板，粒子穿过狭缝打在前方的荧光屏上使荧光屏发光。那么荧光屏上将看到   A. 只有两条亮纹 B. 有多条明暗相间的条纹 C. 没有条纹 D. 只有一条亮纹 12. 能够证明光具有波粒二象性的现象是   A. 光的反射及小孔成像 B. 光的干涉、光的衍射、光的色散 C. 光的折射及透镜成像 D. 光的干涉、光的衍射和光电效应 13. 关于光的本性，下列说法正确的是   A. 光波是一种机械波，必须在介质中传播 B. 光既有波动性，又有粒子性，这是矛盾的 C. 光的频率越高，其波动性就越明显，粒子性则越不显示 D. 无法只用光的波动性或粒子性来说明光的一切行为，因为光具有波粒二象性 14. 2002 年诺贝尔物理学奖中的一项是奖励美国科学家贾科尼和日本科学家小柴昌俊发现了宇宙 X 射线源。X 射线是一种高频电磁波，若 X 射线在真空中的波长为 λ，以 h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速，以 ɛ 和 p 分别表示 X 射线每个光子的能量和动量，则   A. ɛ=hλc，p=0 B. ɛ=hλc，p=hλc2 C. ɛ=hcλ，p=0 D. ɛ=hcλ，p=hλ 15. “神舟”七号宇宙飞船的航天员在准备出舱进行太空漫步时，意外发现舱门很难打开，有人臆测这可能与光压有关。已知光子的动量 p 、能量 E 与光速 c 的关系为 E=pc，假设舱门的面积为 1.0 m2，每平方米的舱门上每秒入射的光子能量为 1.5 kJ，则舱门因反射光子而承受的力最大约为   A. 0.5×10−5 N B. 1.0×10−5 N C. 0.5×10−2 N D. 1.0×10−3 N 二、双项选择题（共12小题；共48分）16. 关于康普顿效应，下列论述中正确的是   A. 光子有能量，但没有动量 B. 光子没有能量，但有动量 C. 光子是光的能量的最小单位 D. 光子和电子相遇而碰撞时，若光子的部分能量转移给电子，则光子的波长要变长 17. 关于光的波粒二象性的理解正确的是   A. 能量越大的光子其波动性越显著 B. 光的频率越大，波动性越明显 C. 大量光子的作用效果往往表现为波动性，个别光子的作用效果往往表现为粒子性 D. 光的波粒二象性应理解为：在某种场合下光的粒子性表现明显，在另外某种场合下，光的波动性明显 18. 关于物质波，下列说法正确的是  。 A. 物质波就是概率波 B. 实物是没有波动性的 C. 静电场既有波动性，又有粒子性 D. 实物也有波动性，只是波长太小，不易表现出来而已 19. 频率为 ν 的光子，具有的能量为 hν，动量为 hνc，将这个光子打在处于静止状态的电子上，光子将偏离原运动方向，这种现象称为光子的散射。下列关于光子散射的说法正确的是   A. 光子改变原来的运动方向，且传播速度变小 B. 光子由于在与电子碰撞中获得能量，因而频率增高 C. 由于受到电子碰撞，散射后的光子波长大于入射光子的波长 D. 由于受到电子碰撞，散射后的光子频率小于入射光子的频率 20. 如图所示，灯丝 F 发射的电子束经过电场加速后从阳极上的狭缝 S 穿出，通过两条平行狭缝 S1 、 S2 后，在荧光屏上形成明显的双缝干涉图样。已知一个电子从狭缝 S 穿出时动量为 p，普朗克常量为 h，则   A. 经过电场加速后，电子的德布罗意波长为 λ=ph B. 经过电场加速后，电子的德布罗意波长为 λ=hp C. 荧光屏上暗条纹的位置是电子不能到达的位置 D. 荧光屏上亮条纹的位置是电子到达概率最大的位置 21. 关于光的波粒二象性，下列说法正确的是   A. 光的粒子性说明每个光子相当于高速运动的质点 B. 光是波，而且是横波，与橡皮绳上传播的波类似 C. 光和物质相互作用时是“一份一份”进行的，从这个意义上说光是一种粒子 D. 光子在空间各点出现的可能性的大小（概率），可以用波动的规律来描述，从这个意义上说光是一种波 22. 在验证光的波粒二象性的实验中，下列说法正确的是   A. 使光子一个一个地通过单缝，如果时间足够长，底片上会出现衍射图样 B. 单个光子通过单缝后，底片上会出现完整的衍射图样 C. 光子通过单缝的运动路线像水波一样起伏 D. 单个光子通过单缝后打在底片上的情况呈现出随机性，大量光子通过单缝后打在底片上的情况呈现出规律性 23. 波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有   A. 光电效应现象揭示了光的粒子性 B. 热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性 C. 黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释 D. 动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等 24. 下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是   A. 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 C. 光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著 D. 大量光子的行为往往显示出粒子性 E. 在光的干涉实验中，亮纹处光子到达的概率大 25. 现代物理学认为，光和实物粒子都具有波粒二象性。下列事实中突出体现波动性的是   A. 一定频率的光照射到锌板上，光的强度越大，单位时间内锌板上发射的光电子就越多 B. 肥皂液是无色的，吹出的肥皂泡却是彩色的 C. 质量为 10−3 kg 、速度为 10−2 m/s 的小球，其德布罗意波长约 10−28 m，不过我们能清晰地观测到小球运动的轨迹 D. 人们常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距大致相同 26. 关于物质波，下列说法中正确的是   A. 实物粒子与光子一样都具有波粒二象性，所以实物粒子与光子是相同本质的物体 B. 物质波和光波都是概率波 C. 粒子的动量越大，其波动性越易观察 D. 粒子的动量越小，其波动性越易观察 27. 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，暗条纹处是光子不会到达的地方 D. 在光的干涉中，亮条纹处是光子到达概率最大的地方 三、多项选择题（共3小题；共12分）28. 关于光的波粒二象性，正确的说法是   A. 光的频率越高，光子的能量越大，粒子性越显著 B. 光的波长越长，光的能量越小，波动性越显著 C. 频率高的光子不具有波动性，波长较长的光子不具有粒子性 D. 个别光子产生的效果往往显示粒子性，大量光子产生的效果往往显示波动性 29. 人类对光的本性的认识经历了曲折的过程。下列关于光的本性的陈述符合科学规律或历史事实的是   A. 牛顿的“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”本质上是一样的 B. 光的双缝干涉实验显示了光具有波动性 C. 麦克斯韦预言了光是一种电磁波 D. 光具有波粒二象性 30. 对光的认识，下列说法正确的是   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答案第一部分1. D【解析】根据碰撞的特点可知，光子与电子相互作用后，光子的一部分能量转移给电子，导致自身的能量减少，故频率减小，波长变长。2. B【解析】概率波具有波粒二象性，因此，概率波不是机械波，A错；物质波是概率波，B正确；概率波和机械波都能发生干涉和衍射现象，但它们的本质不一样，C错；在光的双缝干涉实验中，若有一个粒子，则它从两个缝穿过的概率是一样的，D错。3. C【解析】电子如果不表现为波动性，则可以用轨迹来描述它们的运动，其规律遵循牛顿运动定律；如果表现为波动性，则无法用轨迹来描述它们的运动，其空间分布的概率遵循波动规律4. A5. C6. B【解析】从光的衍射、光电效应、光的波粒二象性知识逐层分析，逸出的光电子应带负电。7. C【解析】波粒二象性不是指一种物质同时是波又是粒子，而是指这种物质有时表现为波动性，有时又表现为粒子性，选项A错误；少量的粒子体现粒子性，大量粒子体现波动性，不是个别光子是粒子，大量光子是波，选项B错误；光直线传播时表现为粒子性，发生干涉时表现为波动性，选项C正确；在光的干涉条纹中，明条纹是光子到达几率比较高的地方，暗条纹是光子到达几率比较低的地方，选项D错误。8. D【解析】惠更斯提出的波动说和麦克斯韦的电磁说有着本质的不同，前者仍将光看做机械波，认为光在太空中是借助一种特殊介质传播的，而后者说光波只是电磁波而不是机械波，可以不借助于任何介质而传播，A选项错误。牛顿提出的微粒说和爱因斯坦的光子说也是有本质区别的，前者认为光是由一个个特殊的实物粒子构成的，而爱因斯坦提出的光子不是像宏观粒子那样有一定形状和体积的实物粒子，它只强调光的不连续性。光是由一份一份组成的，B选项错误。惠更斯的波动说和牛顿的微粒说都是以宏观物体为模型提出的，是对立的、不统一的，C选项错误。据光的波粒二象性知，D选项正确。9. C【解析】康普顿效应证明光具有粒子性，选项A错误；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，有些波长变长了，选项B错误、C正确；用经典电磁理论来解释康普顿效应遇到了困难，康普顿借助于光子理论，使其得到了圆满地解释，选项D错误。10. D【解析】若电子的动能全部转移给光子，则光子的能量最大，频率最高，波长最短。根据能量守恒 eU=hν=hcλ 得正确答案为D。11. B【解析】由于粒子源产生的粒子是微观粒子，它的运动受波动性支配，对大量粒子运动到达屏上某点的概率，可以用波的特征性进行描述，即产生双缝干涉，在屏上将看到干涉条纹，选项B正确。12. D13. D14. D【解析】根据 ɛ=hv，λ=hp，c=λv，可得 X 射线每个光子的能量为 ɛ=hcλ，每个光子的动量为 p=hλ。15. B【解析】光子被舱门反射前后，光子动量变化量最大为 Δp=2p（垂直入射与反射时），又因为 E=pc，即对应于光子入射的能量为 E 时，光子的动量改变量为 Δp=2Ec。取 Δt 时间内入射的所有光子作为研究对象，由题意知 Δt 内与舱门发生作用的光子总能量为 E总=Δt×1.5 kJ，根据动量定理 FΔt=Δp总，有 F=Δp总Δt=2E总cΔt=2E总cΔt，则 F=2×1.5×1033×108 N=1.0×10−5 N，B 正确。第二部分16. C， D【解析】光子有能量也有动量，光子是光的能量的最小单位，与其他粒子作用时，它的部分能量会转移给其他粒子而引起自身波长变长。17. C， D【解析】个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性。频率越大的光，光子的能量越大，粒子性越显著，频率越小的光，其波动性越显著，A、B错误，C、D正确。18. A， D19. C， D【解析】碰撞后光子改变原来的运动方向，但传播速度不变，光子由于在与电子碰撞中损失能量，因而频率减小，即 ν1>ν2，再由 c=λν1=λν2，得到 λ1