高效作业22 2 第2课时 康普顿效应 光的波粒二象性-【精彩三年】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册课程探究与巩固教师用书配套课件PPT（人教版）

高效作业22 [2　第2课时　 康普顿效应　光的波粒二象性] [A级　新教材落实与巩固] 1．下列说法正确的是(　 　) A．康普顿效应证明了光具有波动性 B．光电效应证明了光具有粒子性 C．普朗克为了解释光电效应的规律，提出了光子说 D．光电效应现象是爱因斯坦首先发现的 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 B 【解析】 康普顿效应证明了光具有粒子性，不能证明光具有波动性，A错误；光电效应证明了光具有粒子性，B正确；爱因斯坦为了解释光电效应的规律，提出了光子说，C错误；光电效应现象是由赫兹首先发现的，D错误。 2．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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 B 3．(多选)下列有关光的说法中，正确的是(　 　) A．有的光是波，有的光是粒子 B．光的干涉现象说明光具有波动性 C．康普顿效应说明光具有粒子性 D．光具有波粒二象性 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 BCD 【解析】 一切光都具有波粒二象性，光的有些现象(如干涉、衍射)表现出波动性，光的有些现象(如光电效应、康普顿效应)表现出粒子性，所以，不能说有的光是波，有的光是粒子，A错误，B、D正确。康普顿效应表明光具有粒子性，C正确。 4．关于康普顿效应，下列说法正确的是(　 　) A．石墨对X射线散射时，部分射线的波长变短 B．康普顿效应仅出现在石墨对X射线的散射中 C．光电效应证明了光的波动性 D．康普顿效应证明了光子具有动量 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 5．下列说法正确的是(　 　) A．光的频率越小，其波动性越显著 B．原来不带电的一块锌板，被弧光灯照射时，锌板带负电 C．红光光子比紫光光子的能量大 D．光电效应和康普顿效应均揭示了光具有波动性 A 【解析】 光的频率越小，其波长越长，波动性越显著，故A项正确；原来不带电的一块锌板，被弧光灯照射时，电子从锌板逸出，锌板带正电，故B项错误；红光的频率小于紫光的频率，光子能量E＝hν，则红光光子比紫光光子的能量小，故C项错误；光电效应和康普顿效应均揭示了光具有粒子性，故D项错误。 6．以下现象能说明光具有粒子性的是(　 　) A．用紫外线照射锌板时有电子射出 B．白光照射肥皂膜呈现彩色图样 C．贴有增透膜的相机镜头呈现淡紫色 D．泊松亮斑 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 A 【解析】 用紫外线照射锌板时有电子射出，这是光电效应现象，说明光具有粒子性，选项A正确；白光照射肥皂膜呈现彩色图样，这是薄膜干涉现象，说明光具有波动性，选项B错误；贴有增透膜的相机镜头呈现淡紫色，这是光的干涉现象，说明光具有波动性，选项C错误；泊松亮斑是光的衍射现象，说明光具有波动性，选项D错误。 7．(多选)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粒子性 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 AC 8．康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也具有动量。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(　 　) A．可能沿1方向运动，且波长变短 B．可能沿2方向运动，且波长变短 C．可能沿1方向运动，且波长变长 D．可能沿3方向运动，且波长变长 【解析】 根据动量守恒定律，碰后光子不可能沿2、3方向运动，根据能量守恒定律，光子的能量变小，则频率变小、波长变长，故C正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 9．美国物理学家康普顿由于对康普顿效应的研究而荣获了1927年的诺贝尔物理学奖。假设一个运动的光子和一个静止的自由电子碰撞以后，电子向某一方向运动，光子沿另一方向散射出去，则这个散射光子跟原来的光子相比(　 　) A．频率变大 　 B．速度变小 C．光子能量变大 D．波长变长 D 【解析】 光子与自由电子碰撞时，遵守动量守恒定律和能量守恒定律，自由电子被碰前静止，被碰后动量、能量增加，所以光子的动量、能量减小，但速度仍为光速，由ε＝hν知，光子的频率变小，则波长变长，故选项D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 D 【解析】 碰撞后电子的能量增加，光子的能量减少，所以光子的频率降低；根据动量守恒定律，散射后的光子运动方向与电子运动方向一般不会在一条直线上，故选D。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 11．(多选)下列关于光的波粒二象性的说法中，正确的是(　 　) A．大量光子产生的效果往往显示出波动性 B．个别光子产生的效果往往显示出粒子性 C．光在传播时往往表现出波动性，光在跟物质相互作用时往往表现出粒子性 D．光不可能同时具有波动性和粒子性 ABC 【解析】 大量光子产生的效果往往显示出波动性，个别光子产生的效果往往显示出粒子性，A、B选项正确；光在传播时往往表现出波动性，光在跟物质相互作用时往往表现出粒子性，C选项正确；光同时具有波动性和粒子性，D选项错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 12．(多选)关于光的粒子性、波动性和波粒二象性，下列说法正确的是(　 　) A．光子说的确立完全否定了波动说 B．光子说的确立并没有完全否定波动说 C．光的波动说和粒子说都有不能解释的实验现象 D．光的波粒二象性才是对光的本性的正确认识 BCD 【解析】 光子说的确立并没有完全否定波动说，B正确，A错误；光的波动说和粒子说都有其正确性，但又都是不完善的，都有其不能解释的实验现象，C正确；光的波粒二象性才是对光的本性的正确认识，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 14．(多选)下列四幅图涉及光的粒子性和波动性，其中说法正确的是(　 　) A．甲图的光电效应现象说明光具有波粒二象性 B．乙图说明，在光电效应现象中，入射的同一单色光越强，饱和电流越大 C．丙图的“泊松亮斑”说明光具有波动性，是光通过小圆孔时发生衍射形成的 D．丁图的康普顿效应表明光子具有动量，揭示了光的粒子性的一面 BD 【解析】 题图甲的光电效应现象说明光具有粒子性，选项A错误；题图乙中，黄光的强度越大，饱和电流越大，即说明在光电效应中，入射的同一单色光越强，饱和电流越大，选项B正确；题图丙的“泊松亮斑”说明光具有波动性，是光通过小圆板时发生衍射形成的，选项C错误；题图丁的康普顿效应表明光子具有动量，揭示了光的粒子性的一面，选项D正确。 15．在研究石墨对X射线的散射时，康普顿发现在散射的X射线中，除了与入射波波长λ0相同的成分外，还有波长大于λ0的成分。这些波长大于λ0的成分与入射的X射线相比(　 　) A．能量增大 B．动量增大 C．波速减小 D．频率减小 D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 D 17．(多选)光电管是一种利用光照射产生电流的装置，当入射光照在管中金属板上时，可能形成电流。表中给出了两次实验的结果，下列由数据得出的论断正确的是(　 　) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 AC 实验次数 入射光子的能量/eV 光电子的最大初动能/eV 1 4.0 0.9 2 6.0 2.9 A．第一次实验的入射光频率较第二次的低 B．第一次实验的入射光频率较第二次的高 C．两次实验所用的金属板逸出功相同 D．两次实验所用的金属板逸出功不同 【解析】 根据光子能量公式E＝hν，结合表格中数据可知，第一次实验的入射光频率较第二次的低，故A正确，B错误；根据爱因斯坦光电效应方程hν＝Ekm＋W0，可得金属板逸出功W0＝hν－Ekm，结合表格中数据，可得两次实验所用的金属板逸出功相同，为W0＝(4.0－0.9) eV＝(6.0－2.9) eV＝3.1 eV，故C正确，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 18．(多选)下列现象能反映“光具有粒子性”的是(　 　) A. 光能同时发生反射和折射 B. 光的干涉、光的衍射 C. 康普顿效应 D. 光电效应 【解析】 光的反射和折射既不能反映光的粒子性也不能反映光的波动性，故A错误；光的干涉和光的衍射说明光具有波动性，故B错误；康普顿效应说明光具有粒子性，故C正确；光电效应说明了光是一份一份的，具有粒子性，故D正确。 CD 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 18 20 17 19 19．牛顿为了说明光的性质，提出了光的微粒说，如今，人们认识到光具有波粒二象性，下列四个示意图所表示的实验中，能说明光的性质的是(　 　) A．①② B．②③ C．③④ D．②④ B 【解析】 题图①是α粒子散射实验，依据此实验卢瑟福提出了原子核式结构学说，与光的性质无关，故①错误；题图②中干涉是波的特有性质，因此双缝干涉实验说明光具有波动性，故②正确；题图③是光电效应的实验，说明光具有粒子性，故③正确；题图④三种射线在电场中偏转，能判定射线的电性，不能说明光的性质，故④错误。所以能说明光的性质的是②③，故B正确，A、C、D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 18 19 17 20 20．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ν甲＝ν乙>ν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. 乙图中，若甲光和丙光照射某物质都能发生光电效应，但甲光产生的光电子最大初动能更大 A 感谢聆听，再见！ 【解析】 在康普顿效应中，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，则光子动量减小，但速度仍为光速c，根据p＝知，光子频率减小，康普顿效应说明光子不但具有能量而且具有动量，揭示了光的粒子性，故A、C、D错误，B正确。 【解析】 在康普顿效应中，当X射线的光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，则光子动量减小，根据λ＝，可知部分射线的波长变长，故A错误；康普顿效应不仅出现在石墨对X射线的散射中，故B错误；光电效应揭示了光具有粒子性，故C错误；康普顿效应进一步表明光子具有动量，故D正确。 【解析】 康普顿效应揭示了光具有粒子性，故A正确；光电效应和康普顿效应都无法用经典电磁理论进行解释，B错误；在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，则光子动量减小，根据λ＝知光子波长变长，故C正确，D错误。 10．频率为ν的光子，具有的能量为hν，动量为，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。下列说法正确的是(　 　) A．光子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．由于电子受到碰撞时会吸收光子的一部分能量，散射后的光子频率低于入射前光子的频率 [B级　素养养成与评价] 13．X射线是一种高频电磁波，若X射线在真空中的波长为λ，h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，E和p分别表示X射线每个光子的能量和动量，则下列选项正确的是(　 　) A．E＝，p＝0 B．E＝，p＝ C．E＝，p＝0　 D．E＝，p＝ 【解析】 根据E＝hν，且λ＝，c＝λν，可得X射线每个光子的能量为E＝，每个光子的动量为p＝，选项D正确。 【解析】 这些波长大于λ0的成分与入射的X射线相比，传播速度保持c不变，X射线光子的能量和动量分别为ε＝hν＝h、p＝，所以频率ν减小，能量ε减小，动量p减小，故A、B、C错误，D正确。 16．在“焊接”视网膜的眼科手术中，所用激光的波长为λ，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nh 【解析】 用激光“焊接”剥落的视网膜利用了激光频率高、能量高的特点，故A错误；根据c＝νλ可知激光的频率为ν＝，故B错误；根据λ＝得，激光光子的动量为p＝，故C错误；根据ε＝hν和c＝νλ可知，单个光子的能量为h，则每个激光脉冲的能量为nh，故D正确。 【解析】 黑体辐射中，随着温度的升高各种波长的辐射强度都有所增加，辐射强度的极大值向波长较小的方向偏移，故T1>T2，故A正确；根据爱因斯坦光电效应方程得Ekm＝hν－W0，同一光电管的W0一样，由动能定理得－eUc＝0－Ekm，推出eUc＝hν－W0，所以入射光的频率关系应为ν甲＝ν乙<ν丙，故B错误；康普顿效应中碰后光子的能量变小，根据公式E＝hν＝，可知波长变长，故C错误；若甲光和丙光照射某物质都能发生光电效应，由爱因斯坦光电效应方程Ekm＝hν－W0，可知丙光产生的光电子最大初动能更大，故D错误。 $$