第4章 第2节 第2课时 光子的动量与光的波粒二象性-【学霸黑白题】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（人教版）

e W。 =k,方=，得h=号，W=ho,故B错误；C.由光电效应 方程和动能定理有满足D点条件的光电子到达A极的最大 动能为E=cU,+hm,-W,得Ew=U,e+6(-),故C正 确；D.因为存在饱和电流，所以在光照强度相同的情况下， 沿直线从A到D,加的电压逐渐变大，灵敏电流计示数不一 定逐渐变大，故D错误.故选AC 压轴挑战 4.C解析：电子在电容器里面减速运动，所以受到向左的电 场力的作用，所以场强方向向右，电容器右侧极板带负电.一 束单色光入射到截止频率为”。的金属板K上，射出电子的 最大初动能为E,hv-W。=Ek,hp。=W。,电子在电容器中减 速运动，由动能定理得：-U=0-E,电容器两极板间的电势 差为0=公，根据以上各式，解得=w器放选项C正确， 选项ABD错误 第2课时光子的动量与光的波粒二象性 白题基础过关 1.B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化知光子频率减小，康普顿效应说明光不但 具有能量而且具有动量，证明了光的粒子性，故ACD错误 B正确.故选B. 2.BCD解析：AD.康普顿在研究射线散射时，发现散射光波 长发生了变化，这种现象用波动说无法解释，用光子说却可 以解释，故A错误，D正确；B.波长改变的多少与散射角有 关，故B正确；C.当波长较短时发生康普顿效应，波长较长 时发生光电效应，故C正确.故选BCD 3.C解析：AB.根据s=加=h(可得A,B光子的频率之比为 3:1,波长之比为1：3，放AB铺误，CD,根据p=会可得A、 B光子的动量大小之比为3：1，故C正确，D错误故选C. 4.D解析：AB.康普顿认为光子与电子碰撞时要遵守能量守 恒定律和动量守恒定律，可以推知，在逆康普顿散射中，同样 遵循能量守恒定律与动量守恒定律，故AB错误：CD.由题 可知，在逆康普顿散射的过程中有能量从电子转移到光子， 则光子的能量塔大，根据公式8=加可知，散射光中存在 频率变大的成分，或者说散射光中存在波长变短的成分，故 C错误，D正确.故选D. 5.D解析：光的干涉、光的偏振说明光具有波动性，而泊松亮 斑即光的衍射现象，也说明光具有波动性，康普顿效应说明 光具有粒子性.故选D. 6.C解析：波粒二象性指光有时表现出的粒子性明显，有时 表现出的波动性较明显，或者说在某种场合下光的粒子性表 现明显，在另外某种场合下，光的波动性表现明显，故AD正 确，不符合题意；BC.光的频率越高，能量越大，粒子性相对 波动性越明显，B正确，不符合题意，C错误，符合题意.故 选C. 7.D解析：由于光的传播不是连续的，而是一份一份的，每一 参考答案与解析 份就是一个光子，所以每一次经狭缝只有一个光子，当一个 光子到达某一位置时，该位置感光留下痕迹，由于单个光子 表现粒子性，即每个光子所到达的区域是不确定的，可大量 光子表现出波动性，所以长时间曝光后最后形成了第三个图 片中明暗相间的条纹，因此这些照片说明了光具有波粒二象 性，即少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波 动性，ABC错误，D正确. 黑题应用提优 1.B解析：A.光子和光电子不是一种粒子，光子不带电，而光 电子带负电，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.光电效应现象和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，光子是一种没有静止 质量的能量团，与牛顿的微粒说中的实物粒子有本质区别； 光同时还是一种概率波，可以用波动规律来解释，但与惠更 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. 2.C解析：电磁波在真空中传播速度c不变，入射的X射线光 子的能量和动量分别为&=加=么片=片，散射的X射线 的波长比入射的X射线波长大，则可知散射的X射线与入 射的X射线相比，频率v减小，能量e减小，动量p减小，而 速度不变.故选C. C解析：4.根据p=人可知，激光的波长越短，其光子的列 量越大，故A错误；B.被平面完全反射后频率保持不变，被 平面反射后激光光子的动量大小不变，故B错误；C.功率增 大，光子数增大，光束对平面的压力增大，故C正确：D.单位 会 时间(=1)里人射到平面的光子数日为n=安公，放 D错误故选C. 4.D解析：A.没有烟尘时，光的传播方向没有发生改变，U1 和U2的大小相等，其比值应该为1，不是零，故A错误：B.根 据康普顿效应原理，散射是光子与微粒碰撞作用的结果，所 以动量守恒定律仍然成立，故B错误；C.如果用全反射棱镜 作为反射镜4，其反射光线与入射光线的夹角是90°，故需要 其临界角小于45°，再根据n=1 sin C-sin45-2,放其折射 1 率至少为√2，故C错误；D.烟尘浓度越高时，光线被烟尘吸 收或散射的就会越多，光线射到6的亮度就会越少，所以U, 和U,的差值越大，故D正确.故选D. 压轴挑战 玩：由&=hw,p=人以及光在真空中光速c三 子的动量和能量之间关系为6=pc.设时间t内射到探测器上 的光子个数为n,光子射到探测器上后全部反射，则这时光 对探测器的光压最大，每秒每平方米面积获得的太阳光能为 =ns ,由动量定理得下. 。三2印.对探测器应用牛顿第二定 重F=Ma,联立可得a-,故A正确，BCD错误.故选A 黑白题21第2课时光子的动 白题 基础过关 题型1康普顿效应和光子的动量 1.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 P 生相应的改变.下列说法正确的是 () A.当人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 2.(多选)关于康普顿效应，下列说法正确的是 () A.康普顿在研究X射线散射时，发现散射光 的波长发生了变化，为波动说提供了依据 B.X射线散射时，波长改变的多少与散射角有关 C.发生散射时，波长较短的X射线或y射线 入射时，产生康普顿效应 D.爱因斯坦的光子说能够解释康普顿效应， 所以康普顿效应支持粒子说 3.(2024·江苏镇江期末)A、B两种光子的能量 之比为3：1，下列关于两种光子的说法正确 的是 A.A和B频率之比为3：1，波长之比为3：1 B.A和B频率之比为1：3，波长之比为3：1 C.A和B频率之比为3：1，动量之比为3：1 D.A和B频率之比为1：3，动量之比为3：1 4.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.如果电子具有足够大的初速度， 第四章 与光的波粒二象性 限时：8min 以至于在散射过程中有能量从电子转移到光 子，则该散射被称为逆康普顿散射.下列关于 逆康普顿散射的说法中正确的是 A.该过程不遵循能量守恒定律 B.该过程不遵循动量守恒定律 C.散射光中存在波长变长的成分 D.散射光中存在频率变大的成分 题型2光的波粒二象性 5.下列哪组现象能说明光具有粒子性( A.光的干涉 B.光的偏振 C.泊松亮斑 D.康普顿效应 6.关于光的波粒二象性，下列说法中不正确的是 ( A.波粒二象性指光有时表现为波动性，有时 表现为粒子性 B.光的频率越高，粒子性越明显 C.能量越大的光子其波动性越显著 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 光的波动性表现明显 7.用很弱的光做双缝干涉实验，把人射光减弱到 可以认为光源和感光胶片之间不可能同时有 两个光子存在，如图所示是不同数量的光子照 射到感光胶片上得到的照片.这些照片说明 7个电子 3000个电子 70000个电子 A.光只有粒子性没有波动性 B.光只有波动性没有粒子性 C.少量光子的运动显示波动性，大量光子的 运动显示粒子性 D.少量光子的运动显示粒子性，大量光子的 运动显示波动性 黑白题55 黑题应用提优 1.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 2.(2024·江苏南通期中)如图所示，石墨对X 射线散射时，发现散射的X射线的波长比入 射的X射线波长大，则散射的X射线比入射 的X射线 X射线源 石 射X射线 散射X射线 A.频率大 B.能量大 C.动量小 D.速度小 3.一台激光器发出的激光功率为P,光束垂直入 射到真空中的某一平面，被平面完全反射后 频率保持不变.已知光的波长为入，光在真空 中的速度为c,下列说法正确的是 ( A.激光的波长越短，其光子的动量越小 B.被平面反射后激光光子的动量变大 C.增大激光器发出的激光功率，光束对平面 的压力增大 D.单位时间里入射到平面的光子数日为 4.环境监测中通常需要监测烟尘浓度.如图所示 为光电式烟尘浓度计的工作原理图.光源1发 出的光线经聚光透镜2后，再经半透半反镜 3分成两束强度相等的光线.其中一路光线经 反射镜4后穿过被测烟尘，有部分光线被烟尘 吸收或散射（光在介质中与物质微粒相互作 选择性必修第三册·RJ 限时：l2min 用，使光的传播方向发生改变的现象)后，经 过光电转换电路6转换成电压信号U.另一路 光线直接到达光电转换电路7(6、7完全相 同)后，产生作为被测烟尘浓度的参比电压信 号U,.运算电路通过U,和U,的比值计算出 被测烟尘的浓度.根据上述信息应用所学知识 可以判断 7 1.光源2.聚光透镜3.半透半反镜4.反 射镜5.被测烟尘6、7.光电转换电路 8.运算电路9.显示器 A.没有烟尘时，U,和U,的比值应该为零 B.散射过程中动量守恒定律不成立 C.如果用全反射棱镜作为反射镜4，其折射率 至少为2 D.烟尘浓度越高时，U1和U,的差值越大 压轴挑战 5.有人设想在遥远的宇宙探测 时，给探测器安上反射率极高 (可认为100%)的薄膜，并让它正对太阳， 用光压为动力推动探测器加速.已知某探测 器在轨道上运行，阳光恰好垂直照射在薄 膜上，若膜面积为S,每秒每平方米面积获 得的太阳光能为E,探测器总质量为M,光 速为c,则探测器获得的加速度大小的表达 式是（光子动量为p=入 2ES 2ES ES D. 2ES A. B. cM 2M cM cMh 进阶突破拔高练P11 黑白题56