教科版高中物理选择性必修三6.3波粒二象性练习1

6.3波粒二象性同步练习1一．选择题（共10小题）1．以下说法正确的是（）A．红光的波长比紫光的波长长 B．增透膜利用了光的衍射原理 C．光只有粒子性，没有波动性 D．红光的光子能量比紫光的光子能量大2．下列说法错误的是（）A．经典力学规律不适用于接近光速运动的粒子 B．在新型冠状病毒疫情防控中使用的测温枪，其红外线是波长大于紫外线的电磁波 C．实物粒子与光子一样都具有波粒二象性 D．变化的磁场产生电场，由此相互激发向远处传播形成电磁波3．波粒二象性是微观世界的基本特征，下列说法正确的是（）A．大量光子表现出光的粒子性 B．光电效应现象揭示了光的粒子性 C．黑体辐射现象可以用光的波动性解释 D．光的波动性是大量光子之间的相互作用引起的4．关于光的本性，下列说法错误的是（）A．泊松亮斑说明光具有波动性 B．偏振现象说明光是一种纵波 C．光是一种概率波 D．光子除了具有能量之外还具有动量5．下面关于光的波粒二象性的说法中，不正确的说法是（）A．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 B．频率越小的光其粒子性越显著，频率越大的光其波动性越显著 C．光在传播时往往表现出的波动性，光在跟物质相互作用时往往表现出粒子性 D．光既具有波动性，又具有粒子性6．下列说法中正确的是（）A．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性 B．康普顿效应说明光子既有能量又有动量 C．光是高速运动的微观粒子，单个光子不具有波粒二象性 D．宏观物体的物质波波长非常小，极易观察到它的波动7．关于光的波动性与粒子性以下说法正确的是（）A．爱因斯坦的光子说否定了光的电磁说 B．光电效应现象说明了光的粒子性 C．光的波动性和粒子性是相互矛盾的，无法统一 D．以上说法均错误8．下列说法正确的是（）A．卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子核内有中子存在的观点 B．核泄漏事故污染物Cs能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程式为Cs→Ba+X，可以判断X为电子 C．紫外线照射到金属锌板表面时能产生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的电子的最大初动能也随之增大 D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等9．下列说法中不正确的是（）A．光电效应现象揭示了光的粒子性 B．德布罗意最先提出了物质波，认为实物粒子也具有波动性 C．康普顿效应表明光具有波动性，即光子不仅具有能量还具有动量 D．光波不同于宏观概念中那种连续的波，它是表明大量光子运动规律的一种概率波10．以下说法中正确的是（）A．光通过狭缝后在屏上形成明暗相间的条纹，光子在空间出现的概率可以通过波动规律确定 B．实物粒子不具有波动性，因为实物粒子没有对应的波长 C．波长长的光波动性较强，大量光子容易显示粒子性 D．光波不是概率波，物质波是概率波二．多选题（共3小题）（多选）11．光既具有波动性，又具有粒子性。如果一个光子的能量等于一个电子的静止能量，且电子质量me×10﹣30kg，光速c＝3×108×10﹣34J•s．则（）×1022J ×1024Hz ×10﹣12m ×10﹣22kg•m/s（多选）12．以下说法正确的是（）A．任何运动的物体都具有波动性 B．抖动细绳一端，绳上的波就是物质波 C．通常情况下，质子比电子的波长长 D．核外电子绕核运动时，并没有确定的轨道（多选）13．下列说法不正确的是（）A．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关 B．德布罗意提出了物质波的概念 C．康普顿认为X射线的光子只具有动量 D．机械波、电磁波和物质波都是概率波三．解答题（共2小题）14．光的波粒二象性是指光既具有波动特性，又具有粒子特性。麦克斯韦电磁场理论指出：变化的磁场和变化的电场可以相互激发，无论是电场分量E还是磁场分量B都是以横波的形式组成一个统一的电磁场像波一样向前传播。2019年8月2日，新华社发布新闻报道《驭光而行不是梦！“光帆2号”成功在太空验证太阳帆技术》：美国行星学会的“光帆2号”飞行器近日终于在太空成功验证了太阳帆技术，仅利用太阳光的光子动量作为动力就抬升了轨道高度，成为首个在地球轨道上受控运行的太阳帆飞行器。太阳帆是利用太阳光产生的光压推动物体前进的，这使恒星光为星际旅行提供了取之不尽的能源。目前，国际上最先进的太阳帆材料是聚酰亚胺薄膜，正对阳光的一面镀上铝膜。（1）如图2所示，假设有一导体棒ab，垂直于磁场分量及电磁波的传播方向（即x轴方向）放置。已知磁场强度的最大值为B0，光速为C。a．在图2中此时导体棒哪端（a或b）电势高？求出此时导体棒所在位置处电磁波分量——电场强度E的大小；请你选择图中曲线①或曲线②，并在其中一条对应电场线上补画出电磁波分量——电场强度E的方向。b．请从光的电磁波动理论角度定性解释这种光压是怎样产生的？（2）现设想利用太阳光压将“光帆3号”探测器送到太阳系以外探索宇宙的奥秘，请你从光的量子理论角度估算“光帆3号”面质比（光帆太空展开的面积S与航天器总质量m之比——航天器重要轨控参数）的最小值。（不计行星对探测器的引力和太阳常数的变化）已知太阳质量为M＝2×1030kg、日地距离为Rse×1011×10﹣11N•m2/kg2、光速为c＝3×108×103J。15．德布罗意认为：任何一个运动着的物体，都有一种波与它对应，波长是λ＝，式中p是运动物体的动量，h是普朗克常量。已知某种紫光的波长是440nm，若将电子加速，使它的德布罗意波长是这种紫光波长的10﹣4倍，求：（1）电子的动量的大小；×10﹣31×10﹣19×10﹣34J•s，加速电压的计算结果取一位有效数字）6.3波粒二象性同步练习1参考答案与试题解析一．选择题（共10小题）1．以下说法正确的是（）A．红光的波长比紫光的波长长 B．增透膜利用了光的衍射原理 C．光只有粒子性，没有波动性 D．红光的光子能量比紫光的光子能量大【考点】光的波粒二象性；光的衍射；光子及其动量；电磁波谱；光的双缝干涉．【分析】由电磁波谱可知在真空中红光的波长比紫光长；增透膜利用了光的干涉原理；光具有波粒二象性；根据E＝hv判断。【解答】解：AD、由电磁波谱可知在真空中红光的波长比紫光长，红光的频率小于紫光，根据E＝hv，可知红光的光子能量比紫光的光子能量小，故A正确，D错误；B、光学镜头上的增透膜是膜的前后表面反射光出现叠加，利用光的干涉现象，故B错误；C、光电效应说明光具有粒子性，光的干涉和衍射现象说明光具有波动性，所以光具有波粒二象性，故C错误。故选：A。2．下列说法错误的是（）A．经典力学规律不适用于接近光速运动的粒子 B．在新型冠状病毒疫情防控中使用的测温枪，其红外线是波长大于紫外线的电磁波 C．实物粒子与光子一样都具有波粒二象性 D．变化的磁场产生电场，由此相互激发向远处传播形成电磁波【考点】光的波粒二象性；相对论时空观；牛顿力学的局限性；电磁波的产生；电磁波的发射、传播和接收．【分析】经典力学规律不适用于微观高速；根据电磁波谱判断；实物粒子与光子一样都具有波粒二象性；根据电磁波的产生原理分析。【解答】解：A、经典力学适用条件为：宏观，低速，对微观，高速度运动不再适用，故A正确；B、根据电磁波谱可知红外线是波长大于紫外线的电磁波，故B正确；C、根据德布罗意波长公式，可知实物粒子与光子一样都具有波粒二象性，故C正确；D、周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，逐渐向外传播，形成电磁波，故D错误。本题选择错误的，故选：D。3．波粒二象性是微观世界的基本特征，下列说法正确的是（）A．大量光子表现出光的粒子性 B．光电效应现象揭示了光的粒子性 C．黑体辐射现象可以用光的波动性解释 D．光的波动性是大量光子之间的相互作用引起的【考点】光的波粒二象性；光电效应．【分析】大量光子表现出光的波动性；光电效应现象揭示了光的粒子性；普朗克借助于能量子假说，完美的解释了黑体辐射规律；光的波粒二象性是光的内在属性。【解答】解：A、光具有波粒二象性，大量光子表现出光的波动性，故A错误；B、光电效应现象和康普顿效应揭示了光的粒子性，故B正确；C、黑体辐射的实验规律不能使用光的波动性解释，而普朗克借助于能量子假说，完美的解释了黑体辐射规律，破除了“能量连续变化”的传统观念，故C错误；D、光的波粒二象性是光的内在属性，即使是单个光子也有波动性，跟光子的数量和光子之间是否有相互作用无关，故D错误。故选：B。4．关于光的本性，下列说法错误的是（）A．泊松亮斑说明光具有波动性 B．偏振现象说明光是一种纵波 C．光是一种概率波 D．光子除了具有能量之外还具有动量【考点】光的波粒二象性．【分析】光既具有波动性又具有粒子性，光是一种电磁波，衍射与干涉是波特有的现象，泊松亮斑是光具有波动性的有力证据；偏振现象说明光是一种横波；光波是一种概率波；康普顿效应证明了光子具有能量之外还具有动量。【解答】解：A、泊松亮斑说明光具有波动性，故A正确；B、偏振现象说明光是一种横波，故B错误；C、光波是一种概率波，在光的衍射条纹中，明条纹是光子到达概率大的地方，故C正确；D、康普顿效应深入地揭示了光的粒子性的一面，表明光子具有能量之外还具有动量，故D正确。本题选择错误的，故选：B。5．下面关于光的波粒二象性的说法中，不正确的说法是（）A．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 B．频率越小的光其粒子性越显著，频率越大的光其波动性越显著 C．光在传播时往往表现出的波动性，光在跟物质相互作用时往往表现出粒子性 D．光既具有波动性，又具有粒子性【考点】光的波粒二象性．【分析】光子既有波动性又有粒子性，波粒二象性中所说的波是一种概率波，对大量光子才有意义．波粒二象性中所说的粒子，是指其不连续性，是一份能量．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；波长越长的光波动性显著．【解答】解：A、光既具有粒子性，又具有波动性，大量的光子波动性比较明显，个别光子粒子性比较明显，故A正确；B、在光的波粒二象性中，频率越小的光波长越长，其波动性越显著，频率越大的光波长越小，其粒子性越显著，故B错误；C、光在传播时会产生干涉、衍射等现象，往往表现出的波动性，光在跟物质相互作用时往往表现出粒子性，故C正确；D、光的波粒二象性是指光有时表现为波动性，有时表现为粒子性，二者是统一的，故D正确。本题不正确的，故选：B。6．下列说法中正确的是（）A．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性 B．康普顿效应说明光子既有能量又有动量 C．光是高速运动的微观粒子，单个光子不具有波粒二象性 D．宏观物体的物质波波长非常小，极易观察到它的波动【考点】光的波粒二象性；康普顿效应；粒子的波动性德布罗意波．【分析】德布罗意提出物质波，认为一切运动的物体均有波粒二象性；康普顿效应说明光子既有能量又有动量；光是电磁波，但每个光子都具有波粒二象性；宏观物体的物质波波长非常小，极不容易观察到它的波动性。【解答】解：A、德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的概念，认为一切运动的物体都具有波粒二象性，故A错误；B、光电效应说明光子具有能量，康普顿效应说明光子不仅具有能量还具有动量，故B正确；C、光是电磁波，不是高速运动的微观粒子，但每个光子都具有波粒二象性，故C错误；D、宏观物体的物质波波长非常小，极不容易观察到它的波动性，故D错误。故选：B。7．关于光的波动性与粒子性以下说法正确的是（）A．爱因斯坦的光子说否定了光的电磁说 B．光电效应现象说明了光的粒子性 C．光的波动性和粒子性是相互矛盾的，无法统一 D．以上说法均错误【考点】光的波粒二象性；光电效应．【分析】光电效应现象说明了光的粒子性；光既有波动性又有粒子性，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，二者不矛盾。【解答】解：A、爱因斯坦的光子说并不否定光的电磁说，而是说光的两种性质并存，故A错误；B、光电效应现象是光照射物体发出光电子的现象，该现象用光的波动性学说无法解释，爱因斯坦提出光子说解释了该现象，则说明光具有粒子性，故B正确；C、波粒二象性是光的根本属性，大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性，高频光的粒子性显著，低频光的波动性显著，二者不是相互矛盾，只是在不同情况下所表现的性质可能不同，故C错误；D、由于B正确、故D错误。故选：B。8．下列说法正确的是（）A．卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子核内有中子存在的观点 B．核泄漏事故污染物Cs能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程式为Cs→Ba+X，可以判断X为电子 C．紫外线照射到金属锌板表面时能产生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的电子的最大初动能也随之增大 D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等【考点】粒子的波动性德布罗意波；光电效应；α粒子散射实验．【分析】依据α粒子散射实验意义，即可判定；根据电荷数守恒、质量数守恒判断X的电荷数和质量数，从而确定X为何种粒子；光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关；德布罗意波长为λ＝，p是动量，h是普朗克常量。【解答】解：A、卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出原子核式结构模型，故A错误；B、根据电荷数守恒、质量数守恒知，X的电荷数为55﹣56＝﹣1，质量数为137﹣137＝0，可知X为电子，故B正确；C、当增大紫外线的照射强度时，而紫外线的频率不变，根据光电效应方程EKm＝hv﹣W0，可知从锌板表面逸出的光电子的最大初动能不变，故C错误；D、动能相等的质子和电子，质子和电子质量不相等，由动量大小与动能关系：，可知它们的动量不相等，根据德布罗意波长为λ＝，可知它们的德布罗意波长也不相等，故D错误。故选：B。9．下列说法中不正确的是（）A．光电效应现象揭示了光的粒子性 B．德布罗意最先提出了物质波，认为实物粒子也具有波动性 C．康普顿效应表明光具有波动性，即光子不仅具有能量还具有动量 D．光波不同于宏观概念中那种连续的波，它是表明大量光子运动规律的一种概率波【考点】光的波粒二象性；光电效应；康普顿效应；波的干涉现象．【分析】光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性的一面；德布罗意最先提出物质波，认为实物粒子也具有波动性；光波是一种概率波；【解答】解：A、光电效应现象揭示了光的粒子性，故A正确；B、德布罗意把光的波粒二象性推广到实物粒子，提出物质波，认为实物粒子也具有波动性，故B正确；C、康普顿效应表明光具有粒子性，故C错误；D、光波不同于宏观概念中那种连续的波，它是表明大量光子运动规律的一种概率波，故D正确。本题选不正确的，故选：C。10．以下说法中正确的是（）A．光通过狭缝后在屏上形成明暗相间的条纹，光子在空间出现的概率可以通过波动规律确定 B．实物粒子不具有波动性，因为实物粒子没有对应的波长 C．波长长的光波动性较强，大量光子容易显示粒子性 D．光波不是概率波，物质波是概率波【考点】粒子的波动性德布罗意波；光的波粒二象性．【分析】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；实物粒子也具有波动性；波长长的光，波动性较强，大量光子容易显示波动性；物质波和光波都是概率波。【解答】解：A、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，故A正确；B、德布罗意指出实物粒子也具有波动性，故B错误；C、波长长的光，波动性较强，大量光子容易显示波动性，故C错误；D、物质波是概率波，光波也是概率波，故D错误。故选：A。二．多选题（共3小题）（多选）11．光既具有波动性，又具有粒子性。如果一个光子的能量等于一个电子的静止能量，且电子质量me×10﹣30kg，光速c＝3×108×10﹣34J•s．则（）×1022J ×1024Hz ×10﹣12m ×10﹣22kg•m/s【考点】光的波粒二象性．【分析】根据质能方程求出光子的能量；由光子频率、波长的公式求出光子的频率和波长；由动量公式求出动量。【解答】解：A、根据爱因斯坦质能方程可知，该光子的能量：E＝mc2×10﹣30×（3×108）2×10﹣14J．故A错误；B、由E＝hγ可得该光子的频率：×1020Hz．故B错误；C、该光子的波长：×10﹣12m．故C正确；D、光子的动量：P＝×10﹣22kg•m/s。故D正确。故选：CD。（多选）12．以下说法正确的是（）A．任何运动的物体都具有波动性 B．抖动细绳一端，绳上的波就是物质波 C．通常情况下，质子比电子的波长长 D．核外电子绕核运动时，并没有确定的轨道【考点】粒子的波动性德布罗意波．【分析】任何运动的物体都具有波动性，抖动细绳一端，绳上的波是机械波，不是物质波。物质波的波长与动量的关系为λ＝．核外电子绕核运动的规律是随机的，没有确定的轨道。【解答】解：A、根据德布罗意理论知任何运动的物体都具有波动性，故A正确；B、对宏观物体而言，其波动性难以观测，我们所看到的绳波是机械波，不是物质波，故B错误；C、电子的动量往往比质子的动量小，根据λ＝知，电子的波长长，故C错误；D、核外电子绕核运动的规律是概率问题，无确定的轨道，故D正确。故选：AD。（多选）13．下列说法不正确的是（）A．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关 B．德布罗意提出了物质波的概念 C．康普顿认为X射线的光子只具有动量 D．机械波、电磁波和物质波都是概率波【考点】粒子的波动性德布罗意波．【分析】黑体辐射的强度与温度有关，温度越高，黑体辐射的强度越大，随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．根据光电效应发生条件，可知，光电子的最大初动能与入射频率有关，与入射的强度无关；黑体辐射实验规律告诉我们能量不连续；康普顿效应表明了光的粒子性；德布罗意提出物质波的概念．【解答】解：A、黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，故A正确；B、德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的概念，认为一切物体都具有波粒二象性，故B正确。C、康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，部分动量转移给电子，则光子的动量减小，康普顿效应表明光子除了能量之外还具有动量，揭示了光的粒子性。故C错误；D、物质波和光波都是概率波，而机械波不是概率波。故D错误；本题选择错误的，故选：CD三．解答题（共2小题）14．光的波粒二象性是指光既具有波动特性，又具有粒子特性。麦克斯韦电磁场理论指出：变化的磁场和变化的电场可以相互激发，无论是电场分量E还是磁场分量B都是以横波的形式组成一个统一的电磁场像波一样向前传播。2019年8月2日，新华社发布新闻报道《驭光而行不是梦！“光帆2号”成功在太空验证太阳帆技术》：美国行星学会的“光帆2号”飞行器近日终于在太空成功验证了太阳帆技术，仅利用太阳光的光子动量作为动力就抬升了轨道高度，成为首个在地球轨道上受控运行的太阳帆飞行器。太阳帆是利用太阳光产生的光压推动物体前进的，这使恒星光为星际旅行提供了取之不尽的能源。目前，国际上最先进的太阳帆材料是聚酰亚胺薄膜，正对阳光的一面镀上铝膜。（1）如图2所示，假设有一导体棒ab，垂直于磁场分量及电磁波的传播方向（即x轴方向）放置。已知磁场强度的最大值为B0，光速为C。a．在图2中此时导体棒哪端（a或b）电势高？求出此时导体棒所在位置处电磁波分量——电场强度E的大小；请你选择图中曲线①或曲线②，并在其中一条对应电场线上补画出电磁波分量——电场强度E的方向。b．请从光的电磁波动理论角度定性解释这种光压是怎样产生的？（2）现设想利用太阳光压将“光帆3号”探测器送到太阳系以外探索宇宙的奥秘，请你从光的量子理论角度估算“光帆3号”面质比（光帆太空展开的面积S与航天器总质量m之比——航天器重要轨控参数）的最小值。（不计行星对探测器的引力和太阳常数的变化）已知太阳质量为M＝2×1030kg、日地距离为Rse×1011×10﹣11N•m2/kg2、光速为c＝3×108×103J。【考点】光的波粒二象性；光子及其动量；动量定理；能量守恒定律；电磁场．【分析】熟练理解并掌握光的波粒二象性