高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第三册第三节 光的波粒二象性精品课堂检测

4.3 光的波粒二象性  同步练习

一、单选题

1．关于能量子、黑体辐射及光的波粒二象性，下列说法正确的是（　　）

A．一个能量子的能量大小且不可再分

B．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

C．是否产生光电效应与光的频率和光照强度均无关

D．光子除了具有能量之外还具有动量，其大小为

2．如图所示，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．频率不变 B．波长变长

C．动量变大 D．速度变小

3．下列关于物理学发展史的说法，正确的是（　　）

A．居里夫人首先发现了天然放射现象，揭示了原子核具有复杂结构

B．戴维孙与G-P汤姆孙利用晶体做了电子束的衍射实验，从而证实了电子的波动性

C．康普顿效应只表明光子具有能量

D．玻尔原子模型能很好地解释所有原子光谱的实验规律

4．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

5．关于波粒二象性的有关知识，下列说法错误的是（　　）

A．速度相同的质子和电子相比，电子的波动性更为明显

B．用E和p分别表示X射线每个光子的能量和动量，则，

C．由爱因斯坦的光电效应方程可知，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比

D．康普顿效应表明光子除了具有能量之外还有动量

6．物理学的发展极大地丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步。关于对物理学发展过程的认识，下列说法正确的是（　　）

A．贝克勒尔发现天然放射现象，其中射线来自原子最外层电子的运动

B．康普顿效应说明光具有波动性

C．德布罗意首先提出了物质波的猜想，而电子衍射实验证实了他的猜想

D．卢瑟福通过对粒子散射实验的研究，揭示了原子核的复杂结构

7．下列说法中正确的是（　　）

A．普朗克在研究黑体辐射问题中提出了能量子假说

B．在光电效应实验中，用同种频率的光照射不同的金属表面，从金属表面逸出的光电子的最大初动能Ek越大，则这种金属的逸出功W0越大

C．对于某种金属，只要入射光的强度足够大，就会发生光电效应

D．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，因此，光子散射后波长变短

8．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，薄膜面积为S，每秒每平方米面积获得的太阳光能为E，若探测器总质量为M，光速为c，普朗克常量为h，则探测器获得加速度大小的表达式是（　　）

A． B． C． D．

9．光子有能量，也有动量，它也遵守有关动量的规律．如图所示，真空中有一“∞”字形装置可绕通过横杆中点的竖直轴OO′ 在水平面内灵活地转动，其中左边是圆形黑纸片，右边是和左边大小、质量均相同的圆形白纸片．当用平行白光垂直照射这两个圆面时，关于此装置开始时转动情况（俯视）下列说法中正确的是

A．逆时针方向转动 B．顺时针方向转动 C．都有可能 D．不会转动

二、多选题

10．已知光速为，普朗克常量为，现用频率为的光垂直照射平面镜，光全部被平面镜垂直反射回去，则（　　）

A．光子动量为 

B．光子能量为

C．平面镜对光反射前后，光子动量的变化量为 

D．平面镜对一个光子的冲量为

11．氢原子的能级图如图所示，已知氢原子各能级的能量可以用公式计算，现有大量处于n=5能级（图中未标出）的氢原子向低能级跃迁，下列说法正确的是（　　）

A．这些氢原子一定能发出10种不同频率的可见光（可见光能量范围：1.62ev~3.11ev）

B．已知钠的逸出功为2.29eV，则氢原子从n=5能级跃迁到n=2能级释放的光子可以从金属钠的表面打出光电子

C．氢原子从n=5能级跃迁到n=1能级释放的光子波长最长

D．氢原子从n=5能级跃迁到n=4能级时，氢原子能量减小，核外电子动能增加

12．明代学者方以智在《阳隧倒影》中记载：“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有一面五色”表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象。如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b，下列说法正确的是（　　）

A．若增大入射角i，则b光先消失

B．两束光在该三棱镜中的传播速度a光大

C．若两束光通过同一个狭缝，a光的衍射现象更明显些

D．a光子的动量要比b光于的动量小

13．两种单色光a、b的频率分别为、，，下列说法正确的是（　　）

A．a、b光子动量之比为

B． a、b光在真空中传播的速度之比为

C．若a、b都能使某种金属发生光电效应，光电子的最大初动能之差

D．若a、b光射到同一干涉装置上，则相邻条纹的间距之比为

三、填空题

14．科学家通过X射线的衍射来获得晶体的结构图像．已知普朗克常量为h，真空的光速为c.若X射线在真空中的波长为λ，其对应的光子能量E＝________，该光子与电子碰撞后其波长将________(选填“变大”“不变”或“变小”)．

15．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）

四、解答题

16．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。

17．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。