高中物理第十七章波粒二象性17.3粒子的波动性同步训练含解析新人教选修.docx

17.3粒子的波动性一、选择题1、X射线（） A、不是电磁波B、具有反射和折射的特性C、只能在介质中传播D、不能发生干涉和衍射2、下列说法正确的是（） A、汤姆孙发现电子，提出原子的核式结构模型B、金属的逸出功随入射光的频率增大而增大C、核力存在于原子核内所有核子之间D、核子平均结合能越大的原子核越稳定3、下列说法中正确的是（） A、光波是电磁波B、干涉现象说明光具有粒子性C、光电效应现象说明光具有波动性D、光的偏振现象说明光是纵波4、2014年诺贝尔物理学奖授予3名日本出生的科学家，表彰其发明蓝光二极管LED的贡献，被誉为“点亮整个21世纪”某公司引进这项技术，2014年淘宝年销量第一，成为新材料行业的领跑者下列说法错误的是（） A、蓝光LED在外界电压驱动下，PN结的能级从基态跃迁到激发态，再从激发态返回基态时辐射出蓝光B、光的颜色由频率决定，光子的能量与频率成正比C、淘宝购买的LED元件，利用多用表测得其正向电阻很小，质量可能很好D、淘宝购买的LED元件，用一节干电池接在其两端，发现不发光，质量一定很差5、下列说法中正确的是（） A、光波是一种概率波B、用三棱镜观察太阳光谱是利用光的干涉现象C、爱因斯坦提出了光子说，成功解释了光电效应现象，否定了光的波动性D、用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象6、下列说法正确的是（） A、正负电子对碰撞过程动量不守恒B、人工放射性同位素比天然放射性同位素半衰期长的多，因此废料不容易处理C、实物粒子也具有波动性，每一种运动粒子都有一个对应的波相联系D、太阳辐射的能量主要来自太阳内部的重核裂变释放的核能7、爱因斯坦1905年提出狭义相对论，1915年提出广义相对论，使人们进一步认识了光的本性，下列关于光的说法中正确的是（） A、光能在弯曲的光导纤维中传播，说明光在同种均质介质中是沿曲线传播的B、白光照射到DVD片表面时出现彩色是因为光具有波动性C、某参考系中的两处同时发光，在另一惯性参考系中观察一定也是同时发光D、真空中的光速在不同惯性参考系中相同，因此光的频率与参考系无关8、波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法不正确的有（） 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、康普顿效应表明光子有动量，揭示了光的粒子性的一面9、能正确解释黑体辐射实验规律的是（） A、能量的经典连续理论B、普朗克提出的能量量子化理论C、牛顿提出的微粒说D、以上三种理论体系任何一种都能解释10、黑体辐射的实验规律如图所示，下列关于黑体辐射说法正确的是（）A、黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除去与温度有关外，还和黑体的材料及表面状态有关B、随着温度的降低，各种波长的辐射强度都减小C、温度升高时，黑体辐射强度的极大值向波长较长的方向移动D、爱因斯坦通过研究黑体辐射提出能量子的概念11、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狭缝，如时间足够长，底片上将会显示衍射图样B、单个光子通过狭缝后，底片上会出现完整的衍射图样C、光子通过狭缝的运动路线像水波一样D、光的波动性是一个光子运动的规律12、说明光具有波动性的现象是（） A、光电效应B、光的反射C、光的衍射D、康普顿效应13、黑体辐射和能量子的说法中正确的是（） A、黑体辐射随温度的升高，各种波长的辐射强度都增加B、黑体辐射随温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动C、能量子是普朗克最先提出的D、能量子是一种微观粒子14、下列说法正确的是（） A、黑体辐射电磁波的强度按波长的分布与物体的形状有关B、不确定性关系告诉我们，不可能准确地知道粒子的位置C、玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化D、爱因斯坦提出了光电子的能量与入射光的强弱有关，与入射光的频率无关15、关于光的本性，下列描述不正确的是（） A、泊松亮斑说明光具有波动性B、薄膜干涉说明光具有波动性C、单缝衍射说明光具有波动性D、偏振现象说明光是一种纵波二、填空题16、黑体辐射电磁波时，随着温度的升高，一方面黑体辐射各种波长电磁波的本领都_（填“增强”或“减弱”），另一方面辐射本领的最大值向波长较_（填“短”或“长”）的方向移动 17、光的波动说的实验基础是_，光子说的实验基础是_，现在人们对光的本性的认识是_18、光具有波粒二象性，个别光子往往表现出_性，大量光子表现出_，高频光子表现出_，低频光子易表现出_，光在传播过程中显示_，光与物质发生作用时_ 19、康普顿效应表明光子除具有能量外，还具有_，深入揭示了光的_性的一面20、牛顿为了说明光的性质，提出了光的微粒说如今，人们对光的性质已有了进一步的认识下列四个示意图所表示的实验，能说明光性质的是_三、解答题21、试根据相关实验解释为什么光是一种概率波？ 22、人体表面辐射本领的最大值落在波长为940m处，它对应的是何种辐射，能量子的值为多大？23、已知每秒从太阳射到地球的垂直于太阳光的每平方米截面上的辐射能为1.4103J ， 其中可见光部分约占45%，假如认为可见光的波长均为5.5107m ， 太阳向各方向的辐射是均匀的，日地间距离为1.51011m ， 普朗克恒量h=6.61034Js，估算出太阳每秒钟辐射出的可见光子数是多少？24、质量为10g、速度为300m/s在空中飞行的子弹，其德布罗意波波长是多少？为什么我们无法观察到其波动性？如果能够用特殊的方法观察子弹的波动性，我们是否能够看到子弹上下或左右颤动着前进，在空间中描绘出正弦曲线或其他周期性曲线？为什么？25、一种红宝石激光器发射的激光是不连续的一道道闪光，每道闪光称为一个光脉冲若这种激光器光脉冲的持续时间为1.01011s，波长为694.3nm ， 发射功率为1.01010w ， 问 (1)每列光脉冲的长度是多少？ (2)用红宝石激光器照射皮肤上色斑，每l0mm2色斑上吸收能量达到60J以后，便逐渐消失，一颗色斑的面积为50mm2 ， 则要吸收多少个红宝石激光脉冲，才能逐渐消失？ 答案解析部分一、选择题 1、【答案】 B【考点】光的波粒二象性【解析】【解答】X射线属于电磁波的一种，它具有波的一切性质，如反射、折射、干涉及衍射等；它可以在真空中传播；故只有B正确，ACD错误；故选：B【分析】解答本题应明确X射线为电磁波的一种，它具有电磁波的一切性质2、【答案】 D【考点】光的波粒二象性，光电效应【解析】【解答】A、原子核式结构模型是由卢瑟福在粒子散射实验基础上提出的；故A错误B、金属的逸出功由金属本身解答，不随入射光的频率增大而增大故B错误C、核力是强相互作用的一种表现，只有相近核子之间才存在核力作用故C错误D、核子平均结合能越大的原子核越稳定故D正确故选：D【分析】原子核式结构模型是由卢瑟福在粒子散射实验基础上提出的；卢瑟福通过粒子轰击氮核发现了质子；核力是一种强相互作用力，具有饱和性，仅与临近的核子发生力的作用；核电站是利用重核裂变反应所释放的核能转化为电能3、【答案】 A【考点】光的波粒二象性，光电效应【解析】【解答】A、光波是电磁波的一种；故A正确；B、干涉和衍射说明光具有波动性；故B错误；C、光电效应说明光具有粒子的性质；故C错误；D、偏振现象是横波的性质，故光的偏振说明光是横波；故D错误；故选：A【分析】光具有波粒二象性，光的干涉和衍射说明光具有波动性，而光电效应说明光具有粒子性4、【答案】 D【考点】光的波粒二象性【解析】【解答】A、蓝光LED在外界电压驱动下，PN结的能级从基态跃迁到激发态，再从激发态返回基态时辐射出蓝光，是受激辐射的原理，故A正确；B、光的颜色由频率决定，根据E=h ， 光子的能量与频率成正比，故B正确；C、二极管的正向电阻很小，反向电阻很大；淘宝购买的LED元件，利用多用表测得其正向电阻很小，质量可能很好；故C正确；D、淘宝购买的LED元件，用一节干电池接在其两端，发现不发光，可能是电压小于其最小的导通电压，故D错误；本题选错误的，故选：D【分析】根据玻尔理论，原子受激辐射是先使原子跃迁到较高的激发态（受激），然后再向较低的能级跃迁发光（辐射）；光的颜色由频率决定，光子能量E=h；二极管的正向电阻很小，反向电阻很大，正向导通有最小导通电压5、【答案】 A【考点】光的波粒二象性【解析】【解答】A、光波是一种概率波，是大量光子共同具有的一种性质；故A正确；B、用三棱镜观察太阳光谱是利用光的色散现象故B错误；C、爱因斯坦提出了光子说，成功解释了光电效应现象，但没有否定光的波动性，即光具有波粒二象性；故C错误；D、用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象；故D错误；故选：A【分析】光具有波粒二象性，在波动性方面光具有波的一切性质，而光具有光电效应现象，爱因斯坦提出“光子说”并成功解释了光电效应现象6、【答案】 C【考点】光的波粒二象性【解析】【解答】A、动量守恒定律对微观粒子仍然适用，正负电子对碰撞过程动量仍然守恒；故A错误；B、人工放射性同位素的半衰期比天然放射性物质短得多，因此废料容易处理故B错误；C、任何的实物粒子都具有波粒二象性，每一种运动粒子都有一个对应的波相联系故C正确；D太阳辐射的能量主要来自太阳内部的轻核聚变释放的核能故D错误故选：C【分析】正负电子对碰撞过程动量仍然守恒；人工放射性同位素的半衰期比天然放射性物质短得多，在生活中有着广泛应用；任何的实物粒子都具有波粒二象性；太阳辐射的能量主要来自太阳内部的轻核聚变释放的核能7、【答案】 B【考点】光的波粒二象性【解析】【解答】A、光能在弯曲的光导纤维中传播是因为光的全反射，不能说明光的沿曲线传播的；事实是光在同一种介质中沿直线传播；故A错误；B、白光照射到DVD片表面时出现彩色是因为光的干涉形成的，故说明光具有波动性；故B正确；C、相对论时空观认为在某参考系中同时发生的两件事，在另一参考系看来不一定是同时的，故C错误；D、真空中的光速在不同惯性参考系中是相同的；但光的频率在不同参考系中是不同的；与参考系有关；故D错误；故选：B【分析】光在同一种介质中都是直线传播的；而光在弯曲的纤维中能传播是因为光的全反射；光的干涉和衍射现象均说明光具有波动性；狭义相对论的几个基本结论：钟慢效应：运动的钟比静止的钟走得慢，而且，运动速度越快，钟走的越慢，接近光速时，钟就几乎停止了；尺缩效应：在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短，当速度接近光速时，尺子缩成一个点质量变大：质量（或能量）并不是独立的，而是与运动状态相关的，速度越大，质量越大8、【答案】 C【考点】光的波粒二象性【解析】【解答】A、光电效应现象揭示了光的粒子性故A正确；B、热中子束射到晶体上产生的衍射图样说明中子具有波动性故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、康普顿效应表明光子有动量，揭示了光的粒子性的一面故D正确故选：C【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；光电效应现象揭示了光的粒子性；相邻原子之间的距离大致与中子的德布罗意波长相同故能发生明显的衍射现象；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；康普顿效应表明光子有动量，揭示了光的粒子性的一面9、【答案】B 【考点】光的波粒二象性 【解析】【解答】黑体辐射实验规律：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故B正确，ACD错误；故选：B【分析】为了解释黑体辐射规律，普朗克提出电磁辐射的能量的量子化，从而即可求解 10、【答案】 B【考点】光的波粒二象性【解析】【解答】A、一般物体除去与温度有关外，还和物体的材料及表面状态有关，而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错误B、由图可知，随着温度的降低，各种波长的辐射强度都减小故B正确C、黑体辐射的强度的极大值随温度升高向波长较短的方向移动，故C错误D、普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，故D错误故选：B【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11、【答案】 A【考点】光的波粒二象性【解析】【解答】A、使光子一个一个地通过单缝，如果时间足够长，底片上中央到达的机会最多，其它地方机会较少因此会出现衍射图样，故A正确；B、单个光子通过单缝后，要经过足够长的时间，底片上会出现完整的衍射图样，故B错误；C、光子通过单缝后，体现的是粒子性故C错误；D、单个光子通过单缝后打在底片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所以少量光子体现粒子性，大量光子体现波动性，故错误故选：A【分析】光的波粒二象性是指光既具有波动性又有粒子性，少量粒子体现粒子性，大量粒子体现波动性12、【答案】C 【考点】光的波粒二象性 【解析】【解答】A、光电效应说明光的能量是一份一份的，即说明光具有粒子性，故A错误；B、光的反射不能说明光的本性是波，也不能说明光的本性是粒子，故B错误；C、衍射是波特有的现象，光的衍射说明光具有波动性，故C正确；D、康普顿效应说明光子具有动量，证明了光具有粒子性，故D错误；故选：C【分析】牛顿的“微粒说”认为光是一种实物粒子，而爱因斯坦的“光子说”认为光是一种量子化的物质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 13、【答案】 D【考点】光的波粒二象性【解析】【解答】A、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故A正确；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故B正确；C、根据普朗克的能量子假说，黑体辐射的能量是不连续的，每一份叫做一个能量子，故C正确；D、黑体辐射的能量子假说中，能量子具有粒子性，不是一种微观粒子故D错误故选：D【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14、【答案】 C【考点】光的波粒二象性【解析】【解答】A、黑体辐射的强度按波长的分布与黑体的温度有关故A错误；B、根据不确定原理，在微观领域，不可能同时准确地知道粒子的位置和动量，所以我们不能用确定的坐标描述电子在原子中的位置故B错误；C、玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化故C正确；D、根据爱因斯坦光电效应方程Ekm=hW ， 可知，光电子的最大初动能Ekm与入射光的强度无关，入射光的频率有关故D错误故选：C【分析】黑体辐射的强度按波长的分布与黑体的温度有关；最新的原子理论指出，原子中电子不能用确定的坐标描述，但是它们在空间各处出现的几率是有一定规律的，是一种概率波；波尔理论成功地解释了氢光谱的实验规律；光电子的最大初动能Ekm与入射光的强度无关15、【答案】 D【考点】光的波粒二象性【解析】【解答】A、泊松亮斑说明光具有波动性故A正确；B、薄膜干涉说明光具有波动性故B正确；C、双缝干涉和单缝衍射都是波所特有的性质，光的波动说的有力证据，故C正确；D、偏振现象说明光是一种横波，故D错误本题选择不正确的，故选：D【分析】牛顿的“微粒说”认为光是一种实物粒子，而爱因斯坦的“光子说”认为光是一种量子化的物质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二、填空题 16、【答案】增强；短 【考点】光的波粒二象性 【解析】【解答】黑体辐射随着波长越短温度越高则辐射越强，所以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，辐射本领的最大值向波长较短的方向移动故答案为：增强，短【分析】能100%地吸收入射到其表面的电磁辐射，这样的物体称为黑体普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一；原子向外辐射光子后，能量减小，加速度增大黑体辐射随着波长越短温度越高辐射越强； 17、【答案】 光的干涉和衍射；光电效应；光既具有波动性，又具有粒子性即具有波粒二象性【考点】光的波粒二象性【解析】【解答】光的波动说的实验基础是光能发生干涉和衍射，光子说的实验基础是光电效应，现在人们对光的本性的认识是光既具有波动性，又具有粒子性即具有波粒二象性故答案为：光的干涉和衍射，光电效应，光既具有波动性，又具有粒子性即具有波粒二象性【分析】根据物理学史和常识解答，记住著名实验即可解答18、【答案】粒子性；光子性；粒子性；光子性；光子性；粒子性 【考点】光的波粒二象性 【解析】【解答】光具有波粒二象性，个别光子往往表现出粒子性，大量光子表现出波动性，高频光子表现出粒子性，低频光子易表现出光子性，光在传播过程中显示波粒二象性故答案为：粒子性、光子性、粒子性、光子性、光子性、粒子性【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 19、【答案】 动量；粒子【考点】光的波粒二象性，光电效应【解析】【解答】康普顿效应中，光子与静止电子碰撞后光子的频率发生了变化，使用动量守恒定律与能量守恒定律可以解释该现象，表明光子除具有能量外，还具有动量，深入揭示了光的粒子性的一面故答案为：动量，粒子【分析】在康普顿效应中，光子与静止电子碰撞后，动量守恒，能量守恒，通过能量守恒判断光子频率的变化，该实验说明光子具有动量20、【答案】 图（2）图（3）【考点】光的波粒二象性【解析】【解答】（1）该实验是粒子散射实验，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（2）干涉是波的特有性质，因此双孔干涉实验说明光具有波动性故（2）正确（3）此实验是光电效应的实验，说明光具有粒子性故（3）正确（4）三种射线在电场偏转的实验，能判定射线的电性，不能说明光的性质故答案为：图（2）图（3）【分析】该题中的四个实验分别是粒子散射实验、双孔干涉实验、光电效应的实验和三种射线在电场中偏转实验，依次进行说明即可三、解答题 21、【答案】根据光的单缝衍射可知，光子到达亮条纹处的概率较大，到达暗条纹处的概率较小，所以我们可以说光是一种概率波 【考点】光的波粒二象性 【解析】【解答】答：根据光的单缝衍射可知，光子到达亮条纹处的概率较大，到达暗条纹处的概率较小，所以我们可以说光是一种概率波【分析】虽然不能确定某个光子落在哪一点，但由屏上各处明暗不同这个事实可以推知，光子落在各点的概率是不一样的，即光子落在明纹处的概率大，落在暗纹处的概率小即，光子在空间出现的概率可以通过波动的规律确定也就是说：概率波是单个粒子的位置不确定的，但在某点附近出现的概率的大小可以由波动的规律确定 22、【答案】 解答：查表可得波长为940m的辐射为红外辐射，其能量子的值为：=h= =6.6261034 =2.121022J 答：对应的是红外辐射，能量子值为2.121022J 【考点】光的波粒二象性【解析】【分析】首先据波长判断是何种辐射，再据光速和能量子公式联立求解即可，注意普朗克