教科版高中物理选择性必修三6.3波粒二象性练习3

6.3波粒二象性同步练习3一．选择题（共10小题）1．如图，弧光灯发出的光，经过下列实验后产生了两个重要的实验现象。①经过一狭缝后，在后面的锌板上形成明暗相间的条纹；②与锌板相连的验电器的铝箔张开了一定的角度。则这两个实验现象分别说明（）A．①和②都说明光有波动性 B．①和②都说明光有粒子性 C．①说明光有粒子性，②说明光有波动性 D．①说明光有波动性，②说明光有粒子性2．能够证明光具有粒子性的实验是（）A．光电效应实验 B．光的干涉实验 C．光的衍射实验 D．泊松亮斑3．下列各组两个现象都能说明光具有波动性的是（）A．光的折射、色散 B．光的反射、干涉 C．光的衍射、干涉 D．光的直线传播、光电效应4．波粒二象性是微观世界的基本特征，下列说法中正确的是（）A．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释 B．电子束射到晶体上产生衍射图样说明运动的电子具有波动性 C．康普顿效应进一步揭示了光的波动性 D．动能相等的质子和电子，质子的德布罗意波长比电子的德布罗意波长大5．下列说法中正确的是（）A．光的波粒二象性，就是由牛顿的微粒说和惠更斯的波动说组成的 B．光的波粒二象性彻底推翻了麦克斯韦的光的电磁说 C．光子说否定了光的电磁说，在光子能量ε＝hν中，频率ν表示波的特征，ε表示粒子的特征 D．光波和物质波都是概率波6．波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的是（）A．光电效应和康普顿效应都揭示了光的波动性 B．热中子束射到晶体上产生的衍射图样说明中子具有粒子性 C．光的波粒二象性表明一束传播的光，有的光是波，有的光是粒子 D．速度相同的质子和电子相比，电子的波动性更为明显7．下列说法正确的是（）A．频率越低的光，粒子性越显著，个别光子产生的效果往往显示出粒子性 B．无论光强多强，只要入射光的频率小于金属的截止频率，就不能发生光电效应 C．氢原子吸收光子后，电子运动的轨道半径变大，动能也变大 D．发生β衰变时，新核的核电荷数不变8．下列实验中能证实光具有粒子性的是（）A．光电效应实验 B．光的色散实验 C．光的圆孔衍射实验 D．光的双缝干涉实验9．下列说法中正确的是（）A．电子的衍射图样表明电子具有粒子性 B．粒子的运动速率增大，其德布罗意波的波长也增大 C．为了解释黑体辐射规律，爱因斯坦提出了能量量子化的观点 D．黑体辐射中，随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动10．关于波粒二象性，下列说法正确的是（）A．有的光只是粒子，有的光只是波 B．康普顿效应表明光是粒子，并具有动量 C．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性 D．德布罗意指出微观粒子的动量越大，其对应的波长就越长二．多选题（共3小题）（多选）11．下列说法中正确的有（）A．低频光子的粒子性更显著，高频光子的波动性更显著 B．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样，可以说明电子是一种波 C．动量相同的质子和电子，它们的德布罗意波的波长相等 D．光的波动性是由于光子间的相互作用而形成的（多选）12．美国科研人员2016年2月11日宣布，他们利用激光干涉引力被天文台（LIGO）于去年9月首次探测到引力波，证实了爱因斯坦在100年前所做的猜测．在爱因斯坦的描述中，有质量的物体会使它周围的时空发生扭曲，物体质量越大，时空就扭曲的越厉害．当有质量的两物体加速旋转的时候，他们周围的时空会发生起伏，震颤，波浪…这种“时空扰动”以波（涟漪）的形式向外传播，这就是“引力波”．其实只要有质量的物体加速运动就会产生引力波，不同方式产生的引力波的波长是不一样的．引力波是以光速传播的时空扰动，不同方式产生的引力波的波长是不一样的．引力波和物质之间的相互作用极度微弱，因此它的衰减也是极度缓慢的．引力波的发现为我们打开了研究宇宙的全新窗口，引力波携带着与电磁波截然不同的信息，将为我们揭示宇宙新的奥秘．根据上述材料做下列推断，其中正确的是（）A．引力波应该携带波源的信息 B．引力波应该只能在真空中传播 C．引力波应该有偏振现象 D．引力波应该不容易被探测到（多选）13．2017年1月，我国“墨子号”量子科学实验卫星正式进入应用研究．在量子理论中，有共同来源的两个微观粒子，不论它们相距都远，它们总是相关的，一个粒子状态的变化会立即影响到另一个粒子，这就是所谓的量子纠缠．关于量子理论，下列说法中正确的有（）A．玻尔氢原子理论，第一次提出了能量量子化的观念 B．爱因斯坦研究光电效应提出光子说，光子说属于量子理论的范畴 C．量子理论中，实物粒子具有波粒二象性 D．微观粒子在受力状况和初速度确定的前提下，可以确定它此后运动状态和位置三．解答题（共2小题）×10﹣11×1010w，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10mm2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？15．自然界中的物体由于具有一定的温度，会不断地向外辐射电磁波，这种辐射因与温度有关，称为热辐射。热辐射具有如下特点：（1）辐射的能量中包含各种波长的电磁波；（2）物体温度越高，单位时间内从物体表面单位面积上辐射的能量越大；（3）在辐射的总能量中，各种波长所占的百分比不同。处在一定温度的物体在向外辐射电磁能量的同时，也要吸收由其他物体辐射的电磁能量，如果它处在平衡状态，则能量保持不变。若不考虑物体表面性质对辐射与吸收的影响，我们定义一种理想的物体，它能100%地吸收入射到其表面的电磁辐射，这样的物体称为黑体。单位时间内从黑体表面单位面积辐射的电磁波的总能量与黑体绝对温度的四次方成正比，即P0＝σT4，其中常量σ×10﹣8W/（m•K4）在下面的问题中，把研究对象都简单地看作黑体。有关数据及数学公式：太阳半径Rs＝696000km，太阳表面温度T＝5770K，火星半径r＝3395km．已知球面积S＝4πR2，其中R为球半径。（1）太阳热辐射能量的绝大多数集中在波长为2×10﹣7～1×10﹣5m范围内，求相应的频率范围。（2）每小时从太阳表面辐射的总能量为多少？（3）火星受到来自太阳的辐射可认为垂直到面积为πr2（r为火星半径）的圆盘上。已知太阳到火星的距离约为太阳半径的400倍，忽略其他天体及宇宙空间的辐射，试估算火星的平均温度。6.3波粒二象性同步练习3参考答案与试题解析一．选择题（共10小题）1．如图，弧光灯发出的光，经过下列实验后产生了两个重要的实验现象。①经过一狭缝后，在后面的锌板上形成明暗相间的条纹；②与锌板相连的验电器的铝箔张开了一定的角度。则这两个实验现象分别说明（）A．①和②都说明光有波动性 B．①和②都说明光有粒子性 C．①说明光有粒子性，②说明光有波动性 D．①说明光有波动性，②说明光有粒子性【考点】光的波粒二象性．【分析】弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，该条纹是衍射条纹，证明光具有波动性，与锌板相连的验电器的铝箔张开了一定角度，知锌板上有光电子发出，证明光具有粒子性。【解答】解：现象①是光的干涉现象，衍射是波所特有的现象，该现象说明了光具有波动性；现象②是光照射到锌板上，从锌板上有电子逸出，发生了光电效应，该现象说明了光具有粒子性，故ABC错误，D正确。故选：D。2．能够证明光具有粒子性的实验是（）A．光电效应实验 B．光的干涉实验 C．光的衍射实验 D．泊松亮斑【考点】光的波粒二象性；光电效应．【分析】光电效应现象说明光子是一份一份的，康普顿效应说明光子除了能量之外还有动量；衍射与干涉是波动性特征。【解答】解：A、光电效应现象说明光的能量是一份一份的，随后的康普顿效应说明光子除了能量之外还有动量，这两个现象都说明光具有粒子性，故A正确；BCD、衍射和干涉是波特有的现象，光的干涉、光的衍射以及泊松亮斑只能说明光具有波动性，故BCD错误。故选：A。3．下列各组两个现象都能说明光具有波动性的是（）A．光的折射、色散 B．光的反射、干涉 C．光的衍射、干涉 D．光的直线传播、光电效应【考点】光的波粒二象性；光的衍射；光电效应；光的双缝干涉．【分析】明确波粒二象性的基本内容，知道光的干涉、衍射、偏振说明光具有波动性，光电效应、康普顿效应等说明光具有粒子性。【解答】解：ABD、光的粒子性能够很好的解释光的直线传播、反射、折射，色散是光的折射造成的，故光的直线传播、反射、折射和色散证明了光的粒子性；故ABD错误。C、光的波动性能够很好的解释光的干涉和衍射，故光的干涉、衍射均可以证明光具有波动性，故C正确；故选：C。4．波粒二象性是微观世界的基本特征，下列说法中正确的是（）A．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释 B．电子束射到晶体上产生衍射图样说明运动的电子具有波动性 C．康普顿效应进一步揭示了光的波动性 D．动能相等的质子和电子，质子的德布罗意波长比电子的德布罗意波长大【考点】光的波粒二象性；黑体黑体辐射及其实验规律；康普顿效应；粒子的波动性德布罗意波．【分析】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；电子束射到晶体上产生衍射图样说明电子具有波动性；康普顿效应揭示了光的粒子性的一面；德布罗意波长为λ，P＝是动量，h是普朗克常量。【解答】解：A、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A错误；B、衍射和干涉是波特有的现象，电子束射到晶体上产生衍射图样说明电子具有波动性，故B正确；C、康普顿效应表明光子有动量，揭示了光的粒子性的一面。故C错误；D、根据p＝，因为质子质量大于电子质量，所以质子动量大于电子的动量，由λ＝知质子的德布罗意波长比电子的小。故D错误；故选：B。5．下列说法中正确的是（）A．光的波粒二象性，就是由牛顿的微粒说和惠更斯的波动说组成的 B．光的波粒二象性彻底推翻了麦克斯韦的光的电磁说 C．光子说否定了光的电磁说，在光子能量ε＝hν中，频率ν表示波的特征，ε表示粒子的特征 D．光波和物质波都是概率波【考点】光的波粒二象性；粒子的波动性德布罗意波．【分析】光的波粒二象性认为光是一份一份的光子构成的，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。在光的波粒二象性中，光子能量ε＝hν中，ν表示了波的特征，因而并没有否定麦克斯韦的电磁说。物质波，又称德布罗意波，是概率波。【解答】解：A、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A错误；BC、在光的波粒二象性中，光子能量ε＝hν中，频率ν表示了波的特征，ε表示粒子的特征，因而并没有否定麦克斯韦的电磁说，光是一种电磁波，故BC错误；D、光波和物质波都是概率波，指空间中某点某时刻可能出现的几率，其中概率的大小受波动规律的支配，故D正确。故选：D。6．波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的是（）A．光电效应和康普顿效应都揭示了光的波动性 B．热中子束射到晶体上产生的衍射图样说明中子具有粒子性 C．光的波粒二象性表明一束传播的光，有的光是波，有的光是粒子 D．速度相同的质子和电子相比，电子的波动性更为明显【考点】光的波粒二象性．【分析】一切物体具有波粒二象性，光也具有波粒二象性，光的干涉和衍射现象揭示了光的波动性，光电效应和康普顿效应揭示了光的粒子性。热中子束射到晶体上产生衍射图样说明实物粒子也具有波动性。德布罗意波长λ＝，p是动量，h是普朗克常量，据此分析。【解答】解：A、光电效应和康普顿效应揭示了光的粒子性，光的干涉、衍射现象揭示了光的波动性，故A错误；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错误；C、光的波粒二象性表明光既具有波动性，又具有粒子性，大量粒子体现波动性，少数粒子体现粒子性，故C错误；D、根据德布罗意波波长公式可知，λ＝，速度相同的质子和电子相比，电子的动量小，波长长，波动性明显，故D正确。故选：D。7．下列说法正确的是（）A．频率越低的光，粒子性越显著，个别光子产生的效果往往显示出粒子性 B．无论光强多强，只要入射光的频率小于金属的截止频率，就不能发生光电效应 C．氢原子吸收光子后，电子运动的轨道半径变大，动能也变大 D．发生β衰变时，新核的核电荷数不变【考点】光的波粒二象性；光电效应；玻尔理论与氢原子的能级跃迁；原子核的衰变及半衰期、衰变速度．【分析】光既具有粒子性，又具有波动性，具有波粒二象性。根据光电效应的产生条件分析。氢原子吸收光子后，向高能级跃迁，电子的轨道半径变大。根据β衰变的本质分析。【解答】解：A、频率越高的光，波长越短，粒子性越显著；频率越低的光，波长越长，波动性越显著；大量光子产生的效果往往显示波动性，个别光子产生的效果往往显示出粒子性，故A错误；B、根据产生光电效应的条件分析，入射光的频率大于金属的截止频率时，发生光电效应，即无论光强多强，只要入射光的频率小于金属的截止频率，就不能发生光电效应，故B正确；C、氢原子吸收光子后，向高能级跃迁，电子的轨道半径变大，根据库仑力提供向心力可知，＝m，解得动能：＝，动能变小，故C错误；D、β衰变的本质是，原子核内中子转化为质子，放出电子，故发生β衰变时，新核的核电荷数增加，故D错误。故选：B。8．下列实验中能证实光具有粒子性的是（）A．光电效应实验 B．光的色散实验 C．光的圆孔衍射实验 D．光的双缝干涉实验【考点】光的波粒二象性．【分析】明确光的二象性，知道光的干涉、衍射、说明光具有波动性，光电效应、康普顿效应等说明光具有粒子性。【解答】解：A、光电效应﹣认为光的能量是一份一份的，说明光具有粒子性，故A正确；B、光的色散实验是由光的折射、干涉等形成的，说明了光的波动性，故B错误；C、光的圆孔衍射实验是利用了光的衍射，说明了光的波动性，故C错误；D、双缝干涉，认为光会叠加产生增强或减弱的效果，说明光具有波动性，故D错误。故选：A。9．下列说法中正确的是（）A．电子的衍射图样表明电子具有粒子性 B．粒子的运动速率增大，其德布罗意波的波长也增大 C．为了解释黑体辐射规律，爱因斯坦提出了能量量子化的观点 D．黑体辐射中，随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动【考点】粒子的波动性德布罗意波；光的波粒二象性；黑体黑体辐射及其实验规律；康普顿效应．【分析】衍射是波动性的特征；粒子的运动速率增大，其德布罗意波的波长也短；能量量子化理论是由普朗克第一次提出的；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。【解答】解：A、衍射是波动性的特征，电子的衍射图样表明电子具有波动性，故A错误。B、根据德布罗意的物质波理论，物质波的波长为λ＝知，速度v大的，动量p就大，物质波波长越短，故B错误。C、普朗克为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论，故C错误。D、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D正确。故选：D。10．关于波粒二象性，下列说法正确的是（）A．有的光只是粒子，有的光只是波 B．康普顿效应表明光是粒子，并具有动量 C．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性 D．德布罗意指出微观粒子的动量越大，其对应的波长就越长【考点】光的波粒二象性．【分析】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；实物也具有波粒二象性，根据判断。【解答】解：A、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；不能说有的光是波，有的光是粒子，故A错误；B、康普顿效应证明光具有粒子性，光具有动量，故B正确，C、根据德布罗意的理论，实物也具有波粒二象性，故C错误；D、根据可知，微观粒子的动量越大，其对应的波长就越短，故D错误。故选：B。二．多选题（共3小题）（多选）11．下列说法中正确的有（）A．低频光子的粒子性更显著，高频光子的波动性更显著 B．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样，可以说明电子是一种波 C．动量相同的质子和电子，它们的德布罗意波的波长相等 D．光的波动性是由于光子间的相互作用而形成的【考点】光的波粒二象性；能量子与量子化现象．【分析】光的波粒二象性即光既有波动性又有粒子性，指光有些行为表现为波动性，有些行为表示粒子性．个别光子的行为往往表现为粒子性；大量光子的行为往往表现为波动性．低频光子的波动性更显著，高频光子的粒子性更显著；电子象光子一样具有波粒二象性．根据德布罗意波的波长的公式判定；衍射是波所特有的现象．【解答】解：A、低频光子的波动性更显著，高频光子的粒子性更显著。故A错误；B、衍射是波所特有的现象，根据电子束通过铝箔后的衍射图样，说明电子具有波动性。故B正确；C、根据德布罗意波的波长的公式：λ＝，所以动量相同的质子和电子具有相同的德布罗意波波长。故C正确；D、光波是概率波，个别光子的行为是随机的，往往表现为粒子性；大量光子的行为往往表现为波动性，不是由于光子间的相互作用而形成的。故D错误。故选：BC。（多选）12．美国科研人员2016年2月11日宣布，他们利用激光干涉引力被天文台（LIGO）于去年9月首次探测到引力波，证实了爱因斯坦在100年前所做的猜测．在爱因斯坦的描述中，有质量的物体会使它周围的时空发生扭曲，物体质量越大，时空就扭曲的越厉害．当有质量的两物体加速旋转的时候，他们周围的时空会发生起伏，震颤，波浪…这种“时空扰动”以波（涟漪）的形式向外传播，这就是“引力波”．其实只要有质量的物体加速运动就会产生引力波，不同方式产生的引力波的波长是不一样的．引力波是以光速传播的时空扰动，不同方式产生的引力波的波长是不一样的．引力波和物质之间的相互作用极度微弱，因此它的衰减也是极度缓慢的．引力波的发现为我们打开了研究宇宙的全新窗口，引力波携带着与电磁波截然不同的信息，将为我们揭示宇宙新的奥秘．根据上述材料做下列推断，其中正确的是（）A．引力波应该携带波源的信息 B．引力波应该只能在真空中传播 C．引力波应该有偏振现象 D．引力波应该不容易被探测到【考点】粒子的波动性德布罗意波；光的衍射；光的偏振现象．【分析】关于引力波，爱因斯坦在提出相对论时已经从理论上预言过，在2016年2月11日被发现，具有波的共性．【解答】解：A、波可以传递信息，故引力波应该携带波源的信息，故A正确；B、天文台探测到引力波，说明引力波可以在空气中传播，故B错误；C、引力波是以光速传播的时空扰动，是横波，故引力波应该有偏振现象，故C正确；D、引力波不容易被探测到，直到目前才发现，故D正确；故选：ACD。（多选）13．2017年1月，我国“墨子号”量子科学实验卫星正式进入应用研究．在量子理论中，有共同来源的两个微观粒子，不论它们相距都远，它们总是相关的，一个粒子状态的变化会立即影响到另一个粒子，这就是所谓的量子纠缠．关于量子理论，下列说法中正确的有（）A．玻尔氢原子理论，第一次提出了能量量子化的观念 B．爱因斯坦研究光电效应提出光子说，光子说属于量子理论的范畴 C．量子理论中，实物粒子具有波粒二象性 D．微观粒子在受力状况和初速度确定的前提下，可以确定它此后运动状态和位置【考点】光的波粒二象性．【分析】根据物理学史和常识解答，记住著名物理学家的主要贡献即可．光子以及实物粒子具有波粒二象性；依据测不准原理分析．【解答】解：A、普朗克为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论，故错误；B、爱因斯坦为了解释光电效应的规律，提出了光子说，光子说属于量子理论的范畴。故B正确；C、在量子理论中，实物粒子具有波粒二象性，故C正确；D、根据测不准原理可知，微观粒子在受力状况和初速度确定的前提下，并不能同时确定它此后运动状态和位置，故D错误；故选：BC。三．解答题（共2小题）×10﹣11×1010w，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10mm2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？【考点】粒子的波动性德布罗意波．【分析】光脉冲的长度即光在一个脉冲时间内传播的距离；每个光子的能量E＝hγ＝h，每个光脉冲含有的能量为w＝pt，从而求出要吸收多少个红宝石激光脉冲，才能逐渐消失．【解答】解：（1）光脉冲的长度即光在一个脉冲时间内传播的距离，根据s＝ct可知每个光脉冲的长度s＝c△t＝3×108××10﹣11×10﹣3m×1010××10﹣11消除面积为50mm2的色斑需要的脉冲的个数：n＝＝3000个×10﹣3m．（2）要吸收3000个红宝石激光脉冲，才能逐渐消失．15．自然界中的物体由于具有一定的温度，会不断地向外辐射电磁波，这种辐射因与温度有关，称为热辐射。热辐射具有如下特点：（1）辐射的能量中包含各种波长