2019-2020学年高中物理课时分层作业14光的波粒二象性含解析教科版选修3-52.doc

课时分层作业(十四)光的波粒二象性(时间：40分钟分值：100分)基础达标练一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)1(多选)以下关于康普顿效应的认识，说法正确的是()A康普顿效应现象说明光具有波动性B康普顿效应现象说明光具有粒子性C当光子与晶体中的电子碰撞后，其能量增加D当光子与晶体中的电子碰撞后，其能量减少BD康普顿用光子的模型成功地解释了康普顿效应，在散射过程中X射线的光子与晶体中的电子碰撞时要遵循动量守恒定律和能量守恒定律，故B、D正确，A、C错误2(多选)关于光的本性，下列说法中正确的是()A关于光的本性，牛顿提出“微粒说”，惠更斯提出“波动说”，爱因斯坦提出“光子说”，它们都说明了光的本性B光具有波粒二象性是指：既可以把光看成宏观概念上的波，也可以看成微观概念上的粒子C光的干涉、衍射现象说明光具有波动性D光电效应说明光具有粒子性CD光的波动性指大量光子在空间各点出现的可能性的大小可以用波动规律来描述，不是惠更斯的波动说中宏观意义下的机械波，光的粒子性是指光的能量是一份一份的，每一份是一个光子，不是牛顿微粒说中的经典微粒某现象说明光具有波动性，是指波动理论能解释这一现象某现象说明光具有粒子性，是指能用粒子说解释这个现象要区分说法和物理史实与波粒二象性之间的关系C、D正确，A、B错误3(多选)下面关于光的波粒二象性的说法中，正确的是()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频率越大的光其粒子性越显著，频率越小的光其波动性越显著C光在传播时往往表现出波动性，光在跟物质相互作用时往往表现出粒子性D光不可能同时既具有波动性，又具有粒子性ABC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，个别光子的粒子性比较明显，故A正确；在光的波粒二象性中，频率越大的光其粒子性越显著，频率越小的光其波动性越显著，故B正确；光在传播时往往表现出波动性，光在跟物质相互作用时往往表现出粒子性，故C正确；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错误4(多选)为了验证光的波粒二象性，在双缝干涉实验中将光屏换成照相底片，并设法减弱光的强度，下列说法正确的是()A使光子一个一个地通过双缝干涉实验装置的狭缝，如果时间足够长，底片上将出现双缝干涉图样B使光子一个一个地通过双缝干涉实验装置的狭缝，如果时间足够长，底片上将出现不太清晰的双缝干涉图样C大量光子的运动规律显示出光的粒子性D个别光子的运动显示出光的粒子性AD单个光子运动具有不确定性，大量光子落点的概率分布遵循一定规律，显示出光的波动性使光子一个一个地通过双缝，如果时间足够长，底片上会出现明显的干涉图样，A正确，B、C错误；由光的波粒二象性知，个别光子的运动显示出光的粒子性，D正确5(多选)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单缝，如果时间足够长，底片上会出现衍射图样B单个光子通过单缝后，底片上会出现完整的衍射图样C光子通过单缝的运动路线像水波一样起伏D单个光子通过单缝后打在底片上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AD个别光子的行为表现出粒子性单个光子的运动是随机的，无规律的，但出现在底片上明条纹处的概率大些，大量光子的行为表现出波动性，大量光子运动符合统计规律，通过单缝产生衍射图样，故A、D正确，B错误光子通过单缝的运动路线是无规律的，故C错误6(多选)在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的95%以上假设现在只让一个光子能通过单缝，那么该光子()A一定落在中央亮纹处B一定落在亮纹处C可能落在亮纹处D可能落在暗纹处CD根据光的概率波的概念，对于一个光子通过单缝落在何处，是不可确定的，但概率最大的是落在中央亮纹处，可达95%以上当然也可能落在其他亮纹处，还可能落在暗纹处，只不过落在暗处的概率很小而已，故只有C、D正确二、非选择题(14分)7光具有波粒二象性，光子的能量h，其中频率表示波的特征若某激光管以PW60 W的功率发射波长663 nm的光束，试根据上述理论计算：该管在1 s 内发射出多少个光子？解析设在时间t内发射出的光子数为n，光子的频率为，每个光子的能量h，所以PW(t1 s)而，解得n 个2.0×1020个答案2.0×1020个能力提升练一、选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分)1(多选)科学研究证明，光子有能量也有动量，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子假设光子与电子碰撞前的波长为，碰撞后的波长为，则碰撞过程中()A能量守恒B动量守恒CDABC能量守恒和动量守恒是自然界的普遍规律，适用于宏观世界，也适用于微观世界光子与电子碰撞时遵循这两个守恒规律光子与电子碰撞前光子的能量Ehh，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子，光子的能量Ehh，由EE，可知，选项A、B、C正确2(多选)用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图(a)、(b)、(c)所示的图像，则下列说法正确的是()A图像(a)表明光具有粒子性B图像(c)表明光具有波动性C用紫外光不能产生干涉D实验表明光是一种概率波ABD用很弱的光做双缝干涉实验得到的图片上的一个一个无分布规律的光点，体现了光的粒子性，故A正确；经过较长时间曝光的图片(c)，出现了明暗相间的条纹，波动性较为明显，本实验表明光是一种概率波，但不能表明光是一种电磁波，故B、D均正确；紫外光也属于波，也能发生干涉，故C错误3近年来，数码相机几近家喻户晓，用来衡量数码相机性能的一个非常重要的指标就是像素，1像素可理解为光子打在光屏上的一个亮点，现知300万像素的数码相机拍出的照片比30万像素的数码相机拍出的等大的照片清晰得多，其原因可以理解为()A光是一种粒子，它和物质的作用是一份一份的B光的波动性是大量光子之间的相互作用引起的C大量光子表现光具有粒子性D光具有波粒二象性，大量光子表现出光的波动性D数码相机拍出的照片不是白点，不能说明显示粒子性，故不选择A；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，所以B错误；大量光子表现光具有波动性，所以C错误；光具有波粒二象性，大量光子表现出光的波动性，D正确4任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与之对应，波长是，式中p是运动物体的动量，h是普朗克常量，人们把这种波叫德布罗意波，现有一个德布罗意波长为1的物体1和一个德布罗意波长为2的物体2相向正碰后粘在一起，已知|p1|p2|，则粘在一起的物体的德布罗意波长为()A. B. C. D.D由动量守恒p2p1(m1m2)v知，即，所以，故D正确二、非选择题(本大题共2小题，共26分)5(12分)若一个光子的能量等于一个电子的静止能量，已知静止电子的能量为m0c2，其中m0为电子质量，c为光速，试问该光子的动量和波长是多少？(电子的质量取9.11×1031 kg，普朗克常量h6.63×1034 J·s)解析一个电子静止能量为m0c2，按题意hm0c2光子的动量pm0c9.11×1031 kg×3×108 m/s2.73×1022 kg·m/s光子的波长2.4×1012 m.答案2.73×1022 kg·m/s2.4×1012 m6太阳光垂直射到地面上时，地面上1 m2接收的太阳光的功率为1.4 kW，其中可见光部分约占45%.(普朗克常量h6.6×1034 J·s)(1)假如认为可见光的波长约为0.55 m，日、地间距离R1.5×1011 m，估算太阳每秒辐射出的可见光光子数为多少？(2)若已知地球的半径为6.4×106 m，估算地球接收的太阳光的总功率解析(1)设地面上垂直阳光的1 m2面积上每秒钟接收的可见光光子数为n，则有P×45%n·h解得n1.75×1021(个)设想一个以大阳为球心，以日、地距离为半径的大球面包围着太阳，大球面接收的光子数即等于太阳辐射的全部光子数则所求可见光光子数Nn·4R21.75×1021×4×3.14×(1.5×1011)24.9×1044(个)(2)地球背着阳光的半个球面没有接收太阳光地球向阳的半个球面面积也不都与太阳光垂直接收太阳光辐射且与阳光垂直的有效面积是以地球半径为半径的圆的平面的面积则地球接收阳光的总功率P地P·r21.4×3.14×(6.4×106)2 kW1.8×1014 kW.答案(1)4.9×1044(个)(2)1.8×1014 kW