13.5能量量子化 同步课时作业-2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册（word含答案）

13.5能量量子化—2021-2022学年高二物理人教版（2019）必修第三册同步课时作业
选择题（共12题）
1.如图所示放电管两端加上高压，管内的稀薄气体会发光，从其中的氢气放电管观察氢原子的光谱，发现它只有一些分立的不连续的亮线，下列说法正确的是( )
A．亮线分立是因为氢原子有时发光，有时不发光
B．有几条谱线，就对应着氢原子有几个能级
C．核式结构决定了氢原子有这种分立的光谱
D．光谱不连续对应着氢原子辐射光子能量的不连续
2.如图所示为氢原子的能级图。一群氢原子处于n＝3的激发态上，下列说法正确的是( )
A.原子向n＝2的能级跃迁需要吸收能量
B.原子向低能级跃迁只能发出2种不同频率的光子
C.原子跃迁到低能级后电子动能减小
D.原子至少需要吸收1.51eV的能量才能发生电离
3.关于对黑体的认识,下列说法正确的是(?? )
A.黑体只吸收电磁波,不反射电磁波,看上去是黑的
B.黑体辐射电磁波的强度按波长分布除与温度有关外,还与材料的种类及表面状况有关
C.黑体辐射电磁波的强度按波长分布只与温度有关,与材料的种类及表面状况无关
D.如果在一个空腔壁上开一个很小的孔,射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收,最终不能从小孔射出,这个空腔就成了一个黑体
4.如图为氢原子的部分能级图，假设通过电场加速的电子轰击氢原子时，电子全部的动能被氢原子吸收，要使处于基态的氢原子受激发后可以向外辐射出能量为10.2 eV的光子，则电子加速的电压至少为( )
A.10.2 V B.12.09 V C.12.75 V D.13.06 V
5.下列关于热辐射和黑体辐射的说法不正确的是（ ）
A.一切物体都在辐射电磁波
B.一般物体辐射电磁波的强度与温度无关
C.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
D.黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波
6.氢原子的能级图如图所示，当氢原子从能级向低能级跃迁时，辐射的光子恰好能使金属P发生光电效应，下列说法正确的是( )
A.大量的氢原子从能级向低能级跃迁辐射出的光子中有6种频率的光子能使金属P发生光电效应
B.金属P的逸出功有可能大于10.2 eV
C.静止的电子经电场加速后，撞击氢原子使其由基态跃迁到激发态，电子的加速电压至少为12.09 V
D.若用氢原子从能级跃迁到最低能级时辐射的光子照射金属P，则此时的遏止电压为2.55 V
7.以下宏观概念中，哪些是“量子化”的( )
A.物体的带电荷量 B.物体的质量 C.物体的动量 D.学生的个数
8.以下关于辐射强度与波长关系的说法中正确的是( )
A.物体在某一温度下只能辐射某一固定波长的电磁波
B.当铁块呈现黑色时，说明它的温度不太高
C.当铁块的温度较高时会呈现赤红色，说明此时辐射的电磁波中该颜色的光强度最强
D.早、晚时分太阳呈现红色，而中午时分呈现白色，说明中午时分太阳温度最高
9.黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知( )
A.随温度升高，各种波长的辐射强度都增加
B.随温度降低，各种波长的辐射强度都增加
C.随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
D.随温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
10.下列说法正确的是( )
A.微观粒子的能量变化是跳跃式的 B.能量子与电磁波的频率成正比
C.红光的能量子比绿光大 D.电磁波波长越长，其能量子越大
11.用大量具有一定能量的电子轰击大量处于基态的氢原子，观测到了一定数目的光谱线.调高电子的能量再次进行观测，发现光谱线的数目比原来增加了5条，用表示两次观测中最高激发态的量子数n之差，E表示调高后电子的能量.根据如图所示的氢原子的能级图可以判断，和E的可能值为( )
A. B.
C. D.
12.如图所示为氢原子的能级图，已知可见光的光子能量范围为，那么对氢原子在能级跃迁过程中发射或吸收光子的特征认识正确的是（ ）
A．用氢原子从激发态向基态跃迁时发射的光照射逸出功为的锌板，一定不能产生光电效应现象
B．用能量为的自由电子轰击氢原子，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态
C．处于能级的氢原子能吸收任意频率的紫外线
D．处于能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线而发生电离
二.选择题（共2题）
13.在“焊接”视网膜的眼科手术中,所用激光的波长λ=6.4×10-7 m,每个激光脉冲的能量E=1.5×10-2 J。求每个脉冲中的光子数目。(已知普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,光速c=3×108 m/s,计算结果保留一位有效数字)
14.“神光Ⅱ”装置是我国规模最大的高功率固体激光系统,利用它可获得能量为2 400 J、波长为λ=0.35 μm的紫外激光。已知普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,则该紫外激光所含光子数为多少?
答案以及解析
1.答案：D
解析：亮线分立是因为氢原子由高能级向低能级跃迁时,辐射一定频率的光形成的,选项A错误;谱线的条数并不是能级的个数,因为当氢原子由n=4向低能级跃迁时会有六条谱线,所以选项B错误;核式结构并不决定氢原子有这种分立的光谱,而是玻尔理论提出的电子绕原子核的不同轨道形成的能级,电子由高能级向低能级跃迁时会把多余的能量释放出来,而形成这种分立的光谱,选项C错误;光谱不连续对应着氢原子辐射光子能量的不连续,选项D正确。
2.答案：D
解析：A、从高能级向低能级跃迁时，释放能量，故A错误；
B、根据数学组合公式，可知，一群氢原子处于n=3的激发态上，向低能级跃迁发出3种不同频率的光子．故B错误；
C、根据库仑引力提供向心力，则有：，当原子跃迁到低能级后电子的轨迹半径减小，因电场力做正功，故氢原子电势能减小，电子的动能增大，故C错误；
D、根据能级图可知氢原子处于n=3能级的能量为-1.51eV，故要使其电离至少需要吸收1.51eV的能量，故D正确。故选：D。
3.答案：C
解析：由于黑体自身辐射电磁波,所以看上去不一定是黑的,所以选项A错误;由于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,所以选项B错误;选项C正确;小孔只吸收电磁波,不反射电磁波,因此是小孔成了一个黑体,而不是空腔成了一个黑体,所以选项D错误.
4.答案：A
解析：由图可知，氢原子从能级跃迁到能级时，向外辐射出光子的能量为。要使处于基态的氢原子受激发后可以向外辐射出能量为10.2 eV的光子，基态氢原子至少要跃迁到能级，电子加速获得的能量至少等于能级和能级的能级差，即，可得，选项A正确。
5.答案：B
解析：—切物体都在不停地辐射电磁波,但一般物体的辐射与温度、材料、表面状况有关,黑体是一种理想模型,能够完全吸收入射的各种波长的电磁波,且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。故选项B错误,选项ACD正确。
6.答案：D
解析：从能级跃迁到能级时释放出光子的能量为，根据题意知该金属的逸出功等于10.2 eV，大量的氢原子从能级向低能级跃迁可以辐射10种频率不同的光子，但能级差大于或等于10.2 eV的只有4种，即有4种频率的光子能使金属P发生光电效应，A、B错误；使处于能级的氢原子跃迁到能级，所需要的能量最小，即，则电子的加速电压至少为，选项C错误；当用氢原子从能级跃迁到最低能级时辐射的光子照射金属P，辐射光子的能量为，光电子最大初动能为，此时的遏止电压为2.55 V，选项D正确。
7.答案：AD
解析：所谓“量子化”应该是不连续的，是一份一份的，故A、D正确。
8.答案：BC
解析：物体在某一温度下能辐射不同波长的电磁波，故A错误；黑体辐射的强度与温度有关，温度越高，则辐射强度的极大值也就越大，铁块呈现黑色，是由于它的辐射强度的极大值对应波长段在红外部分，甚至波长更长，说明它的温度不太高，故B正确；当铁块的温度较高时会呈现赤红色，说明此时辐射的电磁波中该颜色的光强度最强，故C正确。早晚时分太阳呈现红色，而中午时分呈现白色，是由于大气吸收与反射了部分光，不能说明中午时分太阳温度最高，故D错误。
9.答案：ACD
解析：由图可知，随温度升高，各种波长的辐射强度都增加，且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，当温度降低时，上述变化都将反过来，故A、C、D正确，B错误。
10.答案：AB
解析：微观粒子的能量变化是跳跃式的，选项A正确；由可知，能量子与电磁波的频率成正比，选项B正确；红光的频率比绿光小，由可知，红光的能量子比绿光小，选项C错误；电磁波波长越长，其频率越小，能量子越小，选项D错误。
11.答案：CD
解析：最高激发态量子数之差和最高能级量子数之差相同，因此设氢原子原来的最高能级为n，则调高后的最高能级为，则有，即；讨论：当时，，调整后的能级为，此时能级的能量差为，因此提高后电子的动能应该大于此时的能级的能量差，但是应该小于基态和第7能级之间的能级的能量差，否则将跃迁到更高能级，即小于，所以C正确，A错误；当时，，调整后的能级为，此时能极的能量差为，因此提高后电子的动能应该大于此时的能级的能量差，但是应该小于基态和第5能级之间的能级的能量差，否则将跃迁到更高能级，即小于，所以D正确，B错误.
12.答案：BD
解析：A．氢原子从激发态向基态跃迁时发出的光子的最小能量为，用这一能量的光子照射金属锌板一定能产生光电效应现象，故A错误；
B．用能量为的电子轰击氢原子，基态的氢原子吸收的能量可以等于，跃迁到能级，故B正确；
CD．紫外线光子的最小能量为，处于能级的氢原子的电离能为，故紫外线不能被能级的氢原子吸收，处于能级的氢原子的电离能为，故处于能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线而发生电离，故C错误，D正确。故选BD。
13.【解析】光子的能量为:
?=h=6.63×10-34× J=3.1×10-19 J。
每个脉冲中的光子数目为:
n==个=5×1016个
答案:5×1016个
14.【解析】紫外激光能量子的值为
ε== J≈5.68×10-19 J。
则该紫外激光所含光子数
N==个≈4.23×1021个。
答案:4.23×1021个