第十七章波粒二象性 1能量量子化：物理学的新纪元 课堂限时练习（Word版，含解析）
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| 名称 | 第十七章波粒二象性 1能量量子化：物理学的新纪元 课堂限时练习（Word版，含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 82.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-11-21 09:24:15 | ||
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文档简介
能量量子化：物理学的新纪元
基础巩固
1.提出能量的量子化假说的科学家是( )
A.牛顿 B.伽利略
C.爱因斯坦 D.普朗克
2.(2020江苏)“测温枪”(学名“红外线辐射测温仪”)具有响应快、非接触和操作方便等优点。它是根据黑体辐射规律设计出来的,能将接收到的人体热辐射转换成温度显示。若人体温度升高,则人体热辐射强度I及其极大值对应的波长λ的变化情况是( )
A.I增大,λ增大 B.I增大,λ减小
C.I减小,λ增大 D.I减小,λ减小
3.能正确解释黑体辐射实验规律的是( )
A.能量的连续经典理论
B.普朗克提出的能量量子化理论
C.以上两种理论体系任何一种都能解释
D.牛顿提出的微粒说
4.(多选)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大
B.随温度降低,各种波长的辐射强度都增大
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
5.普朗克常量是自然界的一种基本常数,它的数值是( )
A.6.02×10-23 mol B.6.625×10-3 mol·s
C.6.626×10-34 J·s D.1.38×10-16 mol·s
6.已知某种单色光的波长为λ,在真空中光速为c,普朗克常量为h,则电磁波辐射的能量子ε的值为( )
A.h B.
C. D.以上均不正确
7.经测量,人体表面辐射本领的最大值落在波长为94 μm处,根据电磁辐射的理论得出,物体最强辐射的波长与物体的绝对温度的关系近似为Tλm=2.90×10-2 m·K,由此估算人体表面的温度和辐射的能量子的值各是多少。
能力提升
1.影响黑体辐射强度的因素是( )
A.只有温度 B.只有波长
C.与波长和温度都有关 D.与波长和温度都无关
2.“约瑟夫森结”由超导体和绝缘体制成。若在结两端加恒定电压U,则它会辐射频率为ν的电磁波,且ν与U成正比,即ν=kU。已知比例系数k仅与元电荷e的2倍和普朗克常量h有关。你可能不了解此现象的机理,但仍可运用物理学中常用的方法,在下列选项中,推理判断比例系数k的值可能为( )
A. B. C.2he D.
3.(多选)2006年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家,以表彰他们发现了宇宙微波背景辐射的黑体谱形状及其温度在不同方向上的微小变化。他们的出色工作被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点。下列与宇宙微波背景辐射黑体谱相关的说法正确的是( )
A.一切物体都在辐射电磁波
B.一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关
C.黑体的热辐射实质上是电磁辐射
D.普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说
4.某激光器能发射波长为λ的激光,发射功率为P,c表示光速,h为普朗克常量,则激光器每秒发射的光量子数为( )
A. B. C. D.λPhc
5.对应于3.4×10-19 J的能量子,其电磁辐射的频率和波长各是多少 (h=6.63×10-34 J·s)
6.人眼对绿光较为敏感,正常人的眼睛接收到波长为530 nm 的绿光时,只要每秒有6个光量子射入瞳孔,眼睛就能察觉。普朗克常数为6.63×10-34 J·s,光速为3×108 m/s。人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率为多少
7.小灯泡的功率P=1 W,设其发出的光向四周均匀辐射,平均波长λ=10-6 m,求在距离d=1.0×104 m处,每秒落在垂直于光线方向、面积为1 cm2的球面上的光子数是多少 (h=6.63×10-34 J·s)
参考答案：
基础巩固
1.提出能量的量子化假说的科学家是( )
A.牛顿 B.伽利略
C.爱因斯坦 D.普朗克
解析提出能量的量子化假说的科学家是普朗克,故D正确。
答案D
2.(2020江苏)“测温枪”(学名“红外线辐射测温仪”)具有响应快、非接触和操作方便等优点。它是根据黑体辐射规律设计出来的,能将接收到的人体热辐射转换成温度显示。若人体温度升高,则人体热辐射强度I及其极大值对应的波长λ的变化情况是( )
A.I增大,λ增大 B.I增大,λ减小
C.I减小,λ增大 D.I减小,λ减小
解析温度升高,人体热辐射强度I要变大,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动,故只有选项B正确。
答案B
3.能正确解释黑体辐射实验规律的是( )
A.能量的连续经典理论
B.普朗克提出的能量量子化理论
C.以上两种理论体系任何一种都能解释
D.牛顿提出的微粒说
解析根据黑体辐射的实验规律,随着温度的升高,一方面各种波长的辐射强度都有增加;另一方面,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动,只能用普朗克提出的能量量子化理论才能得到满意的解释,B对。
答案B
4.(多选)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大
B.随温度降低,各种波长的辐射强度都增大
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
解析由题图可知,随温度升高,各种波长的辐射强度都增大,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。
答案ACD
5.普朗克常量是自然界的一种基本常数,它的数值是( )
A.6.02×10-23 mol B.6.625×10-3 mol·s
C.6.626×10-34 J·s D.1.38×10-16 mol·s
解析普朗克常量是一个定值,由实验测得它的精确数值为6.626×10-34J·s,在记忆时关键要注意它的单位和数量级。
答案C
6.已知某种单色光的波长为λ,在真空中光速为c,普朗克常量为h,则电磁波辐射的能量子ε的值为( )
A.h B.
C. D.以上均不正确
答案A
7.经测量,人体表面辐射本领的最大值落在波长为94 μm处,根据电磁辐射的理论得出,物体最强辐射的波长与物体的绝对温度的关系近似为Tλm=2.90×10-2 m·K,由此估算人体表面的温度和辐射的能量子的值各是多少。
解析人体辐射的能量子的值为E=h=6.63×10-34×J=2.12×10-21J,
人体表面温度为T=K=309K≈36℃。
答案36 ℃ 2.12×10-21 J
能力提升
1.影响黑体辐射强度的因素是( )
A.只有温度 B.只有波长
C.与波长和温度都有关 D.与波长和温度都无关
解析黑体辐射与波长和温度都有关系,故C正确。
答案C
2.“约瑟夫森结”由超导体和绝缘体制成。若在结两端加恒定电压U,则它会辐射频率为ν的电磁波,且ν与U成正比,即ν=kU。已知比例系数k仅与元电荷e的2倍和普朗克常量h有关。你可能不了解此现象的机理,但仍可运用物理学中常用的方法,在下列选项中,推理判断比例系数k的值可能为( )
A. B. C.2he D.
解析可用物理量之间的单位量纲关系分析此题:ν=kU,则k=,其单位为1Hz/V=1,而h的单位为J·s,e的单位为C,故的单位应为1=1=1,B选项正确。
答案B
3.(多选)2006年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家,以表彰他们发现了宇宙微波背景辐射的黑体谱形状及其温度在不同方向上的微小变化。他们的出色工作被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点。下列与宇宙微波背景辐射黑体谱相关的说法正确的是( )
A.一切物体都在辐射电磁波
B.一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关
C.黑体的热辐射实质上是电磁辐射
D.普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说
解析根据热辐射的定义,A正确;根据热辐射和黑体辐射的特点知一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外,还与材料种类和表面状况有关,而黑体辐射只与黑体的温度有关,B错误;普朗克在研究黑体辐射时最早提出了能量子假说,他认为能量是一份一份的,每一份是一个能量子,黑体辐射本质上是电磁辐射,故C、D正确。
答案ACD
4.某激光器能发射波长为λ的激光,发射功率为P,c表示光速,h为普朗克常量,则激光器每秒发射的光量子数为( )
A. B. C. D.λPhc
解析每个光量子的能量ε=hν=,每秒发射的总能量为P,则n=。
答案A
5.对应于3.4×10-19 J的能量子,其电磁辐射的频率和波长各是多少 (h=6.63×10-34 J·s)
解析根据公式ε=hν和ν=得
ν=Hz≈5.13×1014Hz,
λ=m=5.85×10-7m。
答案5.13×1014 Hz 5.85×10-7 m
6.人眼对绿光较为敏感,正常人的眼睛接收到波长为530 nm 的绿光时,只要每秒有6个光量子射入瞳孔,眼睛就能察觉。普朗克常数为6.63×10-34 J·s,光速为3×108 m/s。人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率为多少
解析先根据ε0=hν=h算出每个光量子的能量,每秒需要接收到6个这样的光量子,故接收到这6个光量子的功率就是人眼能觉察到绿光的最小功率。又因每秒有6个绿光的光量子射入瞳孔,所以,觉察到绿光所需要接收到的最小功率P=,式中E=6ε0,又ε0=hν=h,代入数据得P=2.3×10-18W。
答案2.3×10-18 W
7.小灯泡的功率P=1 W,设其发出的光向四周均匀辐射,平均波长λ=10-6 m,求在距离d=1.0×104 m处,每秒落在垂直于光线方向、面积为1 cm2的球面上的光子数是多少 (h=6.63×10-34 J·s)
解析每秒小灯泡发出的能量为E=Pt=1J
1个光子的能量:
ε=hν=J=1.989×10-19J
小灯泡每秒辐射的光子数:
n==5×1018
距离小灯泡d的球面面积为
S=4πd2=4π×(1.0×104)2m2=1.256×109m2=1.256×1013cm2
每秒射到1cm2的球面上的光子数为
N==3.98×105。
答案3.98×105
基础巩固
1.提出能量的量子化假说的科学家是( )
A.牛顿 B.伽利略
C.爱因斯坦 D.普朗克
2.(2020江苏)“测温枪”(学名“红外线辐射测温仪”)具有响应快、非接触和操作方便等优点。它是根据黑体辐射规律设计出来的,能将接收到的人体热辐射转换成温度显示。若人体温度升高,则人体热辐射强度I及其极大值对应的波长λ的变化情况是( )
A.I增大,λ增大 B.I增大,λ减小
C.I减小,λ增大 D.I减小,λ减小
3.能正确解释黑体辐射实验规律的是( )
A.能量的连续经典理论
B.普朗克提出的能量量子化理论
C.以上两种理论体系任何一种都能解释
D.牛顿提出的微粒说
4.(多选)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大
B.随温度降低,各种波长的辐射强度都增大
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
5.普朗克常量是自然界的一种基本常数,它的数值是( )
A.6.02×10-23 mol B.6.625×10-3 mol·s
C.6.626×10-34 J·s D.1.38×10-16 mol·s
6.已知某种单色光的波长为λ,在真空中光速为c,普朗克常量为h,则电磁波辐射的能量子ε的值为( )
A.h B.
C. D.以上均不正确
7.经测量,人体表面辐射本领的最大值落在波长为94 μm处,根据电磁辐射的理论得出,物体最强辐射的波长与物体的绝对温度的关系近似为Tλm=2.90×10-2 m·K,由此估算人体表面的温度和辐射的能量子的值各是多少。
能力提升
1.影响黑体辐射强度的因素是( )
A.只有温度 B.只有波长
C.与波长和温度都有关 D.与波长和温度都无关
2.“约瑟夫森结”由超导体和绝缘体制成。若在结两端加恒定电压U,则它会辐射频率为ν的电磁波,且ν与U成正比,即ν=kU。已知比例系数k仅与元电荷e的2倍和普朗克常量h有关。你可能不了解此现象的机理,但仍可运用物理学中常用的方法,在下列选项中,推理判断比例系数k的值可能为( )
A. B. C.2he D.
3.(多选)2006年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家,以表彰他们发现了宇宙微波背景辐射的黑体谱形状及其温度在不同方向上的微小变化。他们的出色工作被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点。下列与宇宙微波背景辐射黑体谱相关的说法正确的是( )
A.一切物体都在辐射电磁波
B.一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关
C.黑体的热辐射实质上是电磁辐射
D.普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说
4.某激光器能发射波长为λ的激光,发射功率为P,c表示光速,h为普朗克常量,则激光器每秒发射的光量子数为( )
A. B. C. D.λPhc
5.对应于3.4×10-19 J的能量子,其电磁辐射的频率和波长各是多少 (h=6.63×10-34 J·s)
6.人眼对绿光较为敏感,正常人的眼睛接收到波长为530 nm 的绿光时,只要每秒有6个光量子射入瞳孔,眼睛就能察觉。普朗克常数为6.63×10-34 J·s,光速为3×108 m/s。人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率为多少
7.小灯泡的功率P=1 W,设其发出的光向四周均匀辐射,平均波长λ=10-6 m,求在距离d=1.0×104 m处,每秒落在垂直于光线方向、面积为1 cm2的球面上的光子数是多少 (h=6.63×10-34 J·s)
参考答案：
基础巩固
1.提出能量的量子化假说的科学家是( )
A.牛顿 B.伽利略
C.爱因斯坦 D.普朗克
解析提出能量的量子化假说的科学家是普朗克,故D正确。
答案D
2.(2020江苏)“测温枪”(学名“红外线辐射测温仪”)具有响应快、非接触和操作方便等优点。它是根据黑体辐射规律设计出来的,能将接收到的人体热辐射转换成温度显示。若人体温度升高,则人体热辐射强度I及其极大值对应的波长λ的变化情况是( )
A.I增大,λ增大 B.I增大,λ减小
C.I减小,λ增大 D.I减小,λ减小
解析温度升高,人体热辐射强度I要变大,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动,故只有选项B正确。
答案B
3.能正确解释黑体辐射实验规律的是( )
A.能量的连续经典理论
B.普朗克提出的能量量子化理论
C.以上两种理论体系任何一种都能解释
D.牛顿提出的微粒说
解析根据黑体辐射的实验规律,随着温度的升高,一方面各种波长的辐射强度都有增加;另一方面,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动,只能用普朗克提出的能量量子化理论才能得到满意的解释,B对。
答案B
4.(多选)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大
B.随温度降低,各种波长的辐射强度都增大
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
解析由题图可知,随温度升高,各种波长的辐射强度都增大,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。
答案ACD
5.普朗克常量是自然界的一种基本常数,它的数值是( )
A.6.02×10-23 mol B.6.625×10-3 mol·s
C.6.626×10-34 J·s D.1.38×10-16 mol·s
解析普朗克常量是一个定值,由实验测得它的精确数值为6.626×10-34J·s,在记忆时关键要注意它的单位和数量级。
答案C
6.已知某种单色光的波长为λ,在真空中光速为c,普朗克常量为h,则电磁波辐射的能量子ε的值为( )
A.h B.
C. D.以上均不正确
答案A
7.经测量,人体表面辐射本领的最大值落在波长为94 μm处,根据电磁辐射的理论得出,物体最强辐射的波长与物体的绝对温度的关系近似为Tλm=2.90×10-2 m·K,由此估算人体表面的温度和辐射的能量子的值各是多少。
解析人体辐射的能量子的值为E=h=6.63×10-34×J=2.12×10-21J,
人体表面温度为T=K=309K≈36℃。
答案36 ℃ 2.12×10-21 J
能力提升
1.影响黑体辐射强度的因素是( )
A.只有温度 B.只有波长
C.与波长和温度都有关 D.与波长和温度都无关
解析黑体辐射与波长和温度都有关系,故C正确。
答案C
2.“约瑟夫森结”由超导体和绝缘体制成。若在结两端加恒定电压U,则它会辐射频率为ν的电磁波,且ν与U成正比,即ν=kU。已知比例系数k仅与元电荷e的2倍和普朗克常量h有关。你可能不了解此现象的机理,但仍可运用物理学中常用的方法,在下列选项中,推理判断比例系数k的值可能为( )
A. B. C.2he D.
解析可用物理量之间的单位量纲关系分析此题:ν=kU,则k=,其单位为1Hz/V=1,而h的单位为J·s,e的单位为C,故的单位应为1=1=1,B选项正确。
答案B
3.(多选)2006年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家,以表彰他们发现了宇宙微波背景辐射的黑体谱形状及其温度在不同方向上的微小变化。他们的出色工作被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点。下列与宇宙微波背景辐射黑体谱相关的说法正确的是( )
A.一切物体都在辐射电磁波
B.一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关
C.黑体的热辐射实质上是电磁辐射
D.普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说
解析根据热辐射的定义,A正确;根据热辐射和黑体辐射的特点知一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外,还与材料种类和表面状况有关,而黑体辐射只与黑体的温度有关,B错误;普朗克在研究黑体辐射时最早提出了能量子假说,他认为能量是一份一份的,每一份是一个能量子,黑体辐射本质上是电磁辐射,故C、D正确。
答案ACD
4.某激光器能发射波长为λ的激光,发射功率为P,c表示光速,h为普朗克常量,则激光器每秒发射的光量子数为( )
A. B. C. D.λPhc
解析每个光量子的能量ε=hν=,每秒发射的总能量为P,则n=。
答案A
5.对应于3.4×10-19 J的能量子,其电磁辐射的频率和波长各是多少 (h=6.63×10-34 J·s)
解析根据公式ε=hν和ν=得
ν=Hz≈5.13×1014Hz,
λ=m=5.85×10-7m。
答案5.13×1014 Hz 5.85×10-7 m
6.人眼对绿光较为敏感,正常人的眼睛接收到波长为530 nm 的绿光时,只要每秒有6个光量子射入瞳孔,眼睛就能察觉。普朗克常数为6.63×10-34 J·s,光速为3×108 m/s。人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率为多少
解析先根据ε0=hν=h算出每个光量子的能量,每秒需要接收到6个这样的光量子,故接收到这6个光量子的功率就是人眼能觉察到绿光的最小功率。又因每秒有6个绿光的光量子射入瞳孔,所以,觉察到绿光所需要接收到的最小功率P=,式中E=6ε0,又ε0=hν=h,代入数据得P=2.3×10-18W。
答案2.3×10-18 W
7.小灯泡的功率P=1 W,设其发出的光向四周均匀辐射,平均波长λ=10-6 m,求在距离d=1.0×104 m处,每秒落在垂直于光线方向、面积为1 cm2的球面上的光子数是多少 (h=6.63×10-34 J·s)
解析每秒小灯泡发出的能量为E=Pt=1J
1个光子的能量:
ε=hν=J=1.989×10-19J
小灯泡每秒辐射的光子数:
n==5×1018
距离小灯泡d的球面面积为
S=4πd2=4π×(1.0×104)2m2=1.256×109m2=1.256×1013cm2
每秒射到1cm2的球面上的光子数为
N==3.98×105。
答案3.98×105