13.5能量量子化同步练习（Word版含答案）

13.5能量量子化
一、选择题
1．“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的变化情况是（　　）
A．I增大，增大 B．I增大，减小
C．I减小，增大 D．I减小，减小
2．两束能量相同的色光，都垂直地照射到物体表面，第一束光在某段时间内打在物体上的光子数与第二束光在相同时间内打到物体表面的光子数之比为5：4，则这两束光的光子能量和波长之比分别为
A．4：5　4：5 B．5：4　4：5
C．4：5　5：4 D．5：4　5：4
3．下列宏观概念中，是量子化的为（ ）
A．物体的质量
B．弹簧振子的能量
C．汽车的个数
D．卫星绕地球运行的轨道
4．下列说法中正确的是（　　　）
A．爱因斯坦第一个提出能量子的概念
B．黑体辐射电磁波的强度只与黑体的温度有关，与材料的种类及表面状况无关
C．物体的长度是量子化的
D．温度升高，物体辐射的紫光增强，辐射的红光减弱
5．由于内部发生激烈的热核聚变，太阳每时都在向各个方向产生电磁辐射，若忽略大气的影响，在地球上垂直于太阳光的每平方米的截面上，每秒钟接收到的这种电磁辐射的总能量约为1.4×103J。已知：日地间的距离R=1.5×1011m，普朗克常量h=6.6×10﹣34J s。假如把这种电磁辐射均看成由波长为0.55μm的光子组成的，那么，由此估算太阳每秒钟向外辐射的光子总数的数量级约为（　　）
A．1045 B．1041 C．1035 D．1030
6．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
7．氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道的过程中( )
A．原子要吸收光子,电子的动能增大,原子的电势能增大
B．原子要放出光子,电子的动能减小,原子的电势能减小
C．原子要吸收光子,电子的动能增大,原子的电势能减小
D．原子要吸收光子,电子的动能减小,原子的电势能增大
8．我国高铁技术、北斗卫星导航系统、5G通信技术，目前处于世界领先水平。高铁将拥有基于北斗卫星导航系统、5G通信技术的空天地一体化的“超级大脑”。与4G相比，5G具有“更高网速、低延时、低功率海量连接、通信使用的电磁波频率更高”等特点。与4G相比，5G使用的电磁波（　　）
A．波长更长 B．能量子的能量更小
C．能量子的能量更大 D．传播速度更快
9．了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要．以下符合史实的是（ ）
A．法拉第发现了电流磁效应的规律 B．普朗克把“能量子”概念引入物理学
C．汤姆孙提出了原子的核式结构模型 D．玻尔发现了铀和含铀矿物的天然放射现象
10．已知某单色光的波长为，在真空中光速为，普朗克常量为，则电磁波辐射的能量子的值为（ ）
A． B． C． D．以上均不正确
11．下列说法正确的是（　　）
A．核反应前后质量并不守恒
B．爱因斯坦在研究光电效应现象时提出了能量子假说
C．用一束绿光照射某金属，能产生光电效应，现把这束绿光的强度减为原来的一半，则没有光电子飞出
D．在光电效应现象中，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
12．下列描绘两种温度下黑体辐射强度与频率关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是（）
A． B．
C． D．
13．某气体在T1、T2两种不同温度下的分子速率分布图象如图甲所示，纵坐标f（v）表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比，横坐标v表示分子的速率；而黑体辐射的实验规律如图乙所示，图乙中画出了T1、T2两种不同温度下黑体辐射的强度与波长的关系。下列说法正确的是（　　）
A．图甲中T1>T2
B．图乙中T1C．图甲中温度升高，所有分子的速率都增大
D．图乙中温度升高，辐射强度的极大值向波长较短方向移动
14．第26届国际计量大会决定，质量单位“千克”用普朗克常量h来定义，“国际千克原器”于2019年5月20日正式“退役”。h的值为6.63×10-34 J s，则h的单位“J s”用国际单位制中的基本单位表示为（　　）
A．kg m2/s2 B．kg m2/s C．N s/m D．N s m
15．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表示普朗克常量，则激光器每分钟发射的光子数为（　　）
A． B． C． D．
二、综合题
16．定义：组成黑体的振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的______，这个不可再分的______叫作能量子。
17．在__________提出的量子说启发下，_________提出了光子说，光子的能量_________，其中h称为普朗克常量，___________．
18．特点：温度升高时，热辐射中波长较______的成分越来越强。
19．对应于的能量子，其电磁辐射的频率和波长各是多少？
20．医生用红外热像仪监测人的体温，只要被测者从仪器前走过，便可知他的体温是多少，你知道其中的道理吗？
21．太阳光垂直照射到地面上时，地面接收太阳光的功率为1.4kW，其中可见光部分约占45%．
（1）假如认为可见光的波长约为，日地间距离，普朗克常量，估算太阳每秒辐射出的可见光光子为多少？
（2）若已知地球的半径，估算地球接收的太阳光的总功率．
参考答案
1．B
【详解】
黑体辐射的实验规律如图
特点是，随着温度升高，各种波长的辐射强度都有增加，所以人体热辐射的强度增大；随着温度的升高，辐射强度的峰值向波长较短的方向移动，所以减小。
故选B。
2．C
【详解】
两束能量相同的色光，都垂直地照射到物体表面，在相同时间内打到物体表面的光子数之比为5：4，根据E=NE0可得光子能量之比为4：5；再根据，光子能量与波长成反比，故光子波长之比为5：4，故C正确，ABD错误．
3．C
【详解】
汽车的个数的数值只能取正整数，不能取分数或小数，因而是不连续的，是量子化的．其它三个物理量的数值都可以取小数或分数，甚至取无理数也可以，因而是连续的，非量子化的．
4．B
【详解】
A．普朗克为解释黑体辐射，首先提出“能量子”的概念，他被称为“量子之父”，故A错误；
B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与材料种类及表面状况无关，故B正确；
C．“物体的长度”可以分割，可以取小数，不能体现量子化的思想，故C错误；
D．当物体温度的升高时，它辐射的红光增强，辐射的紫光减弱，故D错误。
故选B。
5．A
【详解】
设地面上lm2的面积上每秒接受的光子数为n，则有
pt=nh
代入数据解得
n=3.87×1021个/m2.
设想一个以太阳为球心，以日地间距离R为半径的大球面包围着太阳，大球面接受的光子数即太阳辐射的全部光子数，则所求的可见光光子数为
N=n4πR2=3.87×1021×4×3.14×（1.5×1011）2≈1×1045
故A正确，BCD错误。
6．B
【详解】
A．一切物体都在辐射电磁波，A正确；
B．实际物体辐射电磁波的情况与温度、表面情况、材料都有关；黑体辐射电磁波的情况只与温度有关，是实际物体的理想化模型，B错误；
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，C正确；
D．能100%的吸收入射到其表面的各种波长的电磁波，这样的物体称为黑体，D正确；
由于选择不正确的，故选B。
7．D
【详解】
从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道过程中，原子要吸收光子，能级增大，总能量增大，
根据知，电子的动能减小，则电势能增大．
A. 原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大，与结论不相符，选项A错误；
B. 原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小，与结论不相符，选项B错误；
C. 原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小，与结论不相符，选项C错误；
D. 原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大，与结论相符，选项D正确．
8．C
【详解】
A．由题知与4G相比，5G具有“通信使用的电磁波频率更高”，已知电磁波的波长与频率的关系为
由此可知频率越高波长越短，则与4G相比，5G使用的电磁波波长更短，A错误；
BC．已知能量子的能量为
由题知与4G相比，5G具有“通信使用的电磁波频率更高”，则与4G相比，5G使用的电磁波能量子的能量更大，C正确；
D．电磁波的传播速度与光速相等，在自由空间中，为c=3×108m/s，D错误。
故选C。
9．B
【详解】
A．奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第发现了电磁感应现象．故A不符合题意．
B．普朗克把能量子引入物理学，正确地破除了“能量连续变化”的传统观念．故B符合题意．
C．卢瑟福提出了原子的核式结构模型．故C不符合题意．
D．贝克勒尔发现了铀和含铀矿物的天然放射现象．故D不符合题意．
10．A
【详解】
根据，又，所以，故A正确，BCD错误．
故选：A。
11．A
【详解】
A．由于存在质量亏损，所以核反应前后质量并不守恒，A正确；
B．普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说，B错误；
C．用一束绿光照射某金属，现把这束绿光的强度减为原来的一半，因为频率不变，所以仍能发生光电效应有光电子飞出，C错误；
D．在光电效应现象中，根据光电效应方程
可知光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，但非成正比关系，D错误。
故选A。
12．B
【详解】
根据黑体辐射实验规律，黑体热辐射的强度与波长的关系为：随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加，则各种频率的辐射强度也都增加，另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，即频率较大的方向移动分析图像，只有B项符合黑体辐射实验规律，故B项正确．
故选B.
13．D
【详解】
AC．由图甲可知，温度为T2的图线中速率大分子占据的比例较大，则说明其对应的平均动能较大，故T2对应的温度较高，T1＜T2；温度升高使得气体分子的平均速率增大，不一定每一个气体分子的速率都增大，故AC错误；
BD．由图乙可以看出，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加，且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，则T1>T2，故B错误，D正确。
故选D。
14．B
【详解】
能量的单位是J，由功能关系可知
h的单位是J s，由可得
则
故选B。
15．C
【详解】
每个光子的能量
激光器在每分钟内发出的能量W=60P，故激光器每分钟发出的光子数为
A．，与结论不相符，选项A错误；
B．，与结论不相符，选项B错误；
C．，与结论相符，选项C正确；
D．，与结论不相符，选项D错误；
故选C．
16．整数倍 最小能量值ε
17．普朗克 爱因斯坦
【详解】
在普朗克出的量子说启发下，爱因斯坦提出了光子说；
]光子的能量，其中h称为普朗克常量，由公式可知，其单位为。
18．短
19．，
【详解】
由光子的能量值
该光子的频率为
该光的波长为
20．见解析
【详解】
根据热辐射的实验规律可知，人的体温升高，人体辐射的红外线的频率和强度就会增加，通过监测被测者辐射的红外线的频率和强度，就可以知道该人的体温了。
21．（1）个 （2）
【详解】
(1)设地面上垂直于阳光的面积上每秒钟接收的可见光光子数为n，则有
设想一个以太阳为球心、以日地间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
联立得
个．
(2)地球背着太阳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平面的面积，则地球接收太阳光的总功率P，则有