2021-2022学年高二上学期物理鲁科版（2019）必修第三册5.4初识光量子与量子世界 同步练习（word版含答案）

5.4初识光量子与量子世界
一、单选题
1．为了解释黑体辐射的实验规律，提出了能量子假设的科学家是（　　）
A．安培 B．普朗克 C．奥斯特 D．爱因斯坦
2．在物理学发展的过程中，许多科学家作出了突出贡献，下列说法正确的是（　　）
A．爱因斯坦提出了能量子假说 B．赫兹最早用实验证实了电磁波的存在
C．麦克斯韦最早提出用电场线描述电场 D．法拉第发现了电流的磁效应
3．新冠肺炎防控中有一个重要环节是对外来人员进行体温检测，检测用的体温枪工作原理就是黑体辐射定律。黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知下列描述正确的是（　　）
A．随着温度升高，各种波长的辐射强度都有增加
B．温度降低，可能部分波长的辐射强度会减小
C．随温度升高，辐射强度的极大值向频率较小的方向移动
D．随温度降低，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
4．下列说法中正确的是（ ）
A．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分能量转移给电子，因此光子散射后波长变短
B．黑体辐射时，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频率较小的方向移动
C．氡的半衰期为3.8天，若取4个氧原子核，经7.6天后就一定剩下1个原子核了
D．各种原子的发射光谱都是线状谱，不同原子的发光频率不一样，因此每种原子都有自己的特征谱线，人们可以通过光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成
5．下列关于热辐射和黑体辐射说法不正确的是（　　）
A．一切物体都在辐射电磁波
B．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
C．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波
D．一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关
6．“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
7．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
8．物理学家金斯说过：“虽然h的数值很小，但是我们应当承认，它是关系到保证宇宙存在的。如果说h严格等于零，那么宇宙的物质、宇宙的物质能量，将在十亿万分之一秒的时间内全部变为辐射。”其中h是普朗克常量，关于它的单位，若用国际单位制的基本单位可表示为（　　）
A．kg·m2/s2 B．kg·m/s2 C．kg·m2/s D．kg·m2·s3
9．下列说法正确的是（　　）
A．任何物体辐射电磁波的情况只与温度有关
B．黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波
C．单个光子通过单缝后，底片上就会出现完整的衍射图样
D．光子通过单缝的运动路线像水波一样起伏
10．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
11．以下说法正确的有（　　）
A．黑体辐射中，随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
B．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性
C．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等
D．汤姆孙证实了阴极射线就是电子流，并测出了电子所带的电荷量
12．温度最高的恒星表面颜色呈现（　　）
A．白色 B．红色 C．蓝色 D．黄色
13．光子的能量与之成正比的是（　　）
A．光速 B．光的频率 C．光的波长 D．光速的平方
14．对黑体辐射电磁波的波长分布的影响因素是( )
A．温度 B．材料 C．表面状况 D．以上都正确
15．提出能量子概念并解释了黑体辐射规律的科学家是（　　）
A．牛顿 B．爱因斯坦 C．普朗克 D．霍金
16．下列能正确解释黑体辐射实验规律的是（ ）
A．能量连续的经典理论
B．普朗克提出的能量量子化理论
C．能量连续的经典理论和普朗克提出的能量量子化理论都能解释
D．牛顿提出的能量微粒说
二、解答题
17．对应于的能量子，其电磁辐射的频率和波长各是多少？
试卷第2页，共2页
试卷第1页，共1页
参考答案
1．B
【详解】
为了解释黑体辐射的实验规律，德国的物理学家普朗克首次提出了能量子假设。
故选B。
2．B
【详解】
A．普朗克提出了能量子假说，故A错误；
B．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，故B正确；
C．首先用电场线描述电场的科学家是英国的科学家法拉第，故C错误；
D．奥斯特发现了通电导体周围存在磁场，是第一个发现电流磁效应的科学家，故D错误。
故选B。
3．A
【详解】
A．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，A正确；
B．由图可知，随着温度的降低，各种波长的辐射强度都减小，B错误；
CD．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，即向频率较大的方向移动，反之，随着温度的降低，黑体辐射强度的极大值向波长较长的方向移动，CD错误。
故选A。
4．D
【详解】
A．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分能量转移给电子，因此光子散射后能量变小，则波长变长，选项A错误；
B．黑体辐射时，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小频率较大的方向移动，选项B错误；
C．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量的原子核衰变不适应，选项C错误；
D．各种原子的发射光谱都是线状谱，不同原子的发光频率不一样，因此每种原子都有自己的特征谱线，人们可以通过光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成，选项D正确。
故选D。
5．D
【详解】
A．根据黑体辐射理论可知，一切物体都在辐射电磁波，故A正确；
B．根据黑体辐射规律可知，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B正确；
C．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，故C正确；
D．物体辐射电磁波的情况不仅与温度有关，还与其它因素有关，比如物体的形状，故D错误。
本题选不正确的，故选D。
6．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。
7．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。
8．C
【详解】
根据能量子表达式可知
用国际单位制的基本单位可表示为
故ABD错误，C正确。
故选C。
9．B
【详解】
A．实际物体辐射电磁波情况与温度、表面情况、材料都有关，故A错误；
B．能完全吸收入射的各种波长的电磁波的理想物体叫做黑体，故B正确；
C．单个光子通过单缝后，要经过足够长的时间，底片会出现完整的衍射图样，故C错误；
D．光子通过单缝后，体现的是粒子性，故D错误。
故选B。
10．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。
11．B
【详解】
A．黑体辐射的强度，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加且极大值向波长较短的方向移动，故A错误；
B．衍射是波所具有的特性，热中子束射到晶体上产生衍射图样，可以说明中子具有波动性，故B正确；
C．根据可知，动能相等的质子和电子，由于质子质量比电子质量大，所以质子的动量p比电子的大，又根据可知，质子的德布罗意波长比电子的小，故C错误；
D．汤姆孙证实了阴极射线就是电子流，但电子所带的电荷量是密立根通过“油滴实验”测定的，故D错误。
故选B。
12．C
【详解】
恒星表面颜色主要有四种，分别是红、黄、白、蓝，恒星表面颜色取决于它的表面温度，温度越高，颜色越偏蓝，故温度最高的恒星表面颜色呈现蓝色，故ABD错误，C正确。
故选C。
13．B
【详解】
根据可知，光子的能量与光的频率成正比。
故选B。
14．A
【详解】
一般物体辐射电磁波的情况与温度有关，还与材料的种类及表面情况有关；但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，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A正确，BCD错误。
故选A。
15．C
【详解】
1900年，德国柏林大学教授普朗克首先提出了“量子论”。在同一年的12月24日普朗克用能量量子化的假说，成功地解释了黑体辐射规律，故ABD错误，C正确。
故选C。
16．B
【详解】
黑体辐射的实验规律，只有用普朗克提出的能量量子化理论才能得到较满意的解释，故B正确，ACD三项错误。
17．，
【详解】
由光子的能量值
该光子的频率为
该光的波长为
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