13.5能量量子化基础巩固（word版含答案）

13.5能量量子化基础巩固2021—2022学年高中物理人教版（2019）必修第三册
一、选择题（共15题）
1．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．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波
C．黑体辐射强度的极大值跟温度无关
D．一般物体辐射电磁波的强度与温度有关
2．国际单位制（缩写SI）定义了米（m）、秒（s）等7个基本单位，其他单位均可由物理关系导出。例如，由m和s可以导出速度单位m·s-1.历史上，曾用“米原器”定义米，用平均太阳日定义秒。但是，以实物或其运动来定义基本单位会受到环境和测量方式等因素的影响，而采用物理常量来定义则可避免这种困扰。1967年用铯-133原子基态的两个超精细能级间跃迁辐射的频率Δν=9 192 631 770 Hz定义s；1983年用真空中的光速c=299 792 458 m·s-1定义m。2018年第26届国际计量大会决定，7个基本单位全部用基本物理常量来定义（对应关系如图，例如，s对应Δν，m对应c）。新SI自2019年5月20日（国际计量日）正式实施，这将对科学和技术发展产生深远影响。下列选项不正确的是（　　）
A．7个基本单位全部用物理常量定义，保证了基本单位的稳定性
B．用铯-133原子基态的两个超精细能级间跃迁辐射的频率定义s，辐射9 192 631 770个周期的持续时间为1 s
C．用真空中的光速c（m·s-1）定义m，因为长度l与速度v存在l=vt，而s已定义
D．因为普朗克常量h（J·s）的单位中没有kg，所以无法用它来定义质量单位
3．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．麦克斯韦最早提出用电场线描述电场
C．赫兹最早用实验证实了电磁波的存在
D．法拉第发现了电流的磁效应
4．人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530 nm 的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉。普朗克常量为6.63×10-34J·s，光速为3.0×108 m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是（　　）
A．2.3×10-18 W B．3.8×10-19 W
C．7.0×10-10 W D．1.2×10-18 W
5．按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从一半径为ra的圆轨道自发地直接跃迁到一半径为rb的圆轨道上，已知ra>rb，则在此过程中（ ）
A．原子要发出一系列频率的光子 B．原子要发出某一频率的光子
C．原子要吸收一系列频率的光子 D．原子要吸收某一频率的光子
6．关于近代物理研究，下列说法正确的有（ ）
A．汤姆孙发现组成阴极射线的粒子是α粒子
B．光电效应实验中，光强越强，光电子动能越大
C．普朗克假设微观粒子的能量是量子化的，解释了黑体辐射现象
D．一个光子与一个静止的电子碰撞而散射，其频率不会发生改变
7．科学突破奖被誉为“科学界的奥斯卡”，旨在表彰全球顶尖物理、数学和生命科学家的研究成果，王贻芳是我国首位获得“基础物理学突破奖”的科学家。在物理学理论建立的过程中，有许多科学家做出了贡献。关于科学贡献和物理研究方法，下列说法正确的是（　　）
A．安培提出了“分子电流假说”，成功地解释了磁铁受到高温时会失去磁性
B．“点电荷”、“元电流”、“电场强度”概念的提出应用了等效替代的方法
C．法拉第系统地总结了电磁规律的研究成果，建立经典电磁场理论
D．爱因斯坦为了对黑体辐射进行理论解释，首先提出了量子观点
8．自2020年1月以来，“新冠肺炎”席卷全国。“新冠肺炎”的典型症状就是持续发烧，因此测温是“新冠肺炎”防控的重要环节。为方便测温各学校都配置了如图所示的额温枪。额温枪是通过传感器接收红外线，得出感应温度数据，使用时只要将额温枪放于距两眼中间部位5-6cm处，修正额头与实际体温的温差便能显示准确的体温。则以下说法正确的是（　　）
A．额温枪能测温度是因为温度不同的人体辐射的红外线存在差异
B．额温枪利用的红外线也可用于杀菌消毒
C．红外线是波长比紫外线短的电磁波
D．爱因斯坦最早提出“热辐射是一份一份的、不连续的”观点，并成功解释了光电效应现象
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．关于电磁场、电磁波下列说法正确的是（　　）
A．变化的磁场一定能产生变化的电场
B．红外线测温仪根据人体发射的红外线强弱判断体温的高低
C．观察者接近频率恒定的波源时，接收到波的频率比波源的频率小
D．黑体会吸收任何射向它的电磁波，而不向外辐射电磁波
11．如图所示为氢原子的能级图，n＝1的能级是最低能级，原子在从高能级向低能级跃迁的时候会发出光子，且发出的光子的能量等于前后两个能级之差。当氢原子发生下列能级跃迁时，辐射光子波长最短的是（ ）
A．从n＝6跃迁到n＝4 B．从n＝5跃迁到n＝3
C．从n＝4跃迁到n＝2 D．从n＝3跃迁到n＝1
12．能引起人的眼睛视觉效应的最小能量为，已知可见光的平均波长约为，普朗克常量为，则进人人眼的光子数至少为（　　）
A．个 B．个 C．个 D．个
13．下列说法不正确的是（ ）
A．普朗克提出“振动者的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍”，从而建立了“能量量子化”观点
B．如果某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波，而不发生反射，这种物体就被称为“黑体”
C．我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与温度无关
D．爱因斯坦指出“光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个不可分割的能量子组成的”
14．把“能量子”概念引入物理学的物理学家是（ ）
A．普朗克 B．麦克斯韦 C．托马斯·杨 D．赫兹
15．以下关于物理学史说法不正确的是（ ）
A．玻尔的定态理论和跃迁理论，很好地解释了氢原子光谱的实验规律
B．贝可勒尔发现天然放射现象，揭示了原子核具有复杂结构
C．普朗克假设：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的整数倍
D．卢瑟福通过α粒子散射试验验证了原子核内部有复杂结构
二、填空题（共4题）
16．判断下列说法的正误。
（1）黑体一定是黑色的物体。（____）
（2）能吸收各种电磁波而不反射电磁波的物体叫黑体。（____）
（3）温度越高，黑体辐射电磁波的强度越大。（____）
（4）能量子的能量不是任意的，其大小与带电微粒的振动频率成正比。（____）
（5）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，与材料的种类及表面状况无关。（____）
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．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有______。
19．如右图所示，一验电器与锌板相连，在A处用一紫外线灯照射锌板，关灯后，指针保持一定偏角．
（1）验电器指针带____________电（填“正”或“负”）．
（2）使验电器指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转．那么，若改用强度更大的红外线灯照射锌板，可观察到验电器指针____________（填“有”或“无”）偏转．
（3）实验室用功率P=1 500 W的紫外灯演示光电效应．紫外线波长λ=2 53 nm，阴极离光源距离d=0.5 m，原子半径取r=0.5×10-10 m，则阴极表面每个原子每秒钟接收到的光子数为________________．(已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s)
三、综合题（共4题）
20．请思考：量子论关于能量的观点与经典物理学的观点有什么不同？请结合图，与同学们交流体会。
21．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？
22．晴朗的夜空繁星闪烁（如图），有的恒星颜色偏红，有的恒星颜色偏蓝。对于“红星”和“蓝星”，你能判断出哪种恒星的表面温度更高么？说出你的道理。
23．一定功率的小灯泡发出的光向四周均匀辐射，平均波长为，在距离d处，每秒种落在垂直于光线方向、面积为S的球面上的光子数为N，普朗克常量为h，小灯泡的发光频率为多大？
参考答案
1．C
【详解】
A．一切物体都在辐射电磁波，故A正确；
B．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波，故B正确；
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，故C错误；
D．一般物体辐射电磁波的强度与温度有关，故D正确。
故选C。
2．D
【详解】
A．为了保证了基本单位的稳定性，基本单位全部采用物理常量定义，故A正确；
B．用铯-133原子基态的两个超精细能级间跃迁辐射的频率定义s，辐射9 192 631 770个周期的持续时间为1 s，B正确；
C．真空中光速恒定，而时间单位已确定，因此可以利用速度公式确定长度，故C正确；
D．因为
而m、s等已经定义了，故可以用普朗克常量h（J·s）定义质量单位kg，故D错误。
本题选择不正确的，故选D。
3．C
【详解】
A．普朗克提出了能量子假说，故A错误；
B．法拉第最早提出用电场线描述电场，故B错误；
C．麦克斯韦提出了电磁场理论，预言了电磁波的存在，赫兹最早用实验证实了电磁波的存在，故C正确；
D．奥斯特相信电和磁之间可能存在着某种联系。他首先发现了电流的磁效应，突破了人们对电与磁认识的局限性，故D错误；
故选C。
4．A
【详解】
绿光光子能量
每秒钟最少有6个绿光的光子射入瞳孔才能被入察觉，所以
故选A。
5．B
【详解】
因为ra＞rb．一个氢原子中的电子从半径为ra的圆轨道自发地直接跃迁到另一半径为rb的圆轨道上，能量减小，向外辐射光子．因为能级差一定，只能发出特定频率的光子，故B正确，ACD错误．
6．C
【详解】
阴极射线粒子是电子，选项A错误．光电效应中光强影响光电子数量，光的频率影响光电子的最大初动能，选项B错误．普朗克假设微观粒子的能量是量子化的，解释了黑体辐射现象，选项C正确；根据康普顿效应，光子与电子碰撞后散射，其能量减小，频率发生改变．故D错误；故选C．
7．A
【详解】
A．安培提出了“分子电流假说”，成功地解释了磁铁受到高温时会失去磁性，选项A正确；
B．“元电荷”、“元电流”采用理想化模型的方法， “电场强度”采用比值定义法，故B错误；
C．英国物理学家麦克斯韦系统总结了人类直至19世纪中叶对电磁规律的研究成果，建立了经典电磁场理论，即麦克斯韦电磁场理论，故C错误；
D．普朗克为了对黑体辐射进行理论解释，首先提出了量子观点，选项D错误。
故选A。
8．A
【详解】
A．任何物体都要向外辐射红外线，温度不同物体辐射的红外线也不同，A正确；
B．红外线没有杀毒作用，B错误；
C．红外线的波长比紫外线的波长长，C错误；
D．“热辐射是一份一份的、不连续的”观点，是普朗克最先提出来的，D错误。
故选A。
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．B
【详解】
A．均匀变化的磁场将产生恒定的电场，A错误；
B．红外线测温仪根据人体发射的红外线强弱判断体温的高低，B正确；
C．观察者接近频率恒定的波源时，根据多普勒效应，接收到波的频率比波源的频率大，C错误；
D．黑体会吸收任何射向它的电磁波，也向外辐射电磁波，D错误。
故选B。
11．D
【详解】
原子在发生跃迁时，辐射的光子波长最短的，对应频率最大的，也就是能级差最大的跃迁，题中四种跃迁中：
从n＝6跃迁到n＝4，能级之差
从n＝5跃迁到n＝3，能级之差
从n＝4跃迁到n＝2，能级之差
从n＝3跃迁到n＝1，能级之差
可见，从n＝3跃迁到n＝1的能级差最大，辐射的光子波长最短，故D正确，ABC错误。
故选D。
12．B
【详解】
每个光子的能量为
能引起人的眼睛视觉效应的最小能量为
由
得能引起人眼的感觉，进入人眼的光子数至少
个个
ACD错误，B正确。
故选B。
13．C
【详解】
根据“黑体辐射”以及对黑体辐射的研究，普朗克提出“振动者的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的整数倍”，从而建立了“能量量子化”观点．故A正确；根据“黑体辐射”以及对黑体辐射的研究，如果某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波，而不发生反射，这种物体就被称为“黑体”．故B正确；我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与温度有关．故C错误；爱因斯坦提出了光子的概念，指出“光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个不可分割的能量子组成的”．故D正确．本题选择不正确的，故选C.
14．A
【解析】
【详解】
A．普朗克引入能量子概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合的非常好，并由此开创了物理学的新纪元，故A正确；
BCD．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹证明了电磁波的存在，托马斯·杨首次用实验观察到了光的干涉图样，故BCD不合题意．
故选A。
15．D
【详解】
A．波尔的定态理论和跃迁理论，很好地解释了氢原子光谱的实验规律，选项A正确，不符合题意；
B．贝可勒尔发现天然放射现象，揭示了原子核具有复杂结构，选项B正确，不符合题意；
C．普朗克假设：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的整数倍，即能量量子化，选项C正确，不符合题意；
D．卢瑟福通过α粒子散射试验得出了原子的核式结构理论，选项D错误，符合题意；
故选D.
16．错误 正确 正确 正确 正确
【详解】
略
17．普朗克 爱因斯坦
【详解】
[1][2]在普朗克出的量子说启发下，爱因斯坦提出了光子说；
[3][4]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．增加
【详解】
略
19．正． 无 5个
【详解】
（1）[1]．在A处用一紫外线灯照射锌板，锌板产生光电效应，光电子射出后，锌板带正电，则验电器也带正电．
（2）[2]．用黄光照射锌板，验电器指针无偏转，说明黄光不能使锌板产生光电效应，红光的频率比黄光低，红光也不能使锌板产生光电效应，验电器指针无偏转．
（3）[3]．因为紫外灯发光的能量分布在半径为d的球面上，所以由能量守恒有
解得
．
20．量子论认为能量是一份一份的进行辐射或吸收；经典物理学认为能量是连续变化的
【详解】
量子论关于能量的观点是：在微观世界中能量不能连续变化，只能取分立值，也就是认为微粒辐射或吸收能量时只能一份一份的进行；
经典物理学中认为能量是连续变化的。
21．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。
22．蓝星，理由见解析
【详解】
根据光子能量公式可知，光子频率越大，能量越高，蓝色比红色频率高，所以蓝星表面温度高。
23．
【详解】
设灯泡的功率为P，距离灯泡d处单位面积的功率
根据能量守恒
联立解得