6.5量子化现象 学科素养提升练（Word版含答案）

6.5量子化现象 学科素养提升练（解析版）
一、选择题
1．四种温度下黑体热辐射的强度与波长的关系如图所示。有关黑体辐射的实验规律和科学家们对黑体辐射的研究，下列说法正确的是（　　）
A．随着温度升高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
B．随着温度升高，波长短的辐射强度增大，波长长的辐射强度减小
C．英国物理学家瑞利提出的辐射强度按波长分布的理论公式与实验相符
D．德国物理学家普朗克借助于能量子假说，提出的黑体辐射强度公式与实验相符
2．下列说法正确的是（　　）
A．奥斯特发现了电磁感应的规律
B．赫兹预言了电磁波的存在并发现了电磁波
C．普朗克认为电磁波的能量是不连续的，把每一份能量称为能量子
D．紫外线的主要作用是热效应
3．太阳帆航天器是一种利用太阳光进行太空飞行的航天器。在没有空气的宇宙中，太阳光光子会连续撞击太阳帆并以原速率反射，使太阳帆获得的动量缓慢增加，从而产生加速度，太阳帆飞船无需燃料，只要有阳光，就会不断获得动力加速飞行。有人设想在探测器上安装有面积很大、反射功率极高的太阳帆。并让它正对太阳。已知太阳光照射太阳帆时每平方米面积上的辐射功率为，探测器和太阳帆及航天器的总质量为m，太阳帆的面积为S，此时探测器的加速度大小为（　　）
A． B． C． D．
4．普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一，如图所示为黑体辐射的实验规律图，下列说法正确的是（　　）
A．黑体热辐射的强度与波长无关
B．黑体热辐射只能是高温下才能进行，低温下不辐射
C．一定温度下，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值
D．从图象看出随着温度的升高，各种波长的辐射强度是先增加后减小
5．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
6．下列关于物理学中的系数、常量的单位正确的是（　　）
A．动摩擦因数μ的单位是N
B．弹簧劲度系数k的单位是N·m
C．普朗克常量h的单位是J·s
D．引力常量G的单位是N·kg-/m2
7．2016年中国发射卫星“悟空”，用来探测暗物质粒子和黑洞。黑洞是黑体的一种，关于黑体，下列说法正确的是（　　）
A．外表面涂成黑色的物体就是黑体
B．黑体能够反射各种波长的电磁波，但不会辐射电磁波
C．空腔壁上开很小的孔，射入孔的电磁波最终不能从空腔射出，这个小孔就成了黑体
D．玻尔为得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，提出了能量子的假说
8．下列说法正确的是（　　）
A．微波有很强的热效应，所以用微波炉加热食物
B．热的物体向外辐射电磁波，冷的物体只吸收电磁波
C．新冠肺炎诊断中，要用X光扫描肺部，是因为在电磁波中X光的穿透能力最强
D．黑体辐射电磁波的强度按波长分布只与黑体的温度有关，与材料的种类及表面状况无关
9．把“能量子”概念引入物理学的物理学家是（ ）
A．托马斯·杨 B．麦克斯韦 C．普朗克 D．赫兹
10．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
11．在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔，小孔可看作黑体，由小孔的热辐射特性，就可以确定炉内的温度。如图所示，就是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图像，则下列说法正确的是（　　）
A．T1＜T2
B．在同一温度下，波长越短的电磁波辐射强度越大
C．随着温度的升高，黑体的辐射强度都有所降低
D．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短方向移动
12．关于电磁学的发展历程，下列说法错误的是（　　）
A．赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论
B．奥斯特发现了电磁感应现象，使人们对电与磁内在联系的认识更加深入
C．法拉第发明了世界上第一台发电机——圆盘发电机
D．普朗克通过对黑体辐射的研究首次提出能量子的概念
13．2021年7月4日，我们在电视中看到航天员汤洪波走出离地面高约为400km的中国空间站，标志着我国空间站航天员首次出舱活动取得圆满成功。航天员出舱的画面是通过电磁波传输到地面接收站，下列关于电磁波的说法正确的是（　　）
A．电磁波波长越长，其能量子的能量越小
B．只要空间某处的电场或磁场发生变化，就会在其周围产生电磁波
C．汤洪波出舱活动的画面从空间站传到地面接收站最少需要约0.014s
D．赫兹通过实验捕捉到电磁波，并证实了麦克斯韦的电磁场理论
14．下列叙述正确的是
A．一切物体都在辐射电磁波，电磁波具有能量
B．光是一种电磁波
C．普朗克提出了能量子假说
D．自然界的能量守恒，不同形式的能可互相转化，所以不需要节约能源
二、解答题
15．生活中很多地方杀毒都用到紫外线，紫外线的波长范围大致是100nm﹣400nm ． 100nm、400nm电磁波辐射的能量子ε的值是多少？
16．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？
参考答案
1．D
【详解】
A．随着温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，选项A错误；
B．随着温度升高，各种波长的辐射强度都有增加，选项B错误；
CD．德国物理学家普朗克借助于能量子假说，提出的黑体辐射强度公式与实验相符，选项C错误，D正确。
故选D。
2．C
【详解】
A．法拉第发现了电磁感应的规律，选项A错误；
B．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹发现了电磁波，选项B错误；
C．普朗克认为电磁波的能量是不连续的，把每一份能量称为能量子，选项C正确；
D．红外线的主要作用是热效应，选项D错误。
故选C。
3．C
【详解】
每秒光照射到帆面上的能量
光子的平均能量
光子的频率
每秒射到帆面上的光子数
联立解得
每个光子的动量
光射到帆面被反弹，由动量定理得
对飞船，由牛顿第二定律得
联立解得
故选C。
4．C
【详解】
A．黑体热辐射的强度与波长有关，故A错误；
B．任何温度下的物体都会发出一定的热辐射，B错误；
CD．根据黑体辐射实验规律可得，一定温度下黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值，黑体热辐射强度的极大值随温度的升高向波长较小的方向移动，故C正确，D错误。
故选C。
5．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。
6．C
【详解】
A．动摩擦因数
由于分子分母的单位都是牛顿，所以动摩擦因数没有单位，故A错误；
B．弹簧的弹力
则
力的单位是N，弹簧形变量的单位是m，所以弹簧劲度系数k的单位是N/m，故B错误；
C．根据公式
得
可得普朗克常量h的单位是J·s，故C正确；
D．根据万有引力
知F的单位是N，M和m的单位是kg，R的单位是m，推导出来引力常量的单位是,故D错误。
故选C。
7．C
【详解】
AB．黑体是能吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体，故AB错误；
C．空腔壁上开很小的孔，射入孔的电磁波在空腔内表面发生多次反射和吸收，最终不能从空腔射出，这个小孔就成了黑体，故C正确；
D．普朗克引入能量子的概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好，并由此开创了物理学的新纪元，故D错误。
故选C。
8．D
【详解】
A．微波炉能快速加热食物是利用了微波的频率与水的频率相接近，从而使水振动而发热的，A错误；
B．切物体都不停地向外辐射电磁波，且温度越高，辐射的电磁波越强，B错误；
C．医院用X光进行透视，是因为它是各种电磁波中穿透能力较强的，但是 射线穿透能力最强，C错误；
D．普朗克通过研究黑体辐射，可知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，D正确。
故选D。
9．C
【详解】
普朗克引入能量子的概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好，并由此开创了物理学的新纪元。
故选C。
10．B
【详解】
ABC．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，故B正确，AC错误；
D．牛顿提出的微粒说只能局限于解决宏观物体的低速运动，不能解释黑体辐射实验规律，故D错误。
故选B。
11．D
【详解】
A．不同温度的物体向外辐射的电磁波的波长范围是不同的，温度越高向外辐射的能量中，频率小的波越多，所以T1>T2，故A错误；
B．由图像可知，同一温度下，辐射强度最大的电磁波波长不是最大的，也不是最小的，而是处在最大与最小波长之间，故B错误；
C．由图像可知，黑体的辐射强度随着温度的升高而增大，故C错误；
Ｄ．有图可知，随着温度的升高，相同波长的光辐射强度都会增大，同时最大辐射强度向左侧移动，即向波长较短的方向移动，故D正确。
故选D。
12．B
【详解】
A．赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论，A正确，不符合题意；
B．法拉第发现了电磁感应现象，使人们对电与磁内在联系的认识更加深入，B错误，符合题意；
C．法拉第发明了世界上第一台发电机——圆盘发电机，C正确，不符合题意；
D．普朗克通过对黑体辐射的研究首次提出能量子的概念，D正确，不符合题意。
故选B。
13．AD
【详解】
A．电磁波的能量子为
则电磁波波长越长，其能量子的能量越小，故A正确；
B．根据麦克斯韦的电磁场理论可知，非均匀变化的磁场或电场，其周围产生电磁波，故B错误；
C．电磁波在真空中或空气中传播的速度v=3.0×108m/s，空间站到地球表面的距离
电磁波从空间站传播到地面的时间为
故C错误；
D．麦克斯韦预言了电磁场理论，1886年，赫兹通过实验捕捉到电磁波，从而证明了电磁波的存在，故D正确；
故选AD。
14．ABC
【详解】
A．一切物体都在辐射电磁波，电磁波具有能量，选项A正确；
B．光是一种电磁波，选项B正确；
C．普朗克提出了能量子假说，选项C正确；
D．自然界的能量守恒，但能直接应用的能源使用后品质降低，不能直接应用，所以可利用能源越来越少，需要节约能源，故D错误．
15．100nm、400nm电磁波辐射的能量子ε的值分别是19.9X10-17J和4.98X10-17J
【解析】
【详解】
由，100nm电磁波辐射的能量子ε的值：E1＝6.626×10 34×≈19.9×10 17J；400nm电磁波辐射的能量子ε的值：E2＝6.626×10 34×≈4.98×10 17J．
16．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。