3.5微观世界的量子化 同步提升作业（word版含答案）

3.5微观世界的量子化 同步提升作业（含解析）
一、选择题
1．许多科学家通过艰苦的实验来探究自然的物理规律，在物理学发展中为人类的科学事业做出了巨大贡献，值得我们敬仰。下列描述中不符合物理学史实的是（　　）
A．奥斯特发现的电流的磁效应，证实电现象与磁现象是有联系的
B．法拉第发现电磁感应现象，用“力线”形象地描述了电磁场
C．安培的能量子假设是对经典物理学思想与观念的一次突破
D．英国物理学家麦克斯韦建立了经典电磁场理论
2．下列说法正确的是（　　）
A．微观粒子的能量变化是连续的
B．电磁波的波长越长，其能量子的能量越高
C．英国物理学家麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在
D．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，这个空腔就成了黑体
3．如图所示是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图象，则下列说法错误的是（　　）
A．T1>T2
B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关
C．普朗克提出的能量量子化理论很好的解释了黑体辐射的实验规律
D．如果在一个空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收，最终不能从小孔射出，这个小孔就成了一个黑体
4．在科学发展史上，许多物理科学家做出了杰出贡献，他们在研究过程中应用了很多科学方法，下列叙述正确的是（　　）
A．法拉第通过实验研究，总结出“磁生电”是一种在变化，运动的过程中才能出现的效应，并总结出法拉第电磁感应定律
B．亚里士多德提出重的物体比轻的物体下落的快，是没有事实依据凭空猜想出来的
C．富兰克林命名了正负电荷，为定量研究电现象定了基础
D．爱因斯坦首先提出当带电微粒辐射或吸收能量时，是以最小能量值为单位一份份地辐射或吸收的，这个不可再分的最小能量值叫做能量子
5．下列说法错误的是（　　）
A．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关
B．无线电波、紫外线、可见光、红外线、X射线、射线的波长依次减小
C．在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫一个光子，其能量为
D．通电直导线中电流的方向总是与其产生的磁场的方向垂直
6．下列说法中正确的是（　　）
A．伽利略预言了电磁波的存在
B．变化的磁场能产生电场，变化的电场不能产生磁场
C．焦耳最早提出能量量子化假说
D．黑体是一种理想模型，其辐射强度只与温度有关
7．从大到飞机、轮船，小到各种零件都和物理学有密切的关系，物理学对人类的发展有巨大的贡献．下列说法正确的是
A．库仑最早引入了电场的概念，并直观地用电场线描绘电场
B．赫兹为解释物体热辐射规律提出：电磁波的发射和吸收不是连续的，而是一份一份的
C．第一个对亚里士多德“力是物体运动的原因”观点提出质疑的是伽利略
D．法拉第最先发现电流能够使周围的小磁针发生偏转，即电流的磁效应
8．关于黑体与黑体辐射，下列说法正确的是（　　）
A．热的物体向外辐射电磁波，冷的物体只吸收电磁波
B．黑体是黑色的
C．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
D．煤烟很接近黑体，如置于阳光下照射，煤烟温度会不断上升
9．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
10．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
11．实际物体是具有多重属性的，但是，当针对某种目的，从某种角度对某一物体进行研究时，有许多对研究问题没有直接关系的属性和作用却可以忽略不计。物理学上为了便于研究而建立的一种高度抽象的理想客体就是理想模型。下列不属于理想模型的是（　　）
A．质点 B．元电荷 C．点电荷 D．黑体
12．关于能量量子化，下列说法正确的是（　　）
A．能量子假设最早是由爱因斯坦提出来的
B．微观粒子的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍
C．电磁波的波长越长，其能量子越大
D．能量子假说与宏观世界中对能量的认识相矛盾，因而它一定是错误的观点
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．关于黑体辐射的实验规律如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．黑体能够完全透射照射到它上面的光波
B．随着温度降低，各种波长的光辐射强度都有所增加
C．随温度升高，辐射强度极大值向波长较长的方向移动
D．黑体的辐射强度只与它的温度有关，与形状和黑体材料无关
15．下列说法正确的是（　　）
A．磁场是一种特殊形式存在的物质，但磁感线并不存在
B．磁感线从N极发出终止于S极
C．可见光由红→紫，波长减小，频率增大
D．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说
二、解答题
16．普朗克的能量子假说和爱因斯坦的光子假说的内容是什么？它们分别能解释哪些现象？
17．在网上查阅资料，写一篇关于普朗克和爱因斯坦生平的小论文。
参考答案
1．C
【解析】
【详解】
A．奥斯特发现的电流的磁效应，证实电现象与磁现象是有联系的。故A正确，与题意不符；
B．法拉第发现电磁感应现象，用“力线”形象地描述了电磁场。故B正确，与题意不符；
C．普朗克的能量子假设是对经典物理学思想与观念的一次突破。故C错误，与题意相符；
D．英国物理学家麦克斯韦建立了经典电磁场理论。故D正确，与题意不符。
故选C。
2．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．微观粒子的能量变化是不连续的，量子化的，故A错误；
B．电磁波的波长越长，频率越小，由公式
可得其能量子的能量越低，故B错误；
C．英国物理学家赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，故C错误；
D．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，这个空腔就成了黑体，故D正确。
故选D。
3．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．由图可知，随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，所以T1>T2，故A正确，不符合题意；
B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关外，与黑体的材料及表面状况无关，故B错误，符合题意；
C．普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，很好的解释了黑体辐射的实验规律,故C正确，不符合题意；
D．如果在一个空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收，最终不能从空腔射出，就相当于吸收了所有电磁波，这个小孔就可以近似为一个绝对黑体，故D正确。
故选B。
4．C
【解析】
【详解】
A．法拉第通过实验研究，总结出“磁生电”，而纽曼，韦伯在对理论和实验资料进行严格分析先，后总结出：闭合电路中感应电动势的大小跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比，后人称之为法拉第电磁感应定律，故A错误；
B．亚里士多德提出重的物体比轻的物体下落的快，是根据生活经验猜想出来的，故B错误；
C．富兰克林命名了正负电荷，为定量研究电现象奠定了基础，符合史实，故C正确；
D．普朗克首先提出当带电微粒辐射或吸收能量时，是以最小能量值为单位一份份地辐射或吸收的，这个不可再分的最小能量值叫做能量子，故D错误。
故选C。
5．B
【解析】
【详解】
A．根据黑体辐射实验的规律可知：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关，故A正确；
B．电磁波谱按照波长从长到短排列顺序为：无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线，故B错误；
C．根据爱因斯坦的光子说，在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫一个光子，其能量为
故C正确；
D．根据右手螺旋定则可知，通电直导线中电流的方向总是与其产生的磁场的方向垂直，故D正确。
由于本题选择错误的，故选B。
6．D
【解析】
【详解】
A．麦克斯韦预言了电磁波的存在，选项A错误；
B．根据麦克斯韦电磁理论，则变化的磁场能产生电场，变化的电场也能产生磁场，选项B错误；
C．普朗克最早提出能量量子化假说，选项C错误；
D．黑体是一种理想模型，其辐射强度只与温度有关，选项D正确。
故选D。
7．C
【解析】
【详解】
A. 法拉第最先提出了电荷周围存在电场的观点，并直观地用电场线描绘电场，故A错误；
B. 普朗克为解释物体热辐射规律提出：电磁波的发射和吸收不是连续的，而是一份一份的，故B错误；
C. 第一个对亚里士多德“力是物体运动的原因”观点提出质疑的是伽利略，伽利略利用斜面实验得出力不是维持物体运动状态的原因，故C正确；
D. 奥斯特最先发现电流能够使周围的小磁针发生偏转，即电流的磁效应，故D错误；
故选C.
8．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．任何物体在任何温度下都会发生热辐射，选项A错误；
B．黑体可以辐射电磁波，不一定是黑色的，选项B错误；
C．黑体是一种理想模型，其辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，与其他因素无关，选项C正确；
D．煤烟的温度不会持续上升，因为能量不断被吸收的同时，还伴随着能量的辐射，最终将趋于平衡，选项D错误。
故选C。
9．B
【解析】
【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。
10．C
【解析】
【分析】
【详解】
普朗克常量是一个定值，由实验测得它的精确数值为6.626×10-34 ，单位为J·s，故C正确，ABD错误。
故选C。
11．B
【解析】
【详解】
物理学上为了便于研究而建立的一种高度抽象的理想客体就是理想模型，如质点、点电荷、黑体，但是元电荷是一种电荷单位，所以B错误，符合题意；ACD正确，不符合题意；
故选B。
12．B
【解析】
【详解】
A．能量子假设最早是由普朗克提出的，故A错误；
B．微观粒子的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍，故B正确；
C．根据
可知，电磁波的波长越长，其能量子越小，故C错误；
D．能量子假说与宏观世界中对能量的认识相矛盾，而它的观点是正确的，故D错误。
故选B。
13．AD
【解析】
【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．AD
【解析】
【分析】
【详解】
A．能完全吸收照射到它上面的各种频率的电磁辐射的物体称为黑体，因此黑体能够完全透射照射到它上面的光波，选项A正确；
B．由图可知，随温度的降低，各种波长的光辐射强度都有所减小，选项B错误；
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，选项C错误；
D．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情况只与温度有关，选项D正确。
故选AD。
15．ACD
【解析】
【详解】
AB．磁感线是假想的，不存在，且在磁体外部由N到S，在内部由S到N，是闭合曲线，故A正确，B错误；
C．由电磁波谱可知，故C正确；
D．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说，故D正确。
故选ACD。
16．见解析
【解析】
【详解】
普朗克能量子假设:1900年，德国物理学家普朗克通过对黑体辐射现象的深入研究，对黑体辐射中的能量提出了著名的能量子假设:黑体辐射或吸收电磁波的能量是不连续的，它是以能量子hv为基本单元来吸收或发射能量的，即能量为E=nhv，式中v是电磁波的频率，h称为普朗克常量，n可以取正整数。
爱因斯坦光子假设:为了克服经典理论所遇到的困难，从理论上解释光电效应，爱因斯坦提出了光子假设:光束可以看成是由微粒构成的粒子流，这些粒子叫光量子简称光子。在真空中，每个光子都以光速c运动。这些频率为v的光量子的能量为hv。
区别:两人所研究对象不同，普朗克把黑体内谐振子的能量看作是量子化的，它们与电磁波相互作用时吸收和发射的能量也是量子化的，可以解释黑体辐射;爱因斯坦认为，空间存在的电磁波的能量本质就是量子化的，可用于解释光电效应和康普顿效应。
17．见解析
【解析】
【详解】
普朗克( Max Planck，18581947)，近代伟大的德国物理学家，量子论的奠基人，1858年4月23日生于基尔。1900年，他在黑体辐射研究中引入能量量子。由于这一发现对物理学的发展做出的贡献，他获得1918年诺贝尔物理学奖。在纳粹攫取德国政权后，他以个科学家对科学、对祖国的满腔热情与纳粹分子展开了为捍卫科学的尊严而斗争。1947年10月3日，普朗克在哥廷根病逝，终年89岁。普朗克的墓在哥廷根市公墓内，其标志是一块简单的矩形石碑，上面只刻着他的名字，下角写着:尔格·秒。
爱因斯坦在1879年3月出生于德国的小镇乌尔德一个普通的犹太家庭，10岁时，他进入古典氛围很浓的路德中学，12岁时读完了《欧几里德几何》，并证明了毕达哥拉斯定理，13岁时，他读了康德的哲学名著《纯粹理性批判》和《自然科学通俗读本》， 1905年，爱因斯坦获苏黎世大学物理学博士学位，并提出光子假设、成功解释了光电效应(因此获得1921年诺贝尔物理奖);同年创立狭义相对论，1915年创立广义相对论，1933年移居美国、在普林斯顿高等研究院任职，1940年加入美国国籍同时保留瑞士国籍。1955年4月18日，爱因斯坦于美国新泽西州普林斯顿逝世，享年76岁。1999年12月，爱因斯坦被美国《时代周刊》评选为20世纪的“世纪伟人”爱因斯坦的理论为核能的开发奠定了理论基础，为帮助对抗纳粹，他曾在利西拉德等人的协助下曾致信美国总统富兰克林 罗斯福、直接促成了曼哈顿计划的启动，而二战后他积极倡导和平、反对使用核武器，并签署了《罗素爱因斯坦宣言》。爱因斯坦开创了现代科学技术新纪元，被公认为是伽利略、牛顿之后最伟大的物理学家，也是批判学派科学哲学思想之集大成者和发扬光大者。
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