13.5能量量子化同步练习（Word版含答案）

13.5 能量量子化 同步练习
一、单选题
1．2020年为了做好疫情防控工作，很多场所都利用红外线测温枪对进出人员进行体温检测，红外测温枪与传统的热传导测温仪器相比，具有响应时间短、测温效率高、操作方便、防交叉感染（不用接触被测物体）的特点。下列说法中正确的是（　　）
A．红外测温枪利用了一切物体都在不停的发射红外线，而且发射红外线强度与温度有关，温度越高发射红外线强度就越大
B．高温物体辐射红外线，低温物体不辐射红外线
C．红外线也属于电磁波，其波长比红光短
D．爱因斯坦最早提出“热辐射是一份一份的、不连续的”观点
2．真空中有一平行板电容器，两极板分别由铂和钾（其截止频率对应的光波波长分别为和）制成，板面积为S，间距为d．现用波长为的单色光持续照射两板内表面，则电容器的最终带电荷量Q正比于
A． B．
C． D．
3．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
4．下列说法正确的是（　　）
A．微观粒子的能量变化是连续的
B．能量子与电磁波的频率成正比
C．红光的能量子比绿光大
D．电磁波波长越长，其能量子越大
5．一盏电灯的发光功率为100 W，假设它发出的光向四周均匀辐射，光的平均波长为λ=6.0×10-7 m，普朗克常量为6.63×10-34 J·s，光速为3×108 m/s，在距电灯10 m远处，以电灯为球心的球面上，1 m2的面积每秒通过的光子（能量子）数约为（　　）
A．2.4×1017个 B．2.4×1016个 C．2.4×1015个 D．2.4×1010个
6．如图甲所示为氢原子的能级图，图乙为氢原子的光谱图。已知谱线b是氢原子从n=5能级直接跃迁到n=2能级时发出的光谱线，则谱线a可能是氢原子（　　）
A．从n=2的能级跃迁到n=1的能级时发出的光谱线
B．从n=3的能级直接跃迁到n=1的能级时发出的光谱线
C．从n=4的能级直接跃迁到n=1的能级时发出的光谱线
D．从n=4的能级直接跃迁到n=2的能级时发出的光谱线
7．氢原子的能级图如图所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62～3.11 eV．下列说法中正确的是（ ）
A．一个处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可能发出3种不同频率的光
B．大量氢原子从高能级向n＝3能级跃迁时，可能发出可见光
C．用一群处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，所发出的光照射逸出功为2.49 eV的金属钠，则从金属钠表面所发出的光电子的最大初动能可能为9.60 eV
D．大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出5种不同频率的光
8．X射线是一种高频电磁波，若X射线在真空中的波长为λ，以h表示普朗克常量，c表示真空的光速，以E和p分别表示X射线每个光子的能量和动量，则
A．，p=0 B．，
C．，p=0 D．，
9．下列的若干叙述中，正确的是（　　）
A．玻尔根据光的波粒二象性，大胆提出假设，认为实物粒子也具有波动性
B．由黑体辐射强度与波长的关系，温度越高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移
C．将核子束缚在原子核内的核力，是不同于万有引力和电磁力的另一种相互作用
D．汤姆逊首先发现了电子，从而说明原子核内有复杂的结构
10．据《自然》杂志2021年5月17日报道，中国科学家在稻城“拉索”基地（如图所示）探测到迄今为止最高能量的γ射线，其能量值。已知普朗克常量，真空中光速，则该γ射线的波长为（　　）
A． B． C． D．
二、多选题
11．下列说法中正确的是________________．
A．光电效应实验揭示了光的粒子性
B．原子核发生一次β衰变，该原子核外就失去一个电子
C．原子核放出β粒子后，转变成的新核所对应的元素是原来的同位素
D．玻尔在研究原子结构中引进了量子化的观念
12．下列说法正确的是（　　）
A．安培提出了分子电流，成功解释了磁化现象
B．在电磁波谱中，紫外线的频率比射线的频率高
C．普朗克为解释黑体辐射实验规律提出了能量子的假设
D．只要穿过闭合导体回路的磁场发生变化，闭合回路中就一定会产生感应电流
13．物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展，下列说法符合事实的是 （ ）
A．汤姆孙发现了电子，并提出了原子的核式结构模型
B．结合能越大的原子核，核子结合得越牢固，原子核越稳定
C．黑体辐射与材料的种类及表面状况无关
D．动量相等的质子和电子，它们的德布罗意波波长也相等
14．下列说法中正确的是 ．
A．普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说
B．若使用某种频率的光不能使某金属发生光电效应，则需增大入射光光照强度才行
C．结合能越大，原子核结构一定越稳定
D．用一束绿光照射某金属，能发生光电效应，若换成紫光来照射该金属，也一定能发生光电效应
E．将核子束缚在原子核内的核力，是不同于万有引力和电磁力的另一种相互作用
15．下列说法中正确的是（　　）
A．波长短的光波对应的光子动量大
B．黑体辐射实验揭示了振动着的带电微粒的能量是连续的
C．在远距离输电中，用提高用户使用电压的办法来降低线路中的损耗
D．低频扼流圈“通直流、阻交流”，高频扼流圈“通低频、阻高频”，一般高频扼流圈的自感系数比低频扼流圈小
16．下列说法中正确的是（ ）
A．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
B．玻尔将量子观念引入原子领域，并能够解释氢原子的光谱特征
C．结合能越小，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
D．放射性物质的温度升高，其半衰期不会发生变化
三、解答题
17．一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？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
【解析】
【详解】
AB．一切物体都在不停的发射红外线，而且发射红外线强度与温度有关，温度越高发射红外线强度就越大。红外线测温枪就是利用这一特点工作的，A正确，B错误；
C．红外线属于电磁波，波长比红光长，C错误；
D．普朗克在研究黑体辐射时，最早提出“热辐射是一份一份的、不连续的”观点，D错误。
故选A。
2．D
【解析】
【详解】
当电容器极板所带电荷量为最终电荷量时，两板间电压为遏止电压，即此时光电子的最大初动能完全用来克服电场力做功，末速度为零．则有：
又，，，代入解得：
由于为常数，所以D正确；
故选D。
3．D
【解析】
【分析】
【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。
4．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．微观粒子的能量变化是跳跃式的，故A错误；
B．由能量子的表达式可知，能量子与电磁波的频率成正比，故B正确；
C．红光的频率比绿光小，由可知，红光的能量子比绿光小。故C错误；
D．电磁波波长越长，其频率越小，能量子越小。故D错误。
故选B。
5．A
【解析】
【分析】
【详解】
光是电磁波，辐射能量也是一份一份进行的，100W的灯泡每秒产生光能E=100J，设灯泡每秒发出的光子数为n，则
E=nhν=nh
在以电灯为球心的球面上，1m2的面积每秒通过的光子数
n′=≈2.4×1017个
故选A。
6．D
【解析】
【分析】
【详解】
由谱线a的光子的波长大于谱线b的光子的波长，可知谱线a的光子频率小于谱线b的光子频率，所以谱线a的光子能量小于n=5和n=2间的能级差，则可能是从n=4的能级直接跃迁到n=2的能级时发出的光谱线，选项D正确，选项ABC错误。
故选D。
7．C
【解析】
【详解】
一个处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可能发出2种不同频率的光，即n=3能级到n=2能级，n=2能级到n=1能级，故A错误；氢原子从高能级向n=3能级跃迁时发出的光子能量小于1.51eV，小于可见光的频率，故B错误；从n=3跃迁到n=1所发出的光能量最大，光照射逸出功为2.49eV的金属钠，所发出的光电子的初动能最大，根据爱因斯坦光电效应方程得，，故C 正确．大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出种不同频率的光，故D错误，故选C．
【点睛】
根据判断辐射的光子的种类；根据氢原子从高能级向n=3能级跃迁时发出的光子能量是否小于1.62eV，能级的跃迁满足：．
8．D
【解析】
【详解】
光子的能量，动量为：．
9．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．德布罗意根据光的波粒二象性，大胆提出假设，认为实物粒子也具有波动性，选项A错误；
B．由黑体辐射强度与波长的关系，温度越高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，选项B错误；
C．将核子束缚在原子核内的核力，是不同于万有引力和电磁力的另一种相互作用，选项C正确；
D．汤姆逊首先发现了电子，从而说明原子内有复杂的结构，选项D错误。
故选C。
10．C
【解析】
【详解】
γ射线的频率为
则γ射线的波长为
故选C。
11．AD
【解析】
【详解】
试题分析：光电效应实验揭示了光的粒子性，所以A项正确；原子核发生一次β衰变是原子核内的中子生成一个质子和电子，所以B项错误；原子核放出β粒子后，转变成的新核所对应的元素一定不是原来的元素，原子核内中子少了一个质子多了一个，所以C项错误；玻尔在研究原子结构中提出轨道量子化能量量子化，所以D项正确
12．ACD
【解析】
【分析】
【详解】
A．安培提出了分子电流，成功解释了磁化现象，A正确；
B．在电磁波谱中，紫外线的频率比γ射线的频率小，B错误；
C．普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，并能很好地解释了黑体辐射的实验规律，C正确；
D．穿过闭合导体回路的磁场发生变化，穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，导体回路中就一定会产生感应电流，D正确。
故选ACD。
13．CD
【解析】
【详解】
A．汤姆孙发现了电子， 1911年由卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究提出了原子的核式结构模型，故A错误；
B．比结合能越大，核子结合越牢固，原子核越稳定，故B错误；
C．黑体是理想化模型，黑体辐射只与温度有关，故C正确；
D．根据公式 可知动量相等的质子和电子，它们的德布罗意波波长也相等，故D正确。
故选CD。
14．ADE
【解析】
【详解】
试题分析: 普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说，故A正确．发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，若使用某种频率的光不能使某金属发生光电效应，增大入射光的强度无法发生光电效应，故B错误．比结合能越大，原子核结构越稳定，故C错误．用一束绿光照射某金属，能发生光电效应，知绿光的频率大于金属的极限频率，换成紫光来照射该金属，由于紫光的频率大于绿光的频率，可知一定能发生光电效应，故D正确．将核子束缚在原子核内的核力，是不同于万有引力和电磁力的另一种相互作用，故E正确． 所以ADE正确．
考点：光电效应；原子核的结合能
【名师点睛】本题考查了黑体辐射、光电效应、结合能、核力等基础知识点，关键要熟悉教材，牢记这些基本概念．普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说；发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，与入射光的强度无关；比结合能越大，原子核越稳定；核力是不同于万有引力和电磁力的另一种相互作用．
15．AD
【解析】
【详解】
A．由可知，波长短的光波对应的光子动量大，故A正确；
B．黑体辐射实验说明经典的波动理论存在重大问题，从而提出了量子说，故B错误；
C．在远距离输电中，是通过提高输电电压的办法来降低线路中的损耗，故C错误；
D．低频扼流圈对低频和高频交流电都有阻挡作用，有较大的自感系数，故D正确。
故选AD。
16．ABD
【解析】
【详解】
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，选项A正确；玻尔将量子观念引入原子领域，并能够解释氢原子的光谱特征，选项B正确；结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定 ，选项C错误；半衰期与外界因素无关，即放射性物质的温度升高，其半衰期不会发生变化，选项D正确；故选ABD.
17．
【解析】
【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
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