5.4初识光量子与量子世界 综合训练（Word版含解析）

5.4初识光量子与量子世界
一、选择题（共15题）
1．我国科学家潘建伟院士预言十年左右量子通信将“飞”入千家万户．在通往量子论的道路上，一大批物理学家做出了卓越的贡献，下列有关说法正确的是（ ）
A．德布罗意第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念
B．爱因斯坦提出光子说，并成功地解释了光电效应现象
C．玻尔在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念
D．普朗克把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性
2．影响黑体辐射强度的因素是（　　）
A．只有温度 B．只有波长
C．与波长和温度都有关 D．与波长和温度都无关
3．关于量子，下列说法中正确的是（　　）
A．一种高科技材料 B．研究微观世界的一个概念
C．运算速度很快的计算机 D．计算机运行的一个二进制程序
4．下列说法正确的是（）
A．波尔理论认为电子的轨道是量子化的，电子在这些轨道上绕核转动时由于有加速度会不断向外辐射出电磁波
B．光电效应揭示了光的粒子性，光电效应表明光子具有能量和动量
C．裂变产生的中子速度很大，于是要通过镉棒将快中子变成慢中子，链式反应才能进行
D．黑体辐射中电磁波的辐射强度按波长的分布只与黑体的温度有关，与材料以及表面积无关
5．红外线热像仪可以监测人的体温，当被测者从仪器前走过时，便可知道被测者的体温是多少，关于其中原理，下列说法正确的是（ ）
A．人的体温会影响周围空气温度，仪器通过测量空气温度便可知道人的体温
B．仪器发出的红外线遇人反射，反射情况与被测者的温度有关
C．被测者会辐射红外线，辐射强度以及按波长的分布情况与温度有关，温度高时辐射强且较短波长的成分强
D．被测者会辐射红外线，辐射强度以及按波长的分布情况与温度有关，温度高时辐射强且较长波长的成分强
6．下列说法中正确的是（　　）
A．电子的衍射图样表明电子具有粒子性
B．粒子的运动速率增大，其德布罗意波的波长也增大
C．为了解释黑体辐射规律，爱因斯坦提出了能量量子化的观点
D．黑体辐射中，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
7．物理学的发展极大地丰富了人类对物质世界的认识，促进了人类文明的进步，关于物理学发展的历史，下列说法中正确的是
A．密立根通过著名的“油滴实验”测出了电子的比荷
B．卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型
C．居里夫妇（玛丽·居里和皮埃尔·居里）最先发现了天然放射现象
D．普朗克把能量子引入物理学，提出了“能量连续变化”的观点
8．首先发现中子的是（　　）
A．查德威克 B．普朗克 C．爱因斯坦 D．贝可勒东
9．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
10．华为手机麒麟9000型芯片是5nm制作工艺，光刻机是芯片制造的核心设备之一。光刻机通过一系列的光源能量，将光束透射过画着线路图的掩模，用透镜将线路图成比例缩小后映射到涂有化学层的硅片上，受到光线照射的部分，可以被冲洗掉，在硅片上就得到了掩膜上的电路图。芯片的制作过程需要用较大能量光子的光照射，应选用的光源是（　　）
A．波长长的光源 B．频率大的光源
C．强度小的光源 D．强度大的光源
11．如图所示，A、B是颜色不同且彼此平行的两束单色光，当它们从空气射入水中时都发生折射。已知B光折射角大于A光的折射角，于是可以判定（　　）
A．A光光子能量大 B．在水中A的波长较长
C．在水中B的光速小 D．B光的频率大
12．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
13．以下宏观概念中，哪些是“量子化”的（ ）
A．物体的带电荷量 B．物体的质量
C．物体的动量 D．学生的个数
14．如果给一个铁块不断加热，则（　　）
A．铁块依次呈现暗红、赤红、橘红、黄白色等颜色
B．铁块依次呈现暗红、橘红、赤红、黄白色等颜色
C．铁块辐射出的电磁波中长波成分越来越多
D．铁块辐射出的电磁波中短波成分越来越多
15．下列说法正确的是 （ ）
A．光电效应和康普顿效应都说明光具有粒子性
B．汤姆孙发现了电子，说明原子核有自身的结构
C．有核能释放的核反应就一定有质量亏损
D．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
E．一个氢原子从n=3的激发态向基态跃迁时，最多可放出3种不同频率的光子
二、填空题
16．普朗克的假设∶振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的_____。即能的辐射或者吸收只能是______的。这个不可再分的最小能量值ε叫作_____。
17．只有温度高的物体才会有热辐射( )
18．黑体也可以看起来很明亮，是因为黑体也可以有较强的辐射( )
19．特点：温度升高时，热辐射中波长较______的成分越来越强。
三、综合题
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．红宝石激光器发射的激光是不连续的一道道闪光，每道闪光称为一个光脉冲．现有一红宝石激光器，发射功率为，所发射的每个光脉冲持续的时间为，波长为793.4nm．已知光速，问每列光脉冲的长度是多少？其中含有的光子数n是多少？
22．某高速公路自动测速仪装置如甲所示，雷达向汽车驶来的方向发射不连续的电磁波，每次发射时间约为，相邻两次发射时间间隔为，当雷达向汽车发射无线电波时，在显示屏上呈现出一个尖形波；在接收到反射回来的无线电波时，在荧光屏上呈现出第二个尖形波，根据两个波的距离，可以计算出汽车距雷达的距离，自动打下的纸带如图乙所示，请根据给出的、、、（波速）求出汽车车速的表达式。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【详解】
丹麦物理学家玻尔，意识到经典物理在解释原子结构方面的困难，在1913年第一次将量子观念引入了原子领域，提出了定态和跃迁的概念，AC错误；爱因斯坦在1905年发表了《关于光的产生和转化的一个试探性观点》一文，提出了光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，即光是由光子组成，并且总结出了爱因斯坦光电效应方程，B正确；德布罗意把光的波粒二象性推广到了实物粒子，语言了实物粒子也具有波的特性，D错误；故本题选B．
2．C
【详解】
黑体辐射与波长和温度都有关系，故C正确，ABD错误。
故选C。
3．B
【详解】
量子最早由普朗克于1900年提出，普朗克假设物体发射出电磁辐射能量是一份一份的，其中每一份被他称作能量子，电磁辐射能量是其整数倍，所以量子是表示能量的单元，量子是不可分割的最小的单元，表示微观世界的不连续性，即通常所说的“量子化”，而非高科技材料、计算机或计算机的程序，故B正确，ACD错误。
故选B。
4．D
【详解】
波尔理论认为，原子中的电子在某些不连续的特定轨道上绕核转动是稳定的，不产生电磁辐射，故A错误；光电效应和康普顿效应深入揭示了光的粒子性，前者表明光子具有能量，后者表明光子除了具有能量外还具有动量，故B错误；核反应堆中，镉棒的作用是吸收中子，以控制反应速度，故C错误；辐射强度按照波长的分布情况只随物体的温度而有所不同，这是热辐射的一种特性，与材料以及表面积无关，故D正确；故选D.
5．C
【详解】
根据热辐射规律可知，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加；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．人的体温的高低，直接决定了这个人辐射的红外线的频率和强度，通过监测被测者辐射的红外线的情况就可知道这个人的体温，故C正确。
故选C。
6．D
【详解】
A． 衍射是波特有的性质，因此电子的衍射图样表明电子具有波动性，故A错误；
B． 运动的速度越大则其动量越大，由可知其对应的德布罗意波的波长越小。故B错误；
C． 为了解释黑体辐射规律，普朗克提出了能量子的观点，故C错误；
D．根据黑体辐射规律可知，黑体辐射中，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，故D正确。
故选D。
7．B
【详解】
密立根通过著名的“油滴实验”测出了电子的电量，选项A错误；卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，选项B正确；最先发现了天然放射现象的是法国科学家贝克勒尔，选项C错误；普朗克把能量子引入物理学，提出了“能量不连续变化”的观点，选项D错误；故选B.
8．A
【详解】
A．查德威克发现了中子，A正确；
B．普朗克首次提出了能量子的概念，B错误；
C．爱因斯坦最早认识到能量子的意义，提出光子说，C错误；
D．贝克勒尔发现天然放射性现象，揭示了原子核可以再分，D错误。
故选A。
9．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。
10．B
【详解】
由光子的能量公式，即
可知，频率越大额光子能量越大，光子的能量与光子的强度无光，而根据公式
可得，波长越长，光子的频率越小，ACD错误，B正确。
故选B。
11．A
【详解】
AD．B光折射角大于A光的折射角，根据折射定律，故B光的折射率较小，频率小，根据
则A光光子能量大，D错误A正确；
B．B光的折射率较小，频率小，波长较长，B错误；
C．根据
B光的折射率要小，则在水中B的光速大，C错误。
故选A。
12．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。
13．AD
【详解】
A．物体的带电荷量只能是元电荷的整数倍，所以物体的带电荷量是量子化的，A正确；
B．物体的质量的数值可以取小数或分数，甚至取无理数也可以，因而是连续的，非量子化的，B错误；
C．物体的动量的数值可以取小数或分数，甚至取无理数也可以，因而是连续的，非量子化的，C错误；
D．学生的人数的数值和微观粒子的数量只能取正整数，不能取分数或小数，因而是不连续的，是量子化的，D正确。
故选AD。
14．AD
【详解】
AB．由于不断加热，铁块依次呈现暗红、赤红、橘红等颜色，直至成为黄白色， B错误A正确；
CD．随着温度的升高，辐射出的电磁波能量越来越高，短波成分越来越多， C错误D正确。
故选AD。
15．ACD
【详解】
A、光电效应和康普顿效应都说明光具有粒子性，故A正确．B、汤姆逊发现电子，知道原子还可以再分，不能说明原子核内部结构，故B错误．C、根据爱因斯坦质能方程知，有核能释放，就一定有质量亏损，故C正确．D、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，故D正确．E、一个氢原子从n=3的激发态向基态跃迁时，逐级跃迁产生的光子种类最多，则最多可放出2种不同频率的光子，分别从n=3跃迁到n=2和n=2跃迁到n=1，故E错误．故选ACD．
16． 整数倍 一份一份 能量子
【详解】
由理论可知，普朗克的假设：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍, 即能的辐射或者吸收只能是一份一份的。这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子。
17．错误
【详解】
自然界的任何物体都向外辐射红外线，温度越高，辐射电磁波的本领越强，故此说法错误。
18．正确
【详解】
黑体看上去不一定是黑色的，只有当自身辐射的可见光非常微弱时看上去才是黑色的，有些可看成黑体的物体由于有较强的辐射，看起来很明亮，故此说法正确。
19．短
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。
21．3.0mm 个
【详解】
由题意可知
．
用P和E分别表示红宝石激光器的发射功率和光脉冲的能量，则有
用和分别表示红宝石激光器发射的激光的波长和频率，则有．因此得到的每个激光光子的能量
所以该列光脉冲含有的光子数
个个
22．
【详解】
汽车行驶的位移等于两次发射电磁波时汽车距离雷达的路程差，则有
对应的时间为
则汽车的速度
联立可得
答案第1页，共2页