6.5量子化现象 同步练习（Word版含解析）

粤教版（2019）必修三 6.5 量子化现象 同步练习
一、单选题
1．关于物理学史，下列说法中错误的是（　　）
A．元电荷的数值最早是由美国物理学家密立根测得的
B．库仑不仅提出了场的概念，而且直观地描绘了场的清晰图像
C．麦克斯韦提出了电磁场理论，预言了电磁波的存在
D．普朗克通过研究黑体辐射提出能量子概念
2．下列说法中正确的是（　　）
A．黑体辐射强度与波长有关，温度升高，各种波长的辐射都有增加，且辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
B．光电效应揭示了光的粒子性，而康普顿效应则反映了光的波动性
C．电子和其他微观粒子，都具有波粒二象性
D．光波是一种概率波。光的波动性是由于光子之间的相互作用引起的，这是光子自身的固有性质
3．下列说法中正确的是（　　　）
A．爱因斯坦第一个提出能量子的概念
B．黑体辐射电磁波的强度只与黑体的温度有关，与材料的种类及表面状况无关
C．物体的长度是量子化的
D．温度升高，物体辐射的紫光增强，辐射的红光减弱
4．下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是（　　）
A． B．
C． D．
5．下列说法正确的是（　　）
A．只有高温物体才能产生热辐射，黑体一定是黑色的
B．穿过某一面积的磁通量为零，该处磁感应强度一定为零
C．只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生
D．变化的电场周围产生磁场，变化的磁场周围产生电场
6．下列说法不正确的是（　　）
A．第一类永动机违背了能量守恒定律
B．安培提出的“分子电流假说”成功解释了磁化现象
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
7．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
8．近日，由义乌城建携手中国移动建设的浙江省首个5G停车场——江滨绿廊三公园停车场正式投入运营。在过去的10年，义乌市通信行业经历了从2G、3G、4G到5G的飞速发展。5G信号使用的电磁波频率更高，每秒传送的数据量也实现了数量级的增大。相比与4G信号，下列判断正确的是（　　）
A．5G信号的光子能量更大
B．5G信号的衍射更明显
C．5G信号的传播速度更大
D．5G信号的波长更长
9．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
10．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
11．下列宏观概念中，是“量子化”的有（　　）
A．人的身高 B．物体的质量
C．汽车的速度 D．大象的头数
12．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
13．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
14．以下说法符合物理学史的是（　　）
A．德布罗意把光的波粒二象性推广到实物粒子，认为实物粒子也具有波动性
B．为了解释黑体辐射规律，康普顿提出了电磁辐射的能量是量子化的
C．汤姆孙通过α粒子散射实验，提出了原子具有核式结构
D．普朗克将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氢原子光谱的特征
15．为了将SI单位中的7个基本单位全部建立在不变的自然常数基础上，2018年11月16日，第26届国际计量大会通过投票，自2019年5月20日起，千克将基于普朗克常数定义，即。由所学知识，可以推断出a、b的数值分别为（　　）
A． B． C． D．
二、填空题
16．判断下列说法的正误。
（1）黑体不一定是黑色的物体。( )
（2）能吸收各种电磁波而不反射电磁波的物体叫绝对黑体。( )
（3）温度越高，黑体辐射电磁波的强度越大。( )
（4）黑体是不存在的，是理想模型。( )
（5）微观粒子的能量只能是能量子的整数倍。( )
（6）能量子的能量不是任意的，其大小与电磁波的频率成正比。( )
17．黑体：某种物体能够______入射的各种波长的电磁波而不发生______，这种物体就是绝对黑体，简称黑体。
18．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。( )
19．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长______的方向移动。
三、解答题
20．经测量，人体表面辐射本领的最大值落在波长为940μm处，根据电磁辐射的理论得出，物体最强辐射的波长与物体的绝对温度的关系近似为Tλm = 2.90×10 - 1mK，由此估算人体表面的温度和辐射的能量子的值各是多少？(h = 6.63×10 - 34J·s)
21．某广播电台的发射功率为25kW，发射的是在空气中波长为187.5m的电磁波，则：（普朗克常量，光速）
（1）该电台每秒从天线发射多少个能量子？
（2）若发射的能量子在以天线为球心的同一球面上的分布视为均匀的，求在离天线2.5km处，直径为2m的球状天线每秒接收的能量子数以及接收功率。
22．在巴耳末系中波长最长的光子能量约为多少？
23．19世纪末开尔文爵士曾说，物理学的大厦已经建成，物理学中已没有什么新东西可发现，剩下的只是把测量做得更精确。不过在地平线上有“两朵乌云”。简述这“两朵乌云”是什么？
24．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？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【详解】
A．元电荷的数值最早是由美国物理学家密立根测得的，A正确；
B．法拉利提出了场的概念，而且直观地描绘了场的清晰图像，并非库仑，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，C正确；
D．普朗克通过研究黑体辐射提出能量子概念，D正确；
本题选择错误的，故选B。
2．C
【详解】
A．根据黑体辐射的规律可知，随温度的升高，相同波长的光辐射强度都会增加，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故A错误；
B．光电效应和康普顿效应都揭示了光的粒子性，故B错误；
C．任何一个运动着的物体，小到电子质子大到行星太阳都有一种波与之对应，这种波称为物质波，故电子和其他微观粒子，都具有波粒二象性，故C正确；
D．波粒二象性是光的根本属性，与光子之间的相互作用无关，故D错误；
故选C。
3．B
【详解】
A．普朗克为解释黑体辐射，首先提出“能量子”的概念，他被称为“量子之父”，故A错误；
B．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，故B正确；
C．“物体的长度”可以分割，可以取小数，不能体现量子化的思想，故C错误；
D．当物体温度的升高时，它辐射的红光增强，辐射的紫光减弱，故D错误。
故选B。
4．A
【详解】
BD．黑体辐射以电磁辐射的形式向外辐射能量，温度越高，辐射越强大，所以BD错误；
AC．黑体辐射的波长分布情况也随温度而变，如温度较低时，主要以不可见的红外光进行辐射，在以至更高温度时，则顺次发射可见光以至紫外辐射，即温度越高，辐射的电磁波的波长越短，所以C错误；A正确；
故选A。
5．D
【详解】
A．所有物体都能产生热辐射，黑体是个完全吸收外来电磁辐射的理想模型，不是黑色的物体，A错误；
B．磁通量为零可能是因为磁场方向与线圈平面平行，而该处的磁感应强度不一定为零，B错误；
C．闭合电路内的磁通量发生变化时才会产生感应电流，C错误；
D．根据麦克斯韦电磁理论，变化的电场周围产生磁场，变化的磁场周围产生电场，D正确。
故选D。
6．D
【详解】
A．第一类永动机违背了能量守恒定律，选项A正确，不符合题意；
B．安培提出的“分子电流假说”成功解释了磁化现象，选项B正确，不符合题意；
C．普朗克为解释黑体辐射实验规律提出了能量子的假设，选项C正确，不符合题意；
D．只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合回路中就一定会产生感应电流，选项D错误，符合题意。
故选D。
7．B
【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。
8．A
【详解】
A．因为5G使用的电磁波频率比4G高，根据公式
可知，5G信号的光子能量比4G光子能量更大，故A正确；
BD．发生明显衍射的条件是障碍物(或孔)的尺寸可以跟波长相比，甚至比波长还小；因5G使用的电磁波频率更高，即波长更短，故5G信号不容易发生明显衍射，故BD错误；
C．任何频率的电磁波在真空中的传播速度都是相同的，在介质中要看折射率，故C错误。
故选A。
9．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。
10．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。
11．D
【详解】
能一份份地选取，且只能取整数，不能取小数的量均可以看作“量子化”，如大象的头数，学生个数等。
故选D。
12．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。
13．C
【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。
14．A
【详解】
A． 德布罗意把光的波粒二象性推广到实物粒子，认为实物粒子也具有波动性。故A正确；
B．为了解释黑体辐射规律，普朗克提出了电磁辐射的能量是量子化的。故B错误；
C． 卢瑟福通过α粒子散射实验，提出了原子具有核式结构。故C错误；
D．玻尔量子观念引入原子领域，其理论能够解释氢原子光谱的特征。故D错误。
故选A。
15．B
【详解】
由
可知
其中能量E的单位是焦耳，，频率的单位是赫兹，，可得
ACD错误，B正确。
故选B。
16． 正确 正确 正确 正确 正确 正确
【详解】
（1）[1]黑体是一个理想化了的物体，它能吸收外来全部的电磁波辐射，并不会由任何的反射，黑体不一定是黑色的物体。故正确；
（2）[2]黑体是任何物体进入后都不能出来的物体（包括光），能吸收各种电磁波而不反射电磁波的物体叫黑体。故正确；
（3）[3]温度越高，黑体辐射电磁波的强度越大。故正确；
（4）[4]黑体是任何物体进入后都不能出来的物体（包括光），黑体不是一种客观存在的物质，是理想模型。故正确；
（5）[5]微观粒子的能量只能是能量子的整数倍。故正确；
（6）[6]，能量子的能量不是任意的，其大小与电磁波的频率成正比。故正确。
17． 完全吸收 反射
略
18． 错误 正确 正确 正确 正确
略
19．较短
略
20．36℃，2.12×10 - 22J
【详解】
人体表面的温度为
T ==K ≈ 309K≈36℃
人体辐射的能量子的值为
ε = h= 6.63×10 - 34×J = 2.12×10 - 22J
21．（1）；（2）
【详解】
（1）每份能量子的能量为
电台每秒发射的能量子数为
解得
（2）以电台天线为球心，半径为的球面积为
直径为2m的球状天线接收能量子的有效面积为
设球状天线每秒接收的能量子数为，则有
球状天线每秒接收的能量子的接收功率为
解得
22．
【详解】
由巴耳末公式可知，n取3的时候波长最长，
光子的频率：
由光子能量知：
.
23．见详解
【详解】
第一朵乌云，主要是指迈克尔逊-莫雷实验结果和以太漂移说相矛盾；第二朵乌云，主要是指热学中的能量均分定则在气体比热以及热辐射能谱的理论解释中得出与实验不等的结果，其中尤以黑体辐射理论出现的“紫外灾难”最为突出。
24．100nm、400nm电磁波辐射的能量子ε的值分别是19.9X10-17J和4.98X10-17J
【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．
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