6.5量子化现象同步练习（Word版含答案）

粤教版（2019）必修三 6.5 量子化现象 同步练习
一、单选题
1．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．
2．热辐射是指所有物体都要向外辐射电磁波的现象。辐射强度指垂直于电磁波方向的单位面积在单位时间内所接收到的辐射能量。在研究同一物体在不同温度下向外辐射的电磁波的波长与其辐射强度的关系时，得到如图所示的图线，图中横轴λ表示电磁波的波长，纵轴Mλ表示某种波长的电磁波的辐射强度，则由Mλ-λ图线可知，同一物体在不同温度下 （　　）
A．向外辐射同一波长的电磁波的辐射强度相同
B．向外辐射的电磁波的波长范围是相同的
C．向外辐射的电磁波的总能量随温度升高而减小
D．辐射强度的极大值随温度升高而向短波方向移动
3．“啁啾（zhōu jiū）激光脉冲放大技术”是高强度激光研究的重大技术创新和核心技术。如图所示，该技术原理可以简化为：种子激光脉冲经过单模光纤的色散作用，将时长为飞秒脉宽的激光脉冲在时间上进行了展宽；展宽后的脉冲经过激光增益介质放大，充分提取了介质的储能；最后使用压缩器将脉冲宽度压缩至接近最初的脉宽值。上述技术中的关键是“啁啾”脉冲。种子激光脉冲包含有不同的频率分量，因此在单模光纤中，频率高的部分和频率低的部分传播速度不同，这样光脉冲在时间上就被逐渐拉宽，形成脉冲前沿、后沿频率不同的现象，宛如鸟儿发出的不同声音。下列说法正确的是（　　）
A．展宽过程使脉冲各频率分量的频率都变小
B．在传播方向上，“啁啾”脉冲前沿频率低于后沿频率
C．若激光脉冲能量约为，则其峰值功率一定不能达到量级
D．通过“啁啾激光脉冲放大技术”获得的激光脉冲与种子激光脉冲能量几乎相同
4．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
5．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
6．于黑体与黑体辐射，下列说法错误的是（ ）
A．一般物体辐射电磁波的情况与温度无关，只与材料的种类及表面情况有关
B．黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射
C．带电微粒辐射和吸收的能量，只能是某一最小能量值的整数倍
D．黑体辐射随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
7．在物理学的发展过程中，许多物理学家都做出了重要的贡献，他们也创造出了许多物理学研究方法。下列说法中正确的是（　　）
A．元电荷、点电荷、质点都是理想化模型
B．普朗克提出能量子假说，从此把物理学带进了量子世界
C．首先把实验和逻辑推理结合起来的科学家是亚里士多德
D．库仑利用扭秤完成了对电荷间作用力的研究并测出了静电力常量
8．物理学的发展离不开物理学家的科学研究，以下符合史实的是（　　）
A．法拉第用电场线来形象描述电场，它是真实存在的
B．普朗克提出了能量量子假设，基于此他又提出了光子说
C．奥斯特发现了电流的磁效应，使人们突破了对电与磁认识的局限性
D．楞次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完善
9．下列说法不正确的是（　　）
A．麦克斯韦最早预言并证实了电磁波的存在
B．电磁波由真空进入某种介质传播时，波长变小
C．电磁波是交替变化的电磁场由发生区域向远处的传播
D．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说
10．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．
11．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
12．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
13．关于对黑体的认识，下列说法正确的是（　　）
A．黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，看上去是黑的
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．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与材料的种类及表面状况无关
D．随着黑体温度的升高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
14．由中国健康发展研究中心发布《国民视觉健康报告》白皮书显示，我国学生的近视患病率在逐年增加。课业负担重、沉迷电子产品已成为影响青少年视力的两大“杀手”。现代医学采用激光“焊接”视网膜技术来治疗近视，所用激光的波长。已知普朗克常量，光在真空中传播速度，则该激光中每个光子的能量为（　　）
A． B． C． D．
15．第26届国际计量大会决定，质量单位“千克”用普朗克常量h来定义，“国际千克原器”于2019年5月20日正式“退役”。h的值为6.63×10-34 J s，则h的单位“J s”用国际单位制中的基本单位表示为（　　）
A．kg m2/s2 B．kg m2/s C．N s/m D．N s m
二、填空题
16．黑体辐射的规律如图所示，从中可以看出，随着温度的降低，各种波长的辐射强度都会________（填“增加”、“减少”“不变”），辐射强度的极大值向波长_____（填“较长”、“较短”）的方向移动。
17．黑体：能够完全吸收入射的各种波长的______而不发生反射。
18．黑体只是从外界吸收能量,从不向外界辐射能量( )
19．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。( )
三、解答题
20．太阳的辐射功率（太阳每秒辐射的能量）为，已知射到大气层的太阳能只有45%到达地面，另有55%被大气层吸收和反射，而未到达地面．若射到地球上的太阳光可视为垂直于地球表面，把太阳光看成是频率为的单色光，求地球表面上的面积每秒接收到多少个光子？已知太阳到地球的距离为．（最后结果保留两位有效数字）
21．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。
22．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？
23．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。
24．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)
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．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。
2．D
【详解】
由Mλ-λ图线可知，对于同一物体，随着温度的升高，一方面，各种波长电磁波的辐射强度都有所增加，向外辐射的电磁波的总能量增大；另一方面，辐射强度的极大值向短波方向移动，波长范围增大。ABC错误，D正确。
故选D。
3．B
【详解】
AD．正“啁啾”的频率随时间增加，展宽过程使脉冲各频率分量的频率都变大，所以通过“啁啾激光脉冲放大技术”获得的激光脉冲与种子激光脉冲能量是不相同的，AD错误；
B．正“啁啾”的频率随时间增加，一个脉冲上升的前沿是低频，下降的后沿是高频，所以在传播方向上，“啁啾”脉冲前沿频率低于后沿频率，B正确；
C．激光器产生超短脉冲时长为，根据功率的定义有
C错误。
故选B。
4．D
【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。
5．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。
6．A
【详解】
A．一般物体辐射电磁波的情况与温度有关，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，A错误；
B．黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，B正确；
C．根据量子化的理论，带电微粒辐射和吸收的能量，只能是某一最小能量值的整数倍，C正确；
D．根据量子化的理论，黑体辐射随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，D正确。
故选A。
7．B
【详解】
A．点电荷、质点都是理想化模型，元电荷是方便表示电荷的电量提出的一种最小单位，所以A错误；
B．普朗克提出能量子假说，从此把物理学带进了量子世界，所以B正确；
C．首先把实验和逻辑推理结合起来的科学家是伽俐略，所以C错误；
D．库伦利用扭秤完成了对电荷间作用力的研究，但是静电力常量并没有测量出，在库伦的年代还没有电荷量的准确定义和数值，所以D错误；
故选B。
8．C
【详解】
A．电场线是假想的线，并非真实存在的，A错误；
B．爱因斯坦提出了光子说，B错误；
C．奥斯特发现了电流的磁效应，使人们突破了对电与磁认识的局限性，C正确；
D．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完善，D错误。
故选C。
9．A
【详解】
A．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹最早证实了电磁波的存在，A错误；
B．电磁波在传播的过程中，频率f不变，由公式
可知传播速度变小时，波长变小，B正确；
C．电磁波是交替变化的电磁场由发生区域向远处的传播，在真空中的传播速度是3×108m/s，C正确；
D．普朗克在研究黑体辐射的过程中提出了黑体辐射的能量是一份一份的，从而提出了能量子的假说，D正确。
故选A。
10．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。
11．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。
12．B
【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。
13．C
【详解】
A．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A错误；
B．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，故B错误，C正确；
D．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D错误。
故选C。
14．A
【详解】
由
代入数据可得每个光子的能量
故选A。
15．B
【详解】
能量的单位是J，由功能关系可知
h的单位是J s，由可得
则
故选B。
16． 减少 较长
【详解】
[1][2]由图可知，随温度的降低，相同波长的光辐射强度都会减小；同时最大辐射强度向右侧移动，即向波长较长的方向移动。
17．电磁波
【详解】
略
18．错误
【详解】
[1]．黑体也向外辐射电磁波，且向外辐射电磁波的强度按波长的分布与温度有关，故原题说法错误。
19． 错误 正确 正确 正确 正确
略
20．个
【详解】
设想有一个以太阳中心为球心，以太阳到地球表面距离（近似等于太阳到地球的距离R）为半径的大球，这个大球面上单位面枳每秒接收到辐射的功率为：
（式中P为太阳的辐射功率）
则地球表面上的面积每秒接收到的能量：
设地球表面上的面积每秒接收到的光子数为n，由于光子的能量为，则：
个．
21．见解析
【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。
22．100nm、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．
23．（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
24．36℃，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
答案第1页，共2页
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