人教版必修第三册13.5能量量子化 练习（word版含答案）

人教版必修第三册 13.5 能量量子化
一、单选题
1．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
2．2018年11月16日，第26届国际度量衡大会上，经过60个成员国代表投票表决，重新定义了千克．新定义以普朗克常数为基准，从而使1千克脱离了实际物体．其中h是普朗克常量，关于h的单位，用国际单位制的基本单位表示，正确的是 ( )
A．J·s B．kg·m2/s C．kg·m2·s3 D．J/s
3．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
4．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
5．下列关于能量量子化的说法，正确的是（　　）
A．能量子与电磁波的频率成反比 B．电磁波波长越长，其能量子越大
C．微观粒子的能量是不连续（分立）的 D．能量子假设是由爱因斯坦最早提出来的
6．四种温度下黑体热辐射的强度与波长的关系如图所示。有关黑体辐射的实验规律和科学家们对黑体辐射的研究，下列说法正确的是（　　）
A．随着温度升高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
B．随着温度升高，波长短的辐射强度增大，波长长的辐射强度减小
C．英国物理学家瑞利提出的辐射强度按波长分布的理论公式与实验相符
D．德国物理学家普朗克借助于能量子假说，提出的黑体辐射强度公式与实验相符
7．下列有关说法正确的是（ ）
A．爱因斯坦在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
B．玻尔最早认识到了能量子的意义，提出光子说，并成功地解释了光电效应
C．德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的猜想，而电子的衍射实验证实了他的猜想
D．普朗克大胆地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
8．下列说法正确的是（　　）
A．万有引力常量、普朗克常量均无单位
B．开普勒的行星运动定律为牛顿得出万有引力定律奠定基础
C．物理学中的质点、点电荷、原子、原子核等均为理想化模型
D．某同学向上起跳时，地面对他的支持力大于他对地面的压力时，他才能跳起
9．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
10．P、Q两种不同波长的光，以相同的入射角从玻璃射向空气，P光发生全反射，Q光射入空气，则（　　）
A．玻璃对P光的折射率小于对Q光的折射率
B．玻璃中P光的波长大于Q光的波长
C．玻璃中P光的速度大于Q光的速度
D．P光的光子能量大于Q光的光子能量
11．下列说法错误的是（　　）
A．当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中就能够产生感应电流
B．变化的磁场产生了电场，变化的电场产生了磁场
C．光是一种电磁波——传播着的电磁场，光具有能量
D．微观世界的某些极少数带电微粒的能量的变化可以是连续的
12．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
13．如图，一细光束通过玻璃三棱镜折射后分成a、b、c三束单色光，则这三种单色光中（　　）
A．光子的能量
B．在真空中传播的速度的关系是
C．分别通过同一双缝干涉装置产生的条纹的间距是
D．若a光遇到某障碍物能发生明显的衍射现象，则c光遇到该障碍物不能发生衍射现象
14．单色光从真空射入玻璃时，它的（　　）
A．波长变长，速度变小，光量子能量变小
B．波长变短，速度变大，光量子能量变大
C．波长变长，速度变大，光量子能量不变
D．波长变短，速度变小，光量子能量不变
15．黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知，下列说法错误的是（　　）
A．随温度升高，各种波长的辐射强度都增加
B．随温度降低，各种波长的辐射强度都减弱
C．随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
D．随温度升高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
二、填空题
16．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。( )
17．黑体只是从外界吸收能量,从不向外界辐射能量( )
18．黑体∶
（1）定义∶某种物体能够____吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就叫作____。
（2）黑体辐射的特点∶黑体辐射电磁波的强度按____的分布只与黑体的____有关。
三、解答题
19．晴朗的夜空繁星闪烁（如图），有的恒星颜色偏红，有的恒星颜色偏蓝。对于“红星”和“蓝星”，你能判断出哪种恒星的表面温度更高么？说出你的道理。
20．（1）功率为P的光源向四周发出光子，光速为c，光波的波长为，普朗克常量为h，求每秒发出的光子数．
（2）在离光源d处有一挡板挡光，设挡板对光是完全吸收的，且挡板正对光源，求光子在挡板上产生的压强．
21．一种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，若这种激光器光脉冲的持续时间为1.0×10－11 s，波长为694.3 nm，发射功率为1.0×1010 W。
(1)每列光脉冲的长度是多少？
(2)用红宝石激光照射皮肤色斑，每1 cm2吸收能量达到60 J以后，色斑便逐渐消失，一颗色斑的面积是50 mm2，则它需要吸收多少个红宝石激光脉冲才能逐渐消失？
22．太阳光垂直照射到地面上时，地面接收太阳光的功率为1.4kW，其中可见光部分约占45%．
（1）假如认为可见光的波长约为，日地间距离，普朗克常量，估算太阳每秒辐射出的可见光光子为多少？
（2）若已知地球的半径，估算地球接收的太阳光的总功率．
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．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。
2．B
【详解】
AD.J不是国际单位制的基本单位，故AD错误；
BC.根据E=hν解得：
则h的单位是
故B正确，C错误．
3．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。
4．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。
5．C
【详解】
A．由 =hν可知，能量子与电磁波的频率成正比，故A错误；
B．由可知，电磁波波长越长，其能量子越小，故B错误；
C．普朗克提出了量子假说，他认为，物质辐射（或吸收）的能量都是不连续的，是一份一份进行的，故C正确；
D．能量子假设是由普朗克最早提出来的，故D错误。
故选C。
6．D
【详解】
A．随着温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，选项A错误；
B．随着温度升高，各种波长的辐射强度都有增加，选项B错误；
CD．德国物理学家普朗克借助于能量子假说，提出的黑体辐射强度公式与实验相符，选项C错误，D正确。
故选D。
7．C
【详解】
A．普朗克在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，故A错误；
B．爱因斯坦最早认识到了能量子的意义，为解释光电效应的实验规律提出了光子说，并成功地解释了光电效应现象，故B错误；
C．德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的猜想，而电子的行射实验证实了他的猜想，故C正确；
D．德布罗意大胆地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，故D错误。
故选C。
8．B
【详解】
A．万有引力常量G的单位是N m2/kg2；普朗克常量h的单位是J s，选项A错误；
B．开普勒的行星运动定律为牛顿得出万有引力定律奠定基础，选项B正确；
C．物理学中的质点、点电荷等均为理想化模型，而原子、原子核却是实际存在的。故C错误；
D．依据牛顿第三定律，可知当向上起跳时，地面对他的支持力等于他对地面的压力，故D错误。
故选B。
9．D
【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。
10．D
【详解】
A．根据临界角公式，光束的折射率小，光束的折射率大，故A错误；
B．在玻璃球体中，光的波长
是光在真空中的波长，光的折射率大，频率大，在真空中的波长短，由知在玻璃球体中，光的波长小于光的波长，故B错误；
C．根据可知玻璃中光的速度小于光的速度，故C错误；
D．光的折射率大，频率大，根据可知光的光子能量大，所以光的光子能量大于光的光子能量，故D正确。
故D正确。
11．D
【详解】
A．根据楞次定律可知，当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中就能够产生感应电流，故A不符题意；
B．根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的磁场产生了电场，变化的电场产生了磁场，故B不符题意；
C．赫兹最早用实验证实光是一种电磁波——传播着的电磁场，光具有能量，故C不符题意；
D．微观世界的某些极少数带电微粒的能量是不连续的，而是一份一份的辐射或吸收的，故D符合题意；
故选D。
12．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。
13．C
【详解】
A．由题图可看出，c光的偏折程度最大，a光的偏折程度最小，则可得c光的折射率最大，频率最大，a光的折射率最小，频率最小，即
根据光子的能量公式
可得
故A错误；
B．各种色光在真空中的传播速度都相同，均为，故B错误；
C．a光的频率最小，则波长最长，故由前面判断可得
根据双缝干涉条纹的间距公式
可判断a、b、c通过同一双缝干涉装置产生的条纹的间距是
故C正确；
D．光遇到障碍物均能发生衍射现象，只是发生明显衍射现象才需要一定的条件，故D错误；
故选C。
14．D
【详解】
因为光的频率不变，光量子的能量不变；再根据折射率
可知，光的速度变小，波长变短，ABC错误，D正确。
故选D。
15．D
【详解】
黑体辐射的规律，随温度升高，各种波长的辐射强度都有增加，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。所以ABC正确，不符合题意；D错误，符合题意；
故选D。
16． 错误 正确 正确 正确 正确
略
17．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。
18． 完全 黑体 波长 温度
【详解】
（1）[1][2]某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就叫作黑体。
（2）[3][4] 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。
19．蓝星，理由见解析
【详解】
根据光子能量公式可知，光子频率越大，能量越高，蓝色比红色频率高，所以蓝星表面温度高。
20．（1） （2）
【详解】
（1）单个光子的能量为
光源每秒辐射的能量为P，故每秒发出的光子数为
（2）光源发出的光子均匀分布在以光源为中心的球面上，以d为半径作一个球面，则单位时间内照到挡板单位面积上的光子数为
单个光子的动量为
光压等于单位时间照到挡板单位面积上的光子动量的变化量，而挡板对光是完全吸收的，所以光子在挡板上产生的压强为
21．(1)3.0×10－3 m　(2)300个
【详解】
(1)光脉冲持续时间即为发射一个光脉冲所需要的时间，所以一个光脉冲的长度为
L=c t=3.0×l08×l.0×10-11m=3.0×10-3m
(2)一个光脉冲所具有的能量为
E=P t=1.0×l010×l.0×10-11J
消除面积为50mm2的色斑需要的光脉冲数是
=300（个）
22．（1）个 （2）
【详解】
(1)设地面上垂直于阳光的面积上每秒钟接收的可见光光子数为n，则有
设想一个以太阳为球心、以日地间距离为半径的大球面包围着太阳，大球面接收的光子数即等于太阳辐射的全部光子数，则所求可见光光子数
联立得
个．
(2)地球背着太阳的半个球面没有接收太阳光，地球向阳的半个球面面积也不都与太阳光垂直．接收太阳光辐射且与阳光垂直的有效面积是以地球半径为半径的圆平面的面积，则地球接收太阳光的总功率P，则有
答案第1页，共2页
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