13.5能量量子化（Word版邯郸啊）

人教版必修第三册 13.5 能量量子化
一、单选题
1．在人类对微观世界进行探索的过程中，下列说法符合历史事实的是（ ）
A．贝克勒尔通过对天然放射性现象的研究，发现了原子中存在原子核
B．为了解释黑体辐射规律，普朗克提出电磁辐射的能量的量子化
C．卢瑟福通过粒子散射实验，证实了在原子核内存在质子和中子
D．汤姆孙发现电子，表明原子具有核式结构
2．自2020年1月以来，“新冠肺炎”席卷全国。“新冠肺炎”的典型症状就是持续发烧，因此测温是“新冠肺炎”防控的重要环节。为方便测温各学校都配置了如图所示的额温枪。额温枪是通过传感器接收红外线，得出感应温度数据，使用时只要将额温枪放于距两眼中间部位5-6cm处，修正额头与实际体温的温差便能显示准确的体温。则以下说法正确的是（　　）
A．额温枪能测温度是因为温度不同的人体辐射的红外线存在差异
B．额温枪利用的红外线也可用于杀菌消毒
C．红外线是波长比紫外线短的电磁波
D．爱因斯坦最早提出“热辐射是一份一份的、不连续的”观点，并成功解释了光电效应现象
3．下列说法中正确的是（　　）
A．普朗克在研究黑体辐射问题中提出了能量子假说
B．在光电效应实验中，用同种频率的光照射不同的金属表面，从金属表面逸出的光电子的最大初动能Ek越大，则这种金属的逸出功W0越大
C．对于某种金属，只要入射光的强度足够大，就会发生光电效应
D．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，因此，光子散射后波长变短
4．能引起人的眼睛视觉效应的最小能量为，已知可见光的平均波长约为，普朗克常量为，则进人人眼的光子数至少为（　　）
A．个 B．个 C．个 D．个
5．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
6．如图所示为氢原子的能级图，n＝1的能级是最低能级，原子在从高能级向低能级跃迁的时候会发出光子，且发出的光子的能量等于前后两个能级之差。当氢原子发生下列能级跃迁时，辐射光子波长最短的是（ ）
A．从n＝6跃迁到n＝4 B．从n＝5跃迁到n＝3
C．从n＝4跃迁到n＝2 D．从n＝3跃迁到n＝1
7．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
8．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
9．许多科学家通过艰苦的实验来探究自然的物理规律，在物理学发展中为人类的科学事业做出了巨大贡献，值得我们敬仰。下列描述中不符合物理学史实的是（　　）
A．奥斯特发现的电流的磁效应，证实电现象与磁现象是有联系的
B．法拉第发现电磁感应现象，用“力线”形象地描述了电磁场
C．安培的能量子假设是对经典物理学思想与观念的一次突破
D．英国物理学家麦克斯韦建立了经典电磁场理论
10．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
11．一盏电灯发光功率为100W，假设它发出的光向四周均匀辐射，光的平均波长，在距电灯远处，以电灯为球心的球面上，的面积每秒通过的能量子数约为（ ）
A．个 B．个
C．个 D．个
12．下列说法错误的是（　　）
A．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关
B．无线电波、紫外线、可见光、红外线、X射线、射线的波长依次减小
C．在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫一个光子，其能量为
D．通电直导线中电流的方向总是与其产生的磁场的方向垂直
13．据报道：截止2020年12月我国5G基站建设累积71.8万个，已建成全球最大5G网络，中国将进入全面5G时代，开启了万物互联时代：车联网、物联网，智慧城市、无人机网络、自动驾驶技术等将一元变为现实。5G，即第五代移动通信技术，采用3300-5000MHz频段，相比于现有的4G（即第四代移动通信技术，1880-2635MHz频段）技术而言，具有极大的带宽、极大的容量和极低的时延。关于5G信号与4G信号下列说法正确的是（　　）
A．5G信号和4G信号都具有偏振现象
B．5G信号和4G信号有可能是纵波
C．5G信号相比4G信号光子能量更小
D．5G信号相比4G信号在真空中的传播速度更小
14．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
15．科学家设想在未来的宇航事业中利用太阳帆来加速星际飞船．设某飞船所在地每秒每单位面积接收的光子数为n，光子平均波长为，太阳帆板面积为S，反射率为100%，光子动量．设太阳光垂直射到太阳帆板上，飞船总质量为m，则飞船加速度的表达式为（ ）
A． B． C． D．
二、填空题
16．能量的量子化∶在微观世界中能量是_____的，或者说微观粒子的能量是____的。这种现象叫能量的量子化。
17．热辐射的原因∶物体中存在着不停运动的带电微粒，带电微粒的____会产生变化的______，从而产生电磁____。
18．只有温度高的物体才会有热辐射( )
三、解答题
19．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。
20．一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？
21．在一杯开水中放入一支温度计，可以看到开水的温度是逐渐降低的。根据能量量子化理论，开水的能量是一份一份向外辐射的，为什么它的温度不是一段一段地降低呢？
22．某广播电台的发射功率为10 kW，发射的是在空气中波长为187.5 m的电磁波，则：(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，光速c＝3×108 m/s)
(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2.5 km处，直径为2 m的球状天线每秒接收的能量子个数以及接收功率。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【详解】
A．贝克勒尔通过对天然放射性的研究，揭示了原子核有复杂的结构，但并没有提出原子核的概念，故A错误；
B．普朗克为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论，故B正确；
C．卢瑟福通过对粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型，故C错误；
D．汤姆生发现电子，表明原子仍具有复杂结构，故D错误。
2．A
【详解】
A．任何物体都要向外辐射红外线，温度不同物体辐射的红外线也不同，A正确；
B．红外线没有杀毒作用，B错误；
C．红外线的波长比紫外线的波长长，C错误；
D．“热辐射是一份一份的、不连续的”观点，是普朗克最先提出来的，D错误。
故选A。
3．A
【详解】
A．普朗克在研究黑体辐射问题中提出了能量子假说，故A正确；
B．根据光电效应方程
可知，用同种频率的光照射不同的金属表面，从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大，则这种金属的逸出功越小，故B错误；
C．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，故C错误；
D．入射光子与晶体中的电子碰撞，动量变小，根据光子动量
可知其波长变长，故D错误。
故选A。
4．B
【详解】
每个光子的能量为
能引起人的眼睛视觉效应的最小能量为
由
得能引起人眼的感觉，进入人眼的光子数至少
个个
ACD错误，B正确。
故选B。
5．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。
6．D
【详解】
原子在发生跃迁时，辐射的光子波长最短的，对应频率最大的，也就是能级差最大的跃迁，题中四种跃迁中：
从n＝6跃迁到n＝4，能级之差
从n＝5跃迁到n＝3，能级之差
从n＝4跃迁到n＝2，能级之差
从n＝3跃迁到n＝1，能级之差
可见，从n＝3跃迁到n＝1的能级差最大，辐射的光子波长最短，故D正确，ABC错误。
故选D。
7．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。
8．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。
9．C
【详解】
A．奥斯特发现的电流的磁效应，证实电现象与磁现象是有联系的。故A正确，与题意不符；
B．法拉第发现电磁感应现象，用“力线”形象地描述了电磁场。故B正确，与题意不符；
C．普朗克的能量子假设是对经典物理学思想与观念的一次突破。故C错误，与题意相符；
D．英国物理学家麦克斯韦建立了经典电磁场理论。故D正确，与题意不符。
故选C。
10．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。
11．A
【详解】
光是电磁波，辐射能量也是一份一份进行的，100W灯泡每秒产生光能，设灯泡每秒发出的能量子数为n，则能量为
在以电灯为球心的球面上，的面积每秒通过的能量子数
个个
故A正确。
故选A。
12．B
【详解】
A．根据黑体辐射实验的规律可知：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关，故A正确；
B．电磁波谱按照波长从长到短排列顺序为：无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线，故B错误；
C．根据爱因斯坦的光子说，在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫一个光子，其能量为
故C正确；
D．根据右手螺旋定则可知，通电直导线中电流的方向总是与其产生的磁场的方向垂直，故D正确。
由于本题选择错误的，故选B。
13．A
【详解】
AB．5G信号和4G信号都是电磁波。由于电磁波是横波，都具有偏振现象，故A正确，B错误；
C．由
可知5G信号相比4G信号光子能量大，故C错误；
D．5G信号和4G信号在真空的的传播速度都为光速，故D错误。
故选A。
14．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。
15．D
【详解】
时间内太阳帆板接收的光子数为
这些光子的总动量大小
反射后光子的总动量大小
则飞船所受力
联立得
由牛顿第二定律得
故D正确。
故选D。
16． 量子化 分立
【详解】
[1][2] 能量的量子化∶在微观世界中能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是分立的。这种现象叫能量的量子化。
17． 振动 电磁场 辐射
【详解】
[1] [2] [3] 根据原理可知，热辐射的原因为物体中存在着不停运动的带电微粒，带电微粒的振动会产生变化的电磁场，从而产生电磁辐射。
18．错误
【详解】
[1]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。
19．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。
20．(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）
21．见解析
【详解】
开水向外辐射的每一份能量子能量很小(微观量)，而水降低1℃的能量很大（宏观量）。在宏观世界里观察不到能量量子化的效应，可以认为能量是连续的。所以，观察到的温度计的温度不是一段一段地降低的，可以认为开水的温度是连续变化的。
22．(1)9.4×1030个；(2)3.76×1023个，4×10－4 W
【详解】
(1)每个能量子的能量
则每秒电台发射上述波长能量子数
个
(2)设球状天线每秒接收能量子数为n个，以电台发射天线为球心，则半径为R的球面积
S＝4πR2
而球状天线的有效接收面积
S′＝πr2
所以
个
接收功率
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