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．下列描述物质特性的量或物理学常量中，对应单位表示正确的是（　　）
A．万有引力常量G： B．劲度系数k：
C．普朗克常量h： D．电阻率ρ：Ω/m
2．把“能量子”概念引入物理学的物理学家是（ ）
A．托马斯·杨 B．麦克斯韦 C．普朗克 D．赫兹
3．能量子假设是对经典物理学思想与观念的一次突破。“振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的整数倍”，作出这一大胆假设的科学家是（　　）
A．库仑 B．普朗克
C．密立根 D．爱因斯坦
4．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
5．“测温枪”（学名“红外线辐射测温仪”）具有响应快、非接触和操作方便等优点。它是根据黑体辐射规律设计出来的，能将接收到的人体热辐射转换成温度显示。若人体温度升高，则人体热辐射强度I及其极大值对应的波长的变化情况是（　　）
A．I增大，增大 B．I增大，减小
C．I减小，增大 D．I减小，减小
6．已知某单色光的波长为λ，在真空中的光速为c，普朗克常量为h，则该单色光的能量子为（　　）
A． B． C． D．
7．关于对黑体的认识，下列说法正确的是（　　）
A．黑体不仅能吸收电磁波，也能反射电磁波
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．如果在一个空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收，最终不能从小孔射出，这个空腔就成了一个黑体
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．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．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
11．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．
12．下列物理量的单位正确的是（　　）
A．电阻率 B．动摩擦因数 N/kg
C．普朗克常量h D．静电力常量k
13．关于电磁场、电磁波下列说法正确的是（　　）
A．变化的磁场一定能产生变化的电场
B．红外线测温仪根据人体发射的红外线强弱判断体温的高低
C．观察者接近频率恒定的波源时，接收到波的频率比波源的频率小
D．黑体会吸收任何射向它的电磁波，而不向外辐射电磁波
14．在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔，小孔可看作黑体，由小孔的热辐射特性，就可以确定炉内的温度。如图所示，就是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图像，则下列说法正确的是（　　）
A．T1＜T2
B．在同一温度下，波长越短的电磁波辐射强度越大
C．随着温度的升高，黑体的辐射强度都有所降低
D．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短方向移动
15．下列说法不符合事实的是（　　）
A．普朗克提出能量子的概念 B．法拉第最早引入电场的概念
C．伽利略提出了加速度的概念 D．库伦通过扭秤实验测出了静电力常量
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_____。
17．17世纪，荷兰物理学家__________提出了光的波动说，但由于__________支持微粒说，因而微粒说长期占着主导地位，19世纪观察到了光的__________、__________现象，波动说才得到了公认，后来又发现了__________，证实光具有粒子性，因而光具有__________．
18．只有温度高的物体才会有热辐射( )
三、解答题
19．一定功率的小灯泡发出的光向四周均匀辐射，平均波长为，在距离d处，每秒种落在垂直于光线方向、面积为S的球面上的光子数为N，普朗克常量为h，小灯泡的发光频率为多大？
20．黑体就是绝对不发光的物体，看上去一定是黑色的，这句话对吗？
21．纳米技术现在已经广泛应用到社会生产、生活的各个方面．将激光束的宽度聚光到纳米级范围内，可以精确地修复人体损坏的器官．糖尿病引起视网膜病变是导致成年人失明的一个重要原因，利用聚光到纳米级的激光束进行治疗，90%的患者都可以避免失明的严重后果．一台功率为10W的氩激光器，能发出波长的激光，用它“点焊”视网膜，每次“点焊”需要的能量，求：
（1）每次“点焊”视网膜的时间．
（2）在这段时间内发出的激光光子的数量．
22．（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．
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【详解】
根据 知万有引力常量的单位是，根据知劲度系数的单位是，根据知普朗克常量的单位是，根据知电阻率的单位是。故ABD错误，C正确。
故选C。
2．C
【详解】
普朗克引入能量子的概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好，并由此开创了物理学的新纪元。
故选C。
3．B
【详解】
能量子假设是对经典物理学思想与观念的一次突破。“振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的整数倍”，作出这一大胆假设的科学家是普朗克。
故选B。
4．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。
5．B
【详解】
黑体辐射的实验规律如图
特点是，随着温度升高，各种波长的辐射强度都有增加，所以人体热辐射的强度增大；随着温度的升高，辐射强度的峰值向波长较短的方向移动，所以减小。
故选B。
6．A
【详解】
1个光子的能量
其中为光子的频率，而光速
故一个光子的能量
故选A。
7．C
【详解】
A．能100%地吸收入射到其表面的电磁辐射，而不发生发射，这样的物体称为黑体，故A错误；
BC．黑体辐射的强度与温度有关，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B错误，C正确；
D．射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收，最终不能从小孔射出，这个小孔就成了一个黑体，故选项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．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．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。
11．A
【详解】
由
代入数据可得每个光子的能量
故选A。
12．C
【详解】
A．根据
可得
可知电阻率单位是 ，选项A错误；
B．根据
可知动摩擦因数无单位，选项B错误；
C．普朗克常量h 的单位为，选项C正确；
D．根据
可知，静电力常量k的单位是，选项D错误。
故选C。
13．B
【详解】
A．均匀变化的磁场将产生恒定的电场，A错误；
B．红外线测温仪根据人体发射的红外线强弱判断体温的高低，B正确；
C．观察者接近频率恒定的波源时，根据多普勒效应，接收到波的频率比波源的频率大，C错误；
D．黑体会吸收任何射向它的电磁波，也向外辐射电磁波，D错误。
故选B。
14．D
【详解】
A．不同温度的物体向外辐射的电磁波的波长范围是不同的，温度越高向外辐射的能量中，频率小的波越多，所以T1>T2，故A错误；
B．由图像可知，同一温度下，辐射强度最大的电磁波波长不是最大的，也不是最小的，而是处在最大与最小波长之间，故B错误；
C．由图像可知，黑体的辐射强度随着温度的升高而增大，故C错误；
Ｄ．有图可知，随着温度的升高，相同波长的光辐射强度都会增大，同时最大辐射强度向左侧移动，即向波长较短的方向移动，故D正确。
故选D。
15．D
【详解】
A．能量子的概念由普朗克提出的，故A正确；
B．法拉第最早引入电场的概念，故B正确；
C．伽利略提出了加速度的概念，故C正确；
D．静电力常量是一个无误差常数，既不是库仑通过扭秤测出来的，也不是后人通过库仑扭秤测出来的，而是通过麦克斯韦的相关理论算出来的，故D错误。
本题选错误项，故选D。
16． 整数倍 一份一份 能量子
【详解】
[1] [2] [3] 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． 惠更斯 牛顿 干涉 衍射 光电效应 波粒二象性
【详解】
[1][2][3][4][5][6]17世纪，荷兰物理学家惠更斯提出了光的波动说，但由于牛顿支持微粒说，因而微粒说长期占着主导地位，19世纪观察到了光的干涉、衍射现象，波动说才得到了公认，后来又发现了光电效应，证实光具有粒子性，因而光具有波粒二象性。
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．
【详解】
设灯泡的功率为P，距离灯泡d处单位面积的功率
根据能量守恒
联立解得
20．不对
【详解】
黑体可以完全吸收入射的电磁波而不发生反射，同时自身可以有较强的辐射，即黑体同时辐射和吸收电磁波．黑体达到高温时所辐射的电磁波中强度较大的是可见光和紫外线，此时黑体是明亮的．黑体可以是发光的物体，本身可以有较强的辐射，看上去并不一定是黑色的，也可能看上去很明亮，例如炼钢炉上的小孔。
21．（1） （2）个
【详解】
(1)已知激光器的功率P=10W，每次“点焊”需要的能量E=2×10-3J，根据E=Pt得，每次“点焊”视网膜的时间是
(2)设每个光子的能量为E0，则
在这段时间内发出的激光光子的数量
22．（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
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