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．关于电磁学的发展历程，下列说法错误的是（　　）
A．赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论
B．奥斯特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深入
C．法拉第发明了世界上第一台发电机——圆盘发电机
D．普朗克通过对黑体辐射的研究首次提出能量子的概念
3．关于对黑体的认识，下列说法正确的是（　　）
A．黑体是黑色的，且其自身辐射电磁波
B．黑体辐射电磁波的强度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
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
4．为了解释黑体辐射的实验规律，提出了能量子假设的科学家是（　　）
A．安培 B．普朗克 C．奥斯特 D．爱因斯坦
5．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
6．下列说法中正确的是（　　）
A．光电效应说明光具有粒子性，康普顿效应说明光具有波动性
B．对黑体辐射的研究表明：随着温度的升高，辐射强度的最大值向波长较短的方向移动
C．核泄漏事故污染物Cs137核反应方程式为，其中x为正电子
D．一氢原子处在n=4的能级，当它跃迁到较低能级时，最多可发出6种频率的光子
7．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
8．关于下列物理常数，单位正确的是（　　）
A．静电常量k N·kg2/m2 B．普朗克常量h J·s
C．动摩擦因数 N/kg D．电阻率
9．下列物理学常量单位正确的是（　　）
A．引力常量N·kg2/m2 B．阿伏加德罗常数mol-1
C．静电力常量N·C2/m2 D．普朗克常量J/s
10．下列物理学的发展史，表述正确的是（　　）
A．开普勒得出的开普勒第三定律中，其中是与中心天体质量无关的恒量
B．牛顿发现的万有引力定律中，引力常量是由牛顿测得
C．库仑发现的库仑定律，并测出了电子的电量
D．普朗克提出了能量子假说中，普朗克常量的单位是J·s
11．黑体辐射的强度与波长的关系如图所示，由图可知下列说法错误的是（　　）
A．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加
B．随着温度的升高，辐射强度的极大值向着波长较短的方向移动
C．任何温度下，黑体都会辐射各种波长的电磁波
D．不同温度下，黑体只会辐射相对应的某些波长的电磁波
12．“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。为了得出黑体辐射公式，下列哪位科学家首先把能量子引入物理学（　　）
A．普朗克 B．瑞利 C．爱因斯坦 D．波尔
13．我国高铁技术从无到有，并取得了巨大飞跃，目前处于世界领先水平。高铁将拥有基于北斗卫星导航系统、5G通信技术的空天地一体化的“超级大脑”。与4G相比，5G具有“更高网速、低延时、低功率海量连接、通信使用的电磁波频率更高”等特点。与4G相比，5G使用的电磁波（ ）
A．波长更长 B．衍射更明显 C．能量子的能量更大 D．传播速度更快
14．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
15．下列说法正确的是（　　）
A．变化的电场会产生磁场
B．微观粒子的能量变化是连续的
C．只有温度高的物体才会有热辐射
D．在真空中，红外线比紫外线传播速度快
二、填空题
16．17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__________．
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．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长______的方向移动。
19．概念：一切物体都在辐射电磁波，且辐射与物体的______有关，所以叫热辐射。
三、解答题
20．阅读如下资料并回答问题：
自然界中的物体由于具有一定的温度，会不断向外辐射电磁波，这种辐射与温度有关，因此被称为热辐射．热辐射具有如下特点：①辐射的能量中包含各种波长的电磁波；②物体温度越高，单位时间从物体表面单位面积上辐射的能量越大；③在辐射的总能量中，各种波长所占的百分比不同。
处于一定温度的物体在向外辐射电磁能量的同时，也要吸收由其他物体辐射的电磁能量，如果它处在平衡状态，则能量保持不变．若不考虑物体表面性质对辐射与吸收的影响，我们定义一种理想的物体，它能100%地吸收入射到其表面的电磁辐射，这样的物体称为黑体．单位时间内从黑体表面单位面积辐射的电磁波的总能量与黑体绝对温度的四次方成正比，即P0＝σT4，其中常量σ＝5．67×10－8 W/（m2·K4）．
在下面的问题中，把研究对象都简单地看成黑体。
有关数据及数学公式：太阳半径RS＝6．96×105 km，太阳表面温度T＝5 770 K，火星半径r＝3 395 km，球面积S＝4πR2，其中R为球的半径。
（1）太阳热辐射能量的绝大多数集中在波长为2×10－7～1×10－5 m范围内，求相应的频率范围；
（2）每小时从太阳表面辐射的总能量为多少？
（3）火星受到来自太阳的辐射可以认为垂直射到面积为πr2（r为火星半径）的圆盘上，已知太阳到火星的距离约为太阳半径的400倍，忽略其他天体及宇宙空间的辐射，试估算火星的平均温度。
21．对应于的能量子，其电磁辐射的频率和波长各是多少？
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．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．
24．1900年4月27日，英国著名物理学家开尔文男爵在英国皇家学会提出“物理学的两朵乌云”，查阅资料简述这“两朵乌云”是什么？
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
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．B
【详解】
A．赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论，A正确，不符合题意；
B．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深入，B错误，符合题意；
C．法拉第发明了世界上第一台发电机——圆盘发电机，C正确，不符合题意；
D．普朗克通过对黑体辐射的研究首次提出能量子的概念，D正确，不符合题意。
故选B。
3．C
【详解】
A．黑体自身辐射电磁波，但不一定是黑色的，故A错误；
BC．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．小孔只吸收电磁波，不反射电磁波，因此是小孔成了一个黑体，而不是空腔，故D错误。
故选C。
4．B
【详解】
为了解释黑体辐射的实验规律，德国的物理学家普朗克首次提出了能量子假设。
故选B。
5．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。
6．B
【详解】
A．光电效应、康普顿效应都说明光具有粒子性，故A错误；
B．黑体辐射中，随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都有增加，另一方面辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。故B正确；
C．根据电荷数守恒、质量数守恒可知，x的电荷数为，质量数为，所以 x为电子，故C错误；
D．一个氢原子处在n=4的能级，由较高能级跃迁到较低能级时，最多可以发出4→3、3→2和2→1三种种频率的光，故D错误。
故选B。
7．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。
8．B
【详解】
A ．由物理公式可知
k的单位是 ，A错误；
B．由物理公式
h的单位是 ，B正确；
C．动摩擦因数仅仅是一个数值，没有单位，C错误；
D．由物理公式可知
的单位是，D错误；
故选B。
9．B
【详解】
A．由
得
G的单位是N m2/kg2，故A错误；
B．阿伏加德罗常数单位：mol 1，故B正确；
C．由
得
k 的单位是N m2/C2，故C错误；
D．由
得
h的单位是，即J s，故D错误。
故选B。
10．D
【详解】
A．根据万有引力定律得
变形得
所以，是与中心天体质量有关的恒量，A错误；
B．牛顿发现的万有引力定律中，引力常量是由卡文迪许通过扭秤测得的，B错误；
C．库仑通过库仑扭秤实验发现的库仑定律，并没有测出电子的电量，C错误；
D．普朗克提出了能量子假说中，普朗克常量的单位是J·s，D正确。
故选D。
11．D
【详解】
A．由题图可以看出，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加，故A正确，不符合题意；
B．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，故B正确，不符合题意；
CD．任何温度下，黑体都会辐射各种波长的电磁波，故C正确，不符合题意，D错误，符合题意。
故选D。
12．A
【详解】
1900年底普朗克大胆假设能量只能是最小能量值的整数倍，这个最小能量值叫做能量子，把能量子引入物理学。
故选A。
13．C
【详解】
A．由题知与4G相比，5G具有“通信使用的电磁波频率更高”，已知电磁波的波长与频率的关系为λ =，由此可知频率越高波长越短，则与4G相比，5G使用的电磁波波长更短，A错误；
B．波长越长衍射现象越明显，由选项A可知λ5G < λ4G，则与4G相比，5G使用的电磁波衍射现象较差，B错误；
C．已知能量子的能量为，由题知与4G相比，5G具有“通信使用的电磁波频率更高”，则与4G相比，5G使用的电磁波能量子的能量更大，C正确；
D．电磁波的传播速度与光速相等，在自由空间中，为c = 3 × 108m/s，D错误。
故选C。
14．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。
15．A
【详解】
A．根据麦克斯韦的电磁场理论分析，变化的电场会产生磁场，变化的磁场会产生电场，A正确；
B．微观粒子的能量变化是跳跃的，不连续的，B错误；
C．自然界的任何物体都会向外辐射红外线，温度越高，辐射电磁波的本领越强，C错误；
D．在真空中，不同频率的光光速都是一样的，只有在介质中才会色散，D错误。
故选A。
16． 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。
17． 完全吸收 反射
略
18．较短
略
19．温度
【详解】
略
20．（1）3×1013～1．5×1015 Hz （2）1．38×1030J （3）204 K
【详解】
（1）由ν＝得
ν1＝Hz＝1.5×1015 Hz，ν2＝Hz＝3×1013 Hz
所以辐射的频率范围是3×1013～1.5×1015 Hz
（2）每小时从太阳表面辐射的总能量
E＝P0t·S＝σT4t·4π，
式中t＝3 600 s，
代入数据得
E＝5.67×10－8×5 7704×3 600×4×3.14×（6.96×105×103）2 J＝1.38×1030 J
（3）火星单位时间内吸引来自太阳的辐射能量
P入＝4πσT4·
火星单位时间单位面积内向外辐射的能量为σT′4
所以火星单位时间内向外辐射的能量
P出＝4πr2σT′4（其中4πr2为火星的表面积，T′为火星的温度）
火星处于热平衡状态，则P入＝P出,即
＝4πr2σT′4
得火星的温度T′＝＝204 K
21．，
【详解】
由光子的能量值
该光子的频率为
该光的波长为
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）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
24．两朵乌云指：一是光的运动问题，二是能量辐射的问题
【详解】
两朵乌云指：一是光的运动问题，二是能量辐射的问题。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页