人教版必修三 13.5 能量量子化专题（含答案）

人教版必修三第十三章能量量子化专题（含答案）
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题（本大题共10小题，共60.0分）
1. 如图所示是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图象，则下列说法错误的是( )
A.
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. 普朗克提出的能量量子化理论很好的解释了黑体辐射的实验规律
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，这个小孔就成了一个黑体
2. 黑体辐射和能量子的说法中不正确的是
A. 黑体辐射与温度和表面状况均有关
B. 黑体辐射随温度的升高，各种波长的辐射强度都增加
C. 黑体辐射随温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
D. 能量子是最小的能量值
3. 年抗击新冠肺炎疫情期间，随处可见红外线测温仪，不同于接触测温仪，便捷、精确、安全是使用红外线测温仪最重要的优点。下列有关说法中正确的是( )
A. 测温仪应用的是红外线和温度传感器
B. 玻尔提出“热辐射是一份一份的，不连续的”
C. 测温仪利用了爱因斯坦提出的黑体辐射原理
D. 红外线遥感器是利用了红外线的热效应，红外线的波长比紫外线的波长短
4. 对黑体辐射电磁波的波长分布有影响的因素是( )
A. 温度 B. 材料 C. 表面状况 D. 以上都正确
5. 随着科技的发展，人类对物质的认识不断深入使很多现象有了较为正确的解释。下列说法正确的是( )
A. 用烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是单晶体
B. 给农田松土的目的是破坏土壤里的毛细管，使地下的水分不会被快速引上来而蒸发掉
C. 液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体相似，具有各向同性
D. 随温度升高，黑体辐射的各种波长的辐射强度都增加，同时辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
6. 在抗击新冠病毒的战役中，非接触式温度计在公共场所被广泛应用，其测温原理是基于黑体辐射规律．下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射规律的是( )
A. B.
C. D.
7. 自年月以来，“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
8. 年，德国物理学家普朗克在研究黑体辐射的规律时，发现只有假定电磁波发射和吸收的能量是一份一份的，计算结果才能和实验结果相符，每一份能量与电磁波的频率成正比，比例系数就是普朗克常量，下列关于普朗克常量单位的表示正确的是( )
A. B. C. D.
9. 年月我国科学家在量子计算领域取得了重大成果，构建了一台个光子个模式的量子计算机“九章”，它处理“高斯玻色取样”的速度比目前最快的超级计算机“富岳”快一百万亿倍。关于量子，下列说法正确的是( )
A. 是计算机运算的一种程序 B. 表示运算速度的一个单位
C. 表示微观世界的不连续性观念 D. 类似于质子、中子的微观粒子
10. 某激光器能发射波长为的激光，发射功率为，真空中光速为，普朗克常量为，则该激光器每秒发射的光量子数为( )
A. B. C. D.
二、计算题（本大题共3小题，共40.0分）
11. 氦氖激光器发射波长为的单色光，这种光的一个光子的能量为多少？若该激光器的发光功率为，则每秒发射多少个光子？
12. 纳米技术现在已经广泛应用于社会生产、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，的患者都可以避免失明的严重后果。一台功率为的氩激光器，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：
每次“点焊”视网膜的时间；
在这段时间内发出的激光光子的数量。
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，波长为，发射功率为
光的频率为多少？每列光脉冲的长度是多少？
用红宝石激光照射皮肤色斑，每吸收能量达到以后，色斑便逐渐消失，一颗色斑的面积为，则它需要吸收多少个红宝石激光脉冲，才能逐渐消失？
13.
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
能地吸收入射到其表面的电磁辐射，这样的物体称为黑体；黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关。
本题主要考查对黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图象的理解，熟悉图象的含义及黑体和黑体辐射，熟悉黑体及特点是解题的关键，难度不大。
【解答】
A.由图象的含义可知，随温度的升高，黑体辐射的强度的峰值朝波长较短的方向移动，故，故A正确；
B.由黑体辐射的特点可知，黑体辐射电磁波的强度按波长的分布仅与温度有关，故B错误；
C.普朗克提出了能量子，并用其很好的解释了黑体辐射的实验规律，故C正确；
D.如果在一个空腔上开一个小孔，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，这个小孔就成了一个绝对的黑体，故D正确。
本题选错误的，故选B。

2.【答案】
【解析】
【分析】
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。
【解答】
A.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，与表面状况无关，故A错误；
B.温度越高，黑体辐射的强度越大，各种波长的辐射强度都增加，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正确；
D.根据普朗克的能量子假说，黑体辐射的能量是不连续的，每一份叫做一个能量子，故D正确。
本题选择不正确的，故选A。
3.【答案】
【解析】
【分析】
红外线是一种不可见光，一切物体都在不停地辐射红外线，温度越高，辐射越强，红外线波长较长；普朗克提出的黑体辐射原理，他认为能量不连续的观点。
本题考查了黑体辐射原理及红外线的应用，要知道红外线的特点，并勤加练习。
【解答】
A、一切物体均发出红外线，随着温度不同，辐射强度不同，人体温度的测温仪应用的是红外线和温度传感器，故A正确；
B、“热辐射是一份一份的，不连续的”的观点是由普朗克提出的，他认为能量不连续的，故B错误；
C、测温仪利用了普朗克提出的黑体辐射原理，故C错误；
D、红外线遥感是利用了红外线波长较长的特点，不是其热效应，故D错误。
故选：。
4.【答案】
【解析】
【分析】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。
考查黑体辐射，黑体辐射为能量量子化奠定基础，本题难度不大，关键要牢记基本概念和基本规律，并能熟练运用。
【解答】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，A正确．
5.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要考查晶体的性质，液晶、毛细现象。单晶体在某些物理性质方面表现为各向异性；液晶具有液体的流动性，光学性质与某些晶体相似，具有各向异性；给农田松土的目的是破坏土壤里的毛细管；黑体的温度越高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。
【解答】
A.用烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，是由于云母片具有各向异性的原因，说明是云母片单晶体，故A错误；
B.给农田松土的目的是破坏土壤里的毛细管，使地下的水分不会被快速引上来而蒸发掉，故B正确；
C.液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体相似，具有各向异性，故C错误；
D.随温度升高，黑体辐射的各种波长的辐射强度都增加，同时辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故D错误。
6.【答案】
【解析】
【分析】要理解黑体辐射的规律：温度越高，辐射越强越大，温度越高，辐射的电磁波的波长越短。
本题以抗击新冠病毒的战役中，非接触式温度计的测温原理命制试题，考查了黑体辐射规律，要求同学们一定要熟练记忆课本知识深刻理解教材的基本的内容。
【解答】D.黑体辐射以电磁波的形式向外辐射能量，温度越高，辐射强度越大，故A、D错误；
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，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，C错误．
7.【答案】
【解析】A、不同体温的人辐射的红外线频率不同，额温枪能测温度正是利用了体外不同的辐射的红外线存在差异的原理来测温的。故A正确。
B、紫外线有杀菌作用，红外线没有杀菌作用，故B错误。
C、在真空中的光速，光速不变，紫外线频率高，所以波长短，故C错误。
D、“热辐射是一份一份的、不连续的”的观点最早是普朗克提出的，故D错误。
故选：。
8.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了普朗克常量单位，根据由光子能量，得到的表达式，进一步求解其单位。
【解答】
由光子能量，得
则普朗克常量单位为，故选B。
9.【答案】
【解析】
【分析】
量子是不可分割的最小的单元；能量子是表示能量的最小单元；量子表示微观世界的不连续性；量子不是实物粒子。
本题以年月我国科学家在量子计算领域取得了重大成果为情景载体，考查了量子化现象，要明确能量子是不连续的，一份一份的。
【解答】
A、量子不是计算机的程序，量子是不可分割的最小的单元，故A错误。
B、量子最早由普朗克于年提出，普朗克假设物体发射出电磁辐射能量是一份一份的，其中每一份被他称作能量子，电磁辐射能量是其整数倍，所以量子是表示能量的单元，而非运算速度的单位，故B错误。
C、量子是不可分割的最小的单元，表示微观世界的不连续性，即通常所说的“量子化”，故C正确。
D、量子不是实物粒子，不是像质子、中子那样的微观粒子，故D错误。
故选C。
10.【答案】
【解析】
【分析】
求出每个光子的能量，每秒内发出的光子数与每个光子能量的乘积是激光器每秒做的功，每个光子的能量。
本题是一道难度不大，但综合性、代表性很强的题目，要注意掌握。
【解答】
求出每个光子的能量，每秒内发出的光子数与每个光子能量的乘积是激光器每秒做的功，每个光子的能量．
每个光子的能量，设每秒激光器发出的光子数是，
则，即：，，故A正确，BCD错误；
故选A．

11.【答案】解：一个光子的能量，而，
所以，
每秒发射额光子数为：个个。

【解析】本题考查光子能量的计算问题。
由能量转化和守恒定律知，发光功率等于单位时间内发射的光子能量总和，求得单个光子能量，就可求出光子个数。
12.【答案】解：已知激光器的功率，每次“点焊”需要的能量，根据得
每次“点焊”视网膜的时间是；
设每个光子的能量为，则，
在这段时间内发出的激光光子的数量个个；
答：每次“点焊”视网膜的时间是；
在这段时间内发出的激光光子的数量是个。
【解析】激光器的功率为，每秒发出的能量，能量公式求出每次“点焊”视网膜的时间．每个光子的能量为，由每次“点焊”需要的能量与每个光子的能量之比求出光子数。
本题考查对光子能量的掌握程度．光子能量公式有两种形式。
13.【答案】解：光脉冲的长度即光在一个脉冲时间内传播的距离，根据可知每个光脉冲的长度
根据可知每个光脉冲含有的能量为
消除面积为的色斑需要的脉冲的个数：个
【解析】光脉冲的长度即光在一个脉冲时间内传播的距离；每个光子的能量，每个光脉冲含有的能量为，从而求出要吸收多少个红宝石激光脉冲，才能逐渐消失。
光脉冲的能量是所有光子能量的总和；光脉冲的长度即光在一个脉冲时间内传播的距离。
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