13.5 《能量量子化》 筑基提能同步练习 高中物理必修第三册（人教版2019）
一、筑基培根——建立物理观念
1．（人教版物理必修二第六章第六节经典力学的局限性同步训练）普朗克在1900年将“能量子”引入物理学，开创了物理学的新纪元．在下列宏观概念中，具有“量子化”特征的是（ ）
A．人的个数- B．物体所受的重力
C．物体的动能- D．物体的长度
【答案】A
【知识点】能量子与量子化现象
【解析】【解答】依据普朗克量子化观点，能量是不连续的，是一份一份地进行变化，属于“不连续的，一份一份”的概念的是A，BCD都是连续的，故A正确，BCD错误．
故选：A．
【分析】普朗克最先提出能量的量子化，认为物理量只能以确定的大小一份一份地进行变化，由此来判定各个选项．
2．（2023·扬州期末）某种捕蚊器采用蚊子喜爱的紫外线诱捕蚊子，它发射的紫外线的频率为，波长为，光子的能量为，EUV光刻机产生的极深紫外线频率为，波长为，光子的能量为。已知，则（ ）
A． B． C． D．
【答案】A
【知识点】能量子与量子化现象
【解析】【解答】AB.根据光子能量方程
可知，，则
A符合题意，B不符合题意；
CD.根据光速公式
可知，，则
CD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】根据光子能量方程分析与的关系，根据光速公式分析与的关系。
3．（2023高二上·万江月考）下列说法正确的是（ ）
A．遥控器发出的红外线的频率比医院CT中的X射线的频率大
B．磁场中某点的磁感应强度B与F成正比，与IL成反比
C．电场周围总有磁场，磁场周围总有电场
D．能量子与电磁波的频率成正比
【答案】D
【知识点】磁感应强度；电磁场与电磁波的产生；电磁波谱；能量子与量子化现象
【解析】【解答】A.根据电磁波谱的排序可知，遥控器发出的红外线的频率比医院CT中的X射线的频率小，A不符合题意；
B.磁场中某点的磁感应强度是由磁场本身决定的，与F、IL无关，B不符合题意；
C.根据麦克斯韦理论可知变化的电场周围有磁场，变化的电场磁场周围有电场，如果是恒定不变的电场或磁场，周围不会产生磁场或电场，C不符合题意；
D.根据普朗克的能量子公式可得
可知能量子与电磁波的频率成正比，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】根据电磁波谱的排序分析红外线和X射线频率的大小关系；磁场中某点的磁感应强度是由磁场本身决定的，与其它物理量无关；根据麦克斯韦电磁场理论分析电磁场问题；由普朗克的能量子公式，分析能量子与电磁波的频率的关系。
4．（2024高二下·河北月考） 人眼对绿光最为敏感，如果每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就有察觉。功率为的绿灯如果消耗功率的可产生绿光光子，已知普朗克常量，绿光光子的频率为，则发出的绿光光子数约为（ ）
A． B． C． D．
【答案】C
【知识点】能量子与量子化现象
【解析】【解答】设光子个数为n，则有
解得
故答案为：C。
【分析】根据能量守恒定律可知，绿灯消耗的功率全部转化释放光子的能量，再根据功与功率的关系及光子能量方程结合题意进行解答。
5．（2024高三下·威宁模拟）对于波长为λ的可见光，只有在单位时间内超过n个光子射入瞳孔，人眼才能察觉。现有一个光源以一定功率均匀地向各个方向发射这种光，设人眼瞳孔的面积为S，光在真空中速度为c，普朗克常量为h，若要使距离该光源l处的人能观察到这个光源，则该光源的功率至少为（ ）
A． B． C． D．
【答案】D
【知识点】能量子与量子化现象
【解析】【解答】以光源为球心，l为半径做球面，则单位时间内通过球面单位面积的光子数
人能观察到这个光源，通过人眼瞳孔的光子数
可得
故答案为：D。
【分析】光源向各个方向发射的光子，光子向外辐射形成球状模型，根据光子能量方程及光子频率与波长的关系确定距离为l时单位时间内通过球面单位面积的光子数，再根据人能观察到光源的条件确定通过人眼瞳孔的光子数。
6．（2023·浙江模拟）表面沾有流感病毒的口罩，可使用波长为253.7nm的紫外线照射，破坏病毒的脱氧核糖核酸DNA和核糖核酸RNA的结构，达到消灭病毒的效果。已知普朗克常量，若该紫外线以强度为垂直照射口罩表面2.0s，则这2.0秒钟每平方厘米接收的紫外线光子数目为（ ）
A． B． C． D．
【答案】D
【知识点】能量子与量子化现象
【解析】【解答】紫外线的功率为：，根据得：个，故D符合题意，ABC不符合题意。
故答案为：D
【分析】先求出紫外线的功率，再根据求 每平方厘米接收的紫外线光子数目 。
7．（2022高二上·南阳月考）下列关于能量子和光子的说法正确的是（ ）
A．能量子就是光子
B．能量子和光子都是具有一定质量和体积的物质微粒
C．能量子和光子的能量和它的频率成正比
D．原子从高能态向低能态跃迁时吸收的光子的能量，等于前后两个能级之差
【答案】C
【知识点】能量子与量子化现象
【解析】【解答】A．能量子不是光子，二者是两个不同的概念，A不符合题意；
B．光子具有一定质量，但没有体积，B不符合题意；
C．能量子和光子的能量均和它的频率成正比，即 ，C符合题意；
D．原子从高能态向低能态跃迁时要释放光子，放出的光子的能量，等于前后两个能级之差，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】能量子不是光子，两者是不同概念；光子具有质量没有体积；原子从高能级到低能级跃迁时释放能量。
二、能力发展——科学探究与思维
8．（2023高二上·新郑月考）1900年德国物理学家普朗克在研究黑体辐射时提出了一个大胆的假说，即能量子假说，下列说法属于能量子假说内容的是（ ）
A．物质发射（或吸收）能量时，能量不是连续的，而是一份一份进行的
B．能量子假说中将每一份能量单位，称为“能量子”
C．能量子假说中的能量子的能量ε=hν，ν为带电微粒的振动频率，h为普朗克常量
D．能量子假说认为能量是连续的，是不可分割的
【答案】A,B,C
【知识点】能量子与量子化现象
【解析】【解答】 普朗克在研究黑体辐射时提出了能量子假说 ：物质发射（或吸收）能量时，能量不是连续的，而是一份一份进行的；每一份能量单位，称为“能量子”；且能量子的能量E=hv，v为辐射的频率，h为普朗克常量。
故选ABC。
【分析】普朗克的量子理论内容：物质发射(或吸收)能量时，能量不是连续的，而是一份一份进行的，能量子假说中将每一份能量单位，称为“能量子”；能量子假说中的能量子的能量E= hv，v为辐射的频率，h为普朗克常量。
9．（2023高二上·武功月考）下列说法中正确的是（ ）
A．周期性变化的电场可以产生恒定的磁场
B．爱因斯坦把能量子引入物理学，为量子力学的建立做出了突出的贡献
C．麦克斯韦最早通过实验证实了电磁波的存在
D．磁感应强度是用来描述磁场强弱和方向的物理量
【答案】D
【知识点】磁感应强度；电磁场与电磁波的产生；能量子与量子化现象
【解析】【解答】A、根据麦克斯韦电磁理论，周期性变化得电场可以产生周期性变化的磁场，故A错误；
B、普朗克把能量子引入物理学，故B错误；
C、麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，故C错误；
D、磁感应强度的物理意义就是用来描述磁场强弱和方向的物理量，故D正确。
故答案为：D。
【分析】麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在。周期性变化得电场可以产生周期性变化的磁场。磁感应强度的物理意义就是用来描述磁场强弱和方向的物理量。
10．（2022高二上·上饶月考）1900年12月24日，普朗克把量子论带到了我们这个世界。以下哪些概念不是量子化的（ ）
A．高二（17）班的学生数 B．物体的动能
C．毛毛家今年收获马家柚的个数 D．教室的高度
【答案】B,D
【知识点】能量子与量子化现象
【解析】【解答】量子化的物理量变化是不连续的，一份一份变化的，学生人数、马家柚的个数是量子化的，物体的动能、教室的高度不是量子化的变化。AC不符合题意，BD符合题意。
故答案为：BD。
【分析】物体的动能和教室的高度属于连续性变化所以不属于量子化。
三、科学本质——质疑交流与创新
11．（2023·郑州竞赛）锂（Z＝3）原子中含有3个电子，电子的量子态可用（n，l，mL，ms）四个量子数来描述，若已知基态锂原子中一个电子的量子态为（1，0，0，），则其余两个电子的量子态分别为 和 。
【答案】（1，0，0，）；（2，0，0，）或（2，0，0，）
【知识点】能量子与量子化现象
【解析】【解答】原子中电子的状态由四个量子数来描述（n，l，mL，ms），其中n是主量子数，代表电子的主要能级，l是角量子数取值范围是0到n-1，ml是磁量子数，与电子的角动量有关，取值范围是0到±l，ms是自旋量子数，取值范围是±。锂原子第一层电子有两个，n=1，故l=0，ms=0，而根据泡利不相容原理，电子这种费米子四个量子数不能全相同，故第一层电子的自旋量子数一个取，另一个必须是。而锂原子第二层只有一个电子，自旋可以取，也可以取。基态锂原子中一个电子的量子态为（1，0，0，），则其余两个电子的量子态分别为（1，0，0，）和（2，0，0，）或（2，0，0，）。
【分析】根据原子中电子状态的描述以及锂原子核外电子的分布得出其余两个电子的量子态。
12．（2023高二上·浙江期中）下列说法正确的是（ ）
A．法拉第发现了电磁感应现象，并通过实验首次捕捉到了电磁波
B．普朗克提出的能量量子化的观点，认为微观粒子的能量是不连续（分立）的
C．麦克斯韦提出光是以波动形式传播的一种电磁振动
D．奥斯特认为电磁相互作用是通过一种叫场的介质实现的，并创造性的引入了磁感线来形象描述这种场的物理图景
【答案】B,C
【知识点】磁现象和磁场、磁感线；电磁感应的发现及产生感应电流的条件；电磁场与电磁波的产生；能量子与量子化现象
【解析】【解答】A．赫兹通过实验首次捕捉到了电磁波，法拉第发现了电磁感应现象，A错误；
B．普朗克提出的能量量子化的观点，认为微观粒子的能量是不连续（分立）的，符合历史事实，B正确；
C．麦克斯韦指出了光是一种电磁波，C正确；
D．法拉第认为电磁相互作用是通过一种叫场的介质实现的，并引入了磁感线，D错误。
故选BC。
【分析】根据物理学史和常识解答，记住著名科学家的物理学贡献即可。
1 / 113.5 《能量量子化》 筑基提能同步练习 高中物理必修第三册（人教版2019）
一、筑基培根——建立物理观念
1．（人教版物理必修二第六章第六节经典力学的局限性同步训练）普朗克在1900年将“能量子”引入物理学，开创了物理学的新纪元．在下列宏观概念中，具有“量子化”特征的是（ ）
A．人的个数- B．物体所受的重力
C．物体的动能- D．物体的长度
2．（2023·扬州期末）某种捕蚊器采用蚊子喜爱的紫外线诱捕蚊子，它发射的紫外线的频率为，波长为，光子的能量为，EUV光刻机产生的极深紫外线频率为，波长为，光子的能量为。已知，则（ ）
A． B． C． D．
3．（2023高二上·万江月考）下列说法正确的是（ ）
A．遥控器发出的红外线的频率比医院CT中的X射线的频率大
B．磁场中某点的磁感应强度B与F成正比，与IL成反比
C．电场周围总有磁场，磁场周围总有电场
D．能量子与电磁波的频率成正比
4．（2024高二下·河北月考） 人眼对绿光最为敏感，如果每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就有察觉。功率为的绿灯如果消耗功率的可产生绿光光子，已知普朗克常量，绿光光子的频率为，则发出的绿光光子数约为（ ）
A． B． C． D．
5．（2024高三下·威宁模拟）对于波长为λ的可见光，只有在单位时间内超过n个光子射入瞳孔，人眼才能察觉。现有一个光源以一定功率均匀地向各个方向发射这种光，设人眼瞳孔的面积为S，光在真空中速度为c，普朗克常量为h，若要使距离该光源l处的人能观察到这个光源，则该光源的功率至少为（ ）
A． B． C． D．
6．（2023·浙江模拟）表面沾有流感病毒的口罩，可使用波长为253.7nm的紫外线照射，破坏病毒的脱氧核糖核酸DNA和核糖核酸RNA的结构，达到消灭病毒的效果。已知普朗克常量，若该紫外线以强度为垂直照射口罩表面2.0s，则这2.0秒钟每平方厘米接收的紫外线光子数目为（ ）
A． B． C． D．
7．（2022高二上·南阳月考）下列关于能量子和光子的说法正确的是（ ）
A．能量子就是光子
B．能量子和光子都是具有一定质量和体积的物质微粒
C．能量子和光子的能量和它的频率成正比
D．原子从高能态向低能态跃迁时吸收的光子的能量，等于前后两个能级之差
二、能力发展——科学探究与思维
8．（2023高二上·新郑月考）1900年德国物理学家普朗克在研究黑体辐射时提出了一个大胆的假说，即能量子假说，下列说法属于能量子假说内容的是（ ）
A．物质发射（或吸收）能量时，能量不是连续的，而是一份一份进行的
B．能量子假说中将每一份能量单位，称为“能量子”
C．能量子假说中的能量子的能量ε=hν，ν为带电微粒的振动频率，h为普朗克常量
D．能量子假说认为能量是连续的，是不可分割的
9．（2023高二上·武功月考）下列说法中正确的是（ ）
A．周期性变化的电场可以产生恒定的磁场
B．爱因斯坦把能量子引入物理学，为量子力学的建立做出了突出的贡献
C．麦克斯韦最早通过实验证实了电磁波的存在
D．磁感应强度是用来描述磁场强弱和方向的物理量
10．（2022高二上·上饶月考）1900年12月24日，普朗克把量子论带到了我们这个世界。以下哪些概念不是量子化的（ ）
A．高二（17）班的学生数 B．物体的动能
C．毛毛家今年收获马家柚的个数 D．教室的高度
三、科学本质——质疑交流与创新
11．（2023·郑州竞赛）锂（Z＝3）原子中含有3个电子，电子的量子态可用（n，l，mL，ms）四个量子数来描述，若已知基态锂原子中一个电子的量子态为（1，0，0，），则其余两个电子的量子态分别为 和 。
12．（2023高二上·浙江期中）下列说法正确的是（ ）
A．法拉第发现了电磁感应现象，并通过实验首次捕捉到了电磁波
B．普朗克提出的能量量子化的观点，认为微观粒子的能量是不连续（分立）的
C．麦克斯韦提出光是以波动形式传播的一种电磁振动
D．奥斯特认为电磁相互作用是通过一种叫场的介质实现的，并创造性的引入了磁感线来形象描述这种场的物理图景
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】能量子与量子化现象
【解析】【解答】依据普朗克量子化观点，能量是不连续的，是一份一份地进行变化，属于“不连续的，一份一份”的概念的是A，BCD都是连续的，故A正确，BCD错误．
故选：A．
【分析】普朗克最先提出能量的量子化，认为物理量只能以确定的大小一份一份地进行变化，由此来判定各个选项．
2．【答案】A
【知识点】能量子与量子化现象
【解析】【解答】AB.根据光子能量方程
可知，，则
A符合题意，B不符合题意；
CD.根据光速公式
可知，，则
CD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】根据光子能量方程分析与的关系，根据光速公式分析与的关系。
3．【答案】D
【知识点】磁感应强度；电磁场与电磁波的产生；电磁波谱；能量子与量子化现象
【解析】【解答】A.根据电磁波谱的排序可知，遥控器发出的红外线的频率比医院CT中的X射线的频率小，A不符合题意；
B.磁场中某点的磁感应强度是由磁场本身决定的，与F、IL无关，B不符合题意；
C.根据麦克斯韦理论可知变化的电场周围有磁场，变化的电场磁场周围有电场，如果是恒定不变的电场或磁场，周围不会产生磁场或电场，C不符合题意；
D.根据普朗克的能量子公式可得
可知能量子与电磁波的频率成正比，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】根据电磁波谱的排序分析红外线和X射线频率的大小关系；磁场中某点的磁感应强度是由磁场本身决定的，与其它物理量无关；根据麦克斯韦电磁场理论分析电磁场问题；由普朗克的能量子公式，分析能量子与电磁波的频率的关系。
4．【答案】C
【知识点】能量子与量子化现象
【解析】【解答】设光子个数为n，则有
解得
故答案为：C。
【分析】根据能量守恒定律可知，绿灯消耗的功率全部转化释放光子的能量，再根据功与功率的关系及光子能量方程结合题意进行解答。
5．【答案】D
【知识点】能量子与量子化现象
【解析】【解答】以光源为球心，l为半径做球面，则单位时间内通过球面单位面积的光子数
人能观察到这个光源，通过人眼瞳孔的光子数
可得
故答案为：D。
【分析】光源向各个方向发射的光子，光子向外辐射形成球状模型，根据光子能量方程及光子频率与波长的关系确定距离为l时单位时间内通过球面单位面积的光子数，再根据人能观察到光源的条件确定通过人眼瞳孔的光子数。
6．【答案】D
【知识点】能量子与量子化现象
【解析】【解答】紫外线的功率为：，根据得：个，故D符合题意，ABC不符合题意。
故答案为：D
【分析】先求出紫外线的功率，再根据求 每平方厘米接收的紫外线光子数目 。
7．【答案】C
【知识点】能量子与量子化现象
【解析】【解答】A．能量子不是光子，二者是两个不同的概念，A不符合题意；
B．光子具有一定质量，但没有体积，B不符合题意；
C．能量子和光子的能量均和它的频率成正比，即 ，C符合题意；
D．原子从高能态向低能态跃迁时要释放光子，放出的光子的能量，等于前后两个能级之差，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】能量子不是光子，两者是不同概念；光子具有质量没有体积；原子从高能级到低能级跃迁时释放能量。
8．【答案】A,B,C
【知识点】能量子与量子化现象
【解析】【解答】 普朗克在研究黑体辐射时提出了能量子假说 ：物质发射（或吸收）能量时，能量不是连续的，而是一份一份进行的；每一份能量单位，称为“能量子”；且能量子的能量E=hv，v为辐射的频率，h为普朗克常量。
故选ABC。
【分析】普朗克的量子理论内容：物质发射(或吸收)能量时，能量不是连续的，而是一份一份进行的，能量子假说中将每一份能量单位，称为“能量子”；能量子假说中的能量子的能量E= hv，v为辐射的频率，h为普朗克常量。
9．【答案】D
【知识点】磁感应强度；电磁场与电磁波的产生；能量子与量子化现象
【解析】【解答】A、根据麦克斯韦电磁理论，周期性变化得电场可以产生周期性变化的磁场，故A错误；
B、普朗克把能量子引入物理学，故B错误；
C、麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，故C错误；
D、磁感应强度的物理意义就是用来描述磁场强弱和方向的物理量，故D正确。
故答案为：D。
【分析】麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在。周期性变化得电场可以产生周期性变化的磁场。磁感应强度的物理意义就是用来描述磁场强弱和方向的物理量。
10．【答案】B,D
【知识点】能量子与量子化现象
【解析】【解答】量子化的物理量变化是不连续的，一份一份变化的，学生人数、马家柚的个数是量子化的，物体的动能、教室的高度不是量子化的变化。AC不符合题意，BD符合题意。
故答案为：BD。
【分析】物体的动能和教室的高度属于连续性变化所以不属于量子化。
11．【答案】（1，0，0，）；（2，0，0，）或（2，0，0，）
【知识点】能量子与量子化现象
【解析】【解答】原子中电子的状态由四个量子数来描述（n，l，mL，ms），其中n是主量子数，代表电子的主要能级，l是角量子数取值范围是0到n-1，ml是磁量子数，与电子的角动量有关，取值范围是0到±l，ms是自旋量子数，取值范围是±。锂原子第一层电子有两个，n=1，故l=0，ms=0，而根据泡利不相容原理，电子这种费米子四个量子数不能全相同，故第一层电子的自旋量子数一个取，另一个必须是。而锂原子第二层只有一个电子，自旋可以取，也可以取。基态锂原子中一个电子的量子态为（1，0，0，），则其余两个电子的量子态分别为（1，0，0，）和（2，0，0，）或（2，0，0，）。
【分析】根据原子中电子状态的描述以及锂原子核外电子的分布得出其余两个电子的量子态。
12．【答案】B,C
【知识点】磁现象和磁场、磁感线；电磁感应的发现及产生感应电流的条件；电磁场与电磁波的产生；能量子与量子化现象
【解析】【解答】A．赫兹通过实验首次捕捉到了电磁波，法拉第发现了电磁感应现象，A错误；
B．普朗克提出的能量量子化的观点，认为微观粒子的能量是不连续（分立）的，符合历史事实，B正确；
C．麦克斯韦指出了光是一种电磁波，C正确；
D．法拉第认为电磁相互作用是通过一种叫场的介质实现的，并引入了磁感线，D错误。
故选BC。
【分析】根据物理学史和常识解答，记住著名科学家的物理学贡献即可。
1 / 1
